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海中島、偏遠地區建設中小型水電站的合理性分析

————以南海島嶼為例談建設水體高度能電站的合理性



2016-09-09 08:56:33 中國能源網   作者: 李道東  

自從水體高度能這種新能源橫空出世以來,引起了不少專家、學者和網友的關注,很多讀者在詢問,對這種新能源的利用何時才能出現?專家有沒有正在進行相關方面的試驗?這些問題當然凸顯出讀者對能源與環保問題的關注,筆者是完全理解的,事情的關鍵在于國家政策要大力支持,有關專家要一起推動。我要做的就是寫文章投稿,通過媒體向專家、向世界介紹這種新能源模式。這里我拋磚引玉,以南海島嶼為例談一談建設水體高度能電站的合理性。

南海島嶼是一個焦點問題,我國之所以長期沒有收回來,有很多原因。最重要的原因是收回來容易,建設起來難。有關專家也說,一個光禿禿的小島,只是名義上收回來而不能長久駐軍和充分利用,其意義就不是很大,并且也很快會得而復失。因此,要想真正地將我國島嶼收回,就要先談如何才能建設好海中島嶼,就像在大陸生存一樣,甚至可能比陸地生存得還要好,這首先要解決的是島上居民能源自足問題。

能源自給自足有多種方式,每種方式的代價和效果都不相同,因此,哪一種方式是最優方式就是至關重要的了。正是因為本模式是其它方式所不能替代的,有很多優點,所以筆者就寫這一篇文章向大家介紹適合于海島發展的中小型島基/海基水電城。

以前我主要談陸基大中型水電城,這里結合我國海中島嶼,尤其是南海諸島談一談島基/海基中小型水電城實際應用合理性分析。

島基中小型水電城

要談海中島嶼建設中小型水電城問題,先要談一談建設前期的排泥水問題。筆者在《能源用不完模式的分枝發明》一文中講到了中小型動力排水系統(該文見中國能源網),用筆者所發明的排水系統完成工程前期的排泥水工作。

中小型動力排水系統

文中見分枝發明【八】,詳細如下:

外力打擊型動力排水系統

外力打擊型動力排水系統,如下圖。杠桿與滑輪,是為人類社會立下大功的省力機械。從單機層面講,可以不斷提高單機提重能力,目前世界單機最大提重為4500噸;從數量上講,可以根據實際需要,不斷增加其數量(3,4,5……10,11,12……),像圍圈打夯一樣,服從同一命令起落。從力上講,我們可以得到幾乎是無窮的力(如阿基米德所說的撬地球原理)。因此,這一系統可以有廣泛的用途,用于排水(泥水)作業,發電業、工業、工程、港口、制造業等各行各業。
 

上圖是充分利用了杠杠原理,下圖則是充分利用了滑輪原理。另外,還可以充分利用液壓原理進行作業。通過排泥閥、排泥井的有效綜合利用,完成排泥水的工作目標。海島上表面的泥水層一般也就是10-20米的深度,不會向下一直全都是泥水層,通過表層的排水排泥,便進入了與陸地上施工一樣的工序階段。根據整個工程規模大小,先挖好相應大小的土坑備用。
 

等比立體縮小,規模大小合適

這里所說的島基中小型與以前介紹的大型陸基水電城的區別在于規模大小差異明顯,中小型水電城可以理解成是大型水電城的極度微縮版本,是等比立體縮小的,規模與島嶼環境恰好相合。就像繪制地圖一樣,按一定比例尺度立體等比縮小、非常合適于當地環境的規模【規模合適】。理論上講可以有非常微縮的版本,但是在實際操作當中不會這么理想化,因為這里有一個可操作性、實際功用等等概念在里面,也就是說立體等比微縮版本也是要以可操作性作為前提條件,并且這是一個硬性條件。

中小型不像大型一樣多用鋼材混凝土結構,中小型使用的現成部件會比較多一些,甚至全部結構部件都可以預先制好,將各個部件拼接在一起,組成堅固的地下"城防",像拼床一樣,安裝即用。這種做法,不僅適用于島基中小型,也適用于海基中小型,對于海基中小型后面再作介紹。因為中小型規模與體積較小,所以都比較靈巧,只需要按預定規模設計好,安裝進去就可以,所以非常方便適用,可以廣泛推廣。島基水電城的水量控制比海基要自由一些,海基的水量都是嚴格控制的,不能超過發電組合船浮力載荷的最大限度,而島基就可以使水速更急一些,水量更大一些。

海島島基水體高度能利用,有優勢也有劣勢

如下圖所示,海中島嶼建設島基水體高度能水電城有優勢,這個優勢是比較大的:其一,將島中央的土層部分轉到周圍淺灘上,可以擴大海島面積,使小島迅速變大;其二,有效水體高度差能可以直接利用海洋水體來完成。水體高度能的利用,其實就是以島基硬骨架系統將水體分開,使海水按設計好的硬骨系統路線先涌入,瀑流,發電,排水,返回到海中,使海洋水體高度得以充分利用,完成大循環。這個微型版本的系統利用的水體高度非常有限,不像以前我給大家講的陸基大型水電城那樣,其水體高度遠遠大于海邊自然水體高度,所以只能由我們自己開創(海邊水體一般只有五六十米深,而陸基大型水電城可利用的水體高度卻可以達到千米甚至幾千米,完全是由我們人類自己開創出來的);而這個微型版本的島基系統利用的水體高度非常有限,是低于海洋自然水體高度很多的,這時就可以直接利用海洋自然水體高度了,與前面所講恰恰反了過來。比方說,海島周圍水深為1000米,我們只利用了上面的200米,這個200米就是有效水體高度,其實就是我們的島基硬骨系統所能開辟的高度,這個硬骨架系統的高度多高,有效水體高度便有多高,否則海洋再深,都無濟于事,屬于無效水體高度。對于本模式來說,這個200米之外的800米,便是無效水體高度,是像平常的湖泊水一樣的自然水體高度,除了維持自身存在,對本模式來說并沒有實際意義。

海中島嶼建設島基水體高度能水電城也有劣勢,這個劣勢主要有以下兩點:其一,規模受限,無論橫向的,還是縱向的島基硬骨架系統都受到海島自然條件的限制,這個長、寬、深度都不可能根據需要來無限延長,這與以前介紹的大陸島基水體高度能水電站完全不一樣,可以說是恰恰相反。其二,因為只能建設中小型甚至更加微型版本的水電城,所以發電量當然會受到限制,不可能像大陸陸基一樣能夠實現發電量無限,或者說根本不受上限限制。

海基中小型水電城--海上發電組合船

幾艘不同造型的、可伸縮的、拼接恰到好處的船,開到一起組合形成像陸基一樣的硬骨架系統,打開進水量不同級別的閘門,瞬間就變成一個海上發電系統。這個水量控制器,是分幾個控制等級的,水量可大些也可小些,根據當時海島的需要來確定工作時間和發電量,同時確定可允許范圍內的進水量。由于是在水上發電,發電的用水總量不可能超過幾艘船體的最大浮力載荷指標,也就是說,水量控制器的最大級別也受制于此,不可能超過最大承載量。因此,海基的中小型發電系統的發電量不可能像陸基一樣足夠強大,其發電量是有限的。這種海基中小型發電系統的用處比較多,既可以給海島及時補充電能,也可以給遠行海船等移動船只補充電能,另外因為它移動靈活,海洋之上皆可通行,所以是非常理想的伴隨補給船。

發展島基/海基發電系統能夠解決島嶼生存難題

發展島基/海基中小型發電系統,完全能夠解決海中島嶼生存的所有難題:一,長期輪換駐軍防守。天氣好時,士兵地面居住,在臺風經過時,可住進建好的比地面條件還要優越的地下室躲避。地下建筑可以建得像地面樓層一樣,一層一層的,各有功用;二,電能源問題完美解決;三,因為能源問題解決了,飲用水難問題也隨之解決了。可以安裝一套適度規模的海水淡化系統,現在世界上早已有比較成功的這種海水凈化裝置,不需過多討論;四,島人居民生活問題都能夠完美解決。居民在島上的生活可以做到自給自足,生活、能源、軍防、甚至日用水果蔬菜都有完全保障。舉個例子,下面是各種植物生長燈,適合各種光譜波長的植物生長,充分利用優質人造光室種植果蔬的圖片,大家好好看一看。
 

LED植物/動物生長燈,其發光、照明和散發的熱量更加適宜人類、植物和動物的生存發展,是人類服從客觀規律,可以做到自由調控的、由電力做動力能源的發光散熱源。只要有充足的光,再加上適宜的濕度,冬天都可以像上面圖示那樣……從此,果蔬光合作用可以不受季節變化、白天黑夜、臺風暴雨等等條件的限制了。一是剛才所說的由此產生的時間充分利用問題,另一個是土地大幅增加和充分利用問題,僅這兩大問題的完美解決就能解決掉島嶼果蔬來源問題了。還可以開發出適合需要的動物生長燈(不同光照強度和不同光譜波長的燈)。比如雞鴨燈,牛羊燈……各種動植物都可以在室內生長,并且比自然光更加適合動植物生長的需要。可以預計將來的動植物生長燈將會更加強大,不分黑夜白晝,不分春夏秋冬,室內照樣瓜果飄香、春意濃濃。本模式除了解決海中島、邊遠地區的用電問題外,其實也為世界糧食果蔬問題的最終解決奠定了能源基礎(尤其是陸基)。

將來可發展海上觀光旅游業

世界四大洋及其大陸架沿海海域中存在著數不清的島嶼,因為種種原因人類很難長期生活在這些島上,只有零星的漁民和旅行者偶爾能夠上島暫住幾日。三分陸地,七分海洋。在海洋占全球面積七成的客觀情況下,未來人類完全可以開拓海上生存空間,發展海上觀光旅游業,體會海上生活,或者住進海上移動城市里(根據海洋天氣預報,可以隨時在海上移動的、集工作、學習、生活等等很多功能于一體的海上綜合功能船體。也許長期游弋海上的民族在未來會出現),或者說人類完全有能力長期生存于海洋上,因為上帝并未只允許人類居住在陸地上過單調的陸地生活。海中島嶼與偏遠地區如果能變成非常適宜人類生活的處所,首先要解決的應該是能源問題。

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作者: 李道東作者郵箱657811768@qq.com




責任編輯: 江曉蓓

標簽:水電站