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海中岛、偏远地区建设中小型水电站的合理性分析

中国经济新闻网 2016-09-09 15:25:53

  自从水体高度能这种新能源横空出世以来,引起了不少专家、学者和网友的关注,很多读者在询问,对这种新能源的利用何时才能出现?专家有没有正在进行相关方面的试验?这些问题当然凸显出读者对能源与环保问题的关注,笔者是完全理解的,事情的关键在于国家政策要大力支持,有关专家要一起推动。我要做的就是写文章投稿,通过媒体向专家、向世界介绍这种新能源模式。这里我抛砖引玉,以南海岛屿为例谈一谈建设水体高度能电站的合理性。

  南海岛屿是一个焦点问题,我国之所以长期没有收回来,有很多原因。最重要的原因是收回来容易,建设起来难。有关专家也说,一个光秃秃的小岛,只是名义上收回来而不能长久驻军和充分利用,其意义就不是很大,并且也很快会得而复失。因此,要想真正地将我国岛屿收回,就要先谈如何才能建设好海中岛屿,就像在大陆生存一样,甚至可能比陆地生存得还要好,这首先要解决的是岛上居民能源自足问题。

  能源自给自足有多种方式,每种方式的代价和效果都不相同,因此,哪一种方式是最优方式就是至关重要的了。正是因为本模式是其它方式所不能替代的,有很多优点,所以笔者就写这一篇文章向大家介绍适合于海岛发展的中小型岛基/海基水电城。

  以前我主要谈岛基大中型水电城,这里结合我国海中岛屿,尤其是南海诸岛谈一谈岛基/海基中小型水电城实际应用合理性分析。

  岛基中小型水电城

  要谈海中岛屿建设中小型水电城问题,先要谈一谈建设前期的排泥水问题。笔者在《能源用不完模式的分枝发明》一文中讲到了中小型动力排水系统(该文见中国能源网),用笔者所发明的排水系统完成工程前期的排泥水工作。

  中小型动力排水系统

  文中见分枝发明【八】,详细如下:

  外力打击型动力排水系统

  外力打击型动力排水系统,如下图。杠杆与滑轮,是为人类社会立下大功的省力机械。从单机层面讲,可以不断提高单机提重能力,目前世界单机最大提重为4500吨;从数量上讲,可以根据实际需要,不断增加其数量(3,4,5……10,11,12……),像围圈打夯一样,服从同一命令起落。从力上讲,我们可以得到几乎是无穷的力(如阿基米德所说的撬地球原理)。因此,这一系统可以有广泛的用途,用于排水(泥水)作业,发电业、工业、工程、港口、制造业等各行各业。
   

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  上图是充分利用了杠杠原理,下图则是充分利用了滑轮原理。另外,还可以充分利用液压原理进行作业。通过排泥阀、排泥井的有效综合利用,完成排泥水的工作目标。海岛上表面的泥水层一般也就是10-20米的深度,不会向下一直全都是泥水层,通过表层的排水排泥,便进入了与陆地上施工一样的工序阶段。根据整个工程规模大小,先挖好相应大小的土坑备用。
   

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  等比立体缩小,规模大小合适

  这里所说的岛基中小型与以前介绍的大型陆基水电城的区别在于规模大小差异明显,中小型水电城可以理解成是大型水电城的极度微缩版本,是等比立体缩小的,规模与岛屿环境恰好相合。就像绘制地图一样,按一定比例尺度立体等比缩小、非常合适于当地环境的规模【规模合适】。理论上讲可以有非常微缩的版本,但是在实际操作当中不会这么理想化,因为这里有一个可操作性、实际功用等等概念在里面,也就是说立体等比微缩版本也是要以可操作性作为前提条件,并且这是一个硬性条件。

  中小型不像大型一样多用钢材混凝土结构,中小型使用的现成部件会比较多一些,甚至全部结构部件都可以预先制好,将各个部件拼接在一起,组成坚固的地下"城防",像拼床一样,安装即用。这种做法,不仅适用于岛基中小型,也适用于海基中小型,对于海基中小型后面再作介绍。因为中小型规模与体积较小,所以都比较灵巧,只需要按预定规模设计好,安装进去就可以,所以非常方便适用,可以广泛推广。岛基水电城的水量控制比海基要自由一些,海基的水量都是严格控制的,不能超过发电组合船浮力载荷的最大限度,而岛基就可以使水速更急一些,水量更大一些。

  海岛岛基水体高度能利用,有优势也有劣势

  如下图所示,海中岛屿建设岛基水体高度能水电城有优势,这个优势是比较大的:其一,将岛中央的土层部分转到周围浅滩上,可以扩大海岛面积,使小岛迅速变大;其二,有效水体高度差能可以直接利用海洋水体来完成。水体高度能的利用,其实就是以岛基硬骨架系统将水体分开,使海水按设计好的硬骨系统路线先涌入,瀑流,发电,排水,返回到海中,使海洋水体高度得以充分利用,完成大循环。这个微型版本的系统利用的水体高度非常有限,不像以前我给大家讲的陆基大型水电城那样,其水体高度远远大于海边自然水体高度,所以只能由我们自己开创(海边水体一般只有五六十米深,而陆基大型水电城可利用的水体高度却可以达到千米甚至几千米,完全是由我们人类自己开创出来的);而这个微型版本的岛基系统利用的水体高度非常有限,是低于海洋自然水体高度很多的,这时就可以直接利用海洋自然水体高度了,与前面所讲恰恰反了过来。比方说,海岛周围水深为1000米,我们只利用了上面的200米,这个200米就是有效水体高度,其实就是我们的岛基硬骨系统所能开辟的高度,这个硬骨架系统的高度多高,有效水体高度便有多高,否则海洋再深,都无济于事,属于无效水体高度。对于本模式来说,这个200米之外的800米,便是无效水体高度,是像平常的湖泊水一样的自然水体高度,除了维持自身存在,对本模式来说并没有实际意义。

  海中岛屿建设岛基水体高度能水电城也有劣势,这个劣势主要有以下两点:其一,规模受限,无论横向的,还是纵向的岛基硬骨架系统都受到海岛自然条件的限制,这个长、宽、深度都不可能根据需要来无限延长,这与以前介绍的大陆岛基水体高度能水电站完全不一样,可以说是恰恰相反。其二,因为只能建设中小型甚至更加微型版本的水电城,所以发电量当然会受到限制,不可能像大陆陆基一样能够实现发电量无限,或者说根本不受上限限制。

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  海基中小型水电城--海上发电组合船

  几艘不同造型的、可伸缩的、拼接恰到好处的船,开到一起组合形成像陆基一样的硬骨架系统,打开进水量不同级别的闸门,瞬间就变成一个海上发电系统。这个水量控制器,是分几个控制等级的,水量可大些也可小些,根据当时海岛的需要来确定工作时间和发电量,同时确定可允许范围内的进水量。由于是在水上发电,发电的用水总量不可能超过几艘船体的最大浮力载荷指标,也就是说,水量控制器的最大级别也受制于此,不可能超过最大承载量。因此,海基的中小型发电系统的发电量不可能像陆基一样足够强大,其发电量是有限的。这种海基中小型发电系统的用处比较多,既可以给海岛及时补充电能,也可以给远行海船等移动船只补充电能,另外因为它移动灵活,海洋之上皆可通行,所以是非常理想的伴随补给船。

  发展岛基/海基发电系统能够解决岛屿生存难题

  发展岛基/海基中小型发电系统,完全能够解决海中岛屿生存的所有难题:一,长期轮换驻军防守。天气好时,士兵地面居住,在台风经过时,可住进建好的比地面条件还要优越的地下室躲避。地下建筑可以建得像地面楼层一样,一层一层的,各有功用;二,电能源问题完美解决;三,因为能源问题解决了,饮用水难问题也随之解决了。可以安装一套适度规模的海水淡化系统,现在世界上早已有比较成功的这种海水净化装置,不需过多讨论;四,岛人居民生活问题都能够完美解决。居民在岛上的生活可以做到自给自足,生活、能源、军防、甚至日用水果蔬菜都有完全保障。举个例子,下面是各种植物生长灯,适合各种光谱波长的植物生长,充分利用优质人造光室种植果蔬的图片,大家好好看一看。
   

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  LED植物/动物生长灯,其发光、照明和散发的热量更加适宜人类、植物和动物的生存发展,是人类服从客观规律,可以做到自由调控的、由电力做动力能源的发光散热源。只要有充足的光,再加上适宜的湿度,冬天都可以像上面图示那样……从此,果蔬光合作用可以不受季节变化、白天黑夜、台风暴雨等等条件的限制了。一是刚才所说的由此产生的时间充分利用问题,另一个是土地大幅增加和充分利用问题,仅这两大问题的完美解决就能解决掉岛屿果蔬来源问题了。还可以开发出适合需要的动物生长灯(不同光照强度和不同光谱波长的灯)。比如鸡鸭灯,牛羊灯……各种动植物都可以在室内生长,并且比自然光更加适合动植物生长的需要。可以预计将来的动植物生长灯将会更加强大,不分黑夜白昼,不分春夏秋冬,室内照样瓜果飘香、春意浓浓。本模式除了解决海中岛、边远地区的用电问题外,其实也为世界粮食果蔬问题的最终解决奠定了能源基础(尤其是陆基)。

  将来可发展海上观光旅游业

  世界四大洋及其大陆架沿海海域中存在着数不清的岛屿,因为种种原因人类很难长期生活在这些岛上,只有零星的渔民和旅行者偶尔能够上岛暂住几日。三分陆地,七分海洋。在海洋占全球面积七成的客观情况下,未来人类完全可以开拓海上生存空间,发展海上观光旅游业,体会海上生活,或者住进海上移动城市里(根据海洋天气预报,可以随时在海上移动的、集工作、学习、生活等等很多功能于一体的海上综合功能船体。也许长期游弋海上的民族在未来会出现),或者说人类完全有能力长期生存于海洋上,因为上帝并未只允许人类居住在陆地上过单调的陆地生活。海中岛屿与偏远地区如果能变成非常适宜人类生活的处所,首先要解决的应该是能源问题。

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  作者: 李道东作者邮箱657811768@qq.com

来源:中国能源网 作者:李道东 编辑: 周梦鸽       
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