海水储能与风力发电合体可替代火力发电减碳排

深远海远离岸边，海平面距海底的深度大，相比近海平均风速快且稳定，在深远海设风力发电厂发电量更大。深远海远离陆地和近海滩涂，建立风电场对人类生活和生产经营无影响。比较深的海的海平面距海底有很深的距离天然形成了重力场。开发利用这种重力场可以把风力发电的一部分电能转化为重力储能，在风速低发电少时向电网补充电量，以保持电网运行平稳。但深远海大风大浪为常态，有时还有台风，海水很深，这就增加了深远海建立风电场的难度。现有的水平軸风力发电技术在深远海可采用半潜水浮筒式基础，但由于水平軸风机构造的稳定性较差，所以需要大体量的浮筒，安装难度大需要专用船舶的费用高，深海中固定水平軸风机的锚链系统工艺难度大需要耗费巨资及水平軸风机的间距大也使得电缆的用量多等原因，导致造价太高，很难产生理想的经济效益。

为了降低成本提高效益，现提出一种新的深远海风力发电方案，即深远海风力发电海水储能一体风力发电塔方案。该方案主要由四个部分构成:1活动扇叶风轮塔风力发电部分，2海水中重力储能部分，3浮筒部分，4锚链部分。

1活动扇叶风轮塔风力发电部分。由四根立柱和中心固定軸，圆环型风轮轨道构成固定结构，由中心活动軸和众多活动扇叶风轮构成转动部分，中心活动軸底部连接发电机。当风从任意方向吹向活动扇叶风轮时，众多风轮可将风力转成旋转力使自身在风轮轨道上滚动并带动中心活动軸旋转，旋转的中心活动軸即可带动发电机发电。关于活动扇叶风轮塔的详细内容可参见百度风力发电吧（活动扇叶风轮塔可颠覆现有风力发电）一贴。

2海水中重力储能部分由发电，电动互换两用机及变速器、缆绳转轮、缆绳、重力锤构成。观察前面两图由四部分构成的海水中重力储能共有八组。深远海的海平面距离海底有有较长的距离，尽管海水有一定浮力，但重力锤在海水中仍可以产生充足的势能。可利用海上风速高发电多的时候利用多余的风电通过电动机将重力锤提升储蓄重力势能，在低风速时释放重力锤的势能带动发电机发电。这样可以起到对风力发电削峰填谷作用，使整个海上风力发电总处在平稳的状态。

3浮筒部分:图中可以清晰地看到浮筒部分。共有四个浮筒，浮筒是密闭的，四个浮筒之间由连杆牢固连接。浮筒内下半部装有一定量的重物，可使整个风轮塔既飘浮在海平面之上，又保持整个风轮塔重心在水中风轮塔不会被风吹倒。

4锚链部分由一个圆形锚、四条两端分别连接浮筒和圆形锚的钢链、投石口（见上边风轮塔底层中心有园红盖的即是）、石料组成。见上边2楼是没压石料的圆形锚，1楼最下是压上石料的锚。当锚沉入海底时会嵌在海底的泥中，再由风轮塔发电机旁的圆形投石口坠海的众多石料叠压，即可将风轮塔在海平面的位置固定，使其无法漂移旋转。当海风吹向水面以上风轮塔部分时，由于四条链子的长度是一定的无法改变，无论向哪方漂移或旋转都必须使风轮塔整体向水中下沉，而下沉受浮筒浮力的制约，所以整个风轮塔的位置只能在几米的范围内随风变动，这种微小的位置变化对风轮塔没有影响。

深远海风力发电海水储能一体风力发电塔的优点:1整个结构在海水中总能保持稳定，发电机、电动发电互换机缆绳转轮都在风轮塔最低层，重力锤在水中，使得整个发电塔的重心都在低位，有利于在惊涛骇浪中不会倾倒。四条钢链各两端与圆形锚、浮筒拉紧后可将发电塔固定在水面既不漂移也不旋转。2这种在海水中的极稳定的状态可保障海水重力储能稳定运行，是深远海风力发电做到发储一体化，使风电可脱离火力发电达到发电自动平衡。3施工简便省掉大量船运，大型吊装费用。四个浮筒和圆形锚可在陆地做好后一并浮入海里在用拖船拖至设计地点，沉圆形锚至海底后再由投石口投石压实，锁紧锚链即可逐步在浮筒上逐级安装施工。这种风力发电塔的直径一般三十多米，都是筒型状，海上风电场各塔的间距可小至200米左右，这样对海洋空间的充分利用有利还可节省输电电缆。如果将风轮塔的上半部的活动扇叶风轮都做成逆时针方向转动，并将中心活动軸分成两段，上段随逆时针方向旋转风轮转动并带动一个发电机，下半段活动扇叶风轮仍顺时针旋转带动另一个发电机，则风轮塔在水中更稳定。

若将这种发电储能一体发电塔建在水深200米的海水中，大概估算风力满发每兆瓦配一次储能放电0.2兆瓦海水重力储电的造价大概是一千万元。其中风力发电部分重量约1百吨造价约一百万元。海水中重力储能部分重量约500吨，其中用钢100吨，混凝土400吨，造价约100万元。浮筒部分排水量2000吨，用钢约400吨，约400万元。锚链部分用钢约100吨，混凝土200吨，约100万元。其他电缆电器摊用费用100万元。运输和其他费用100万元。20年的运营维修费用每年10万元，总共200万元。如果海上的平均风速7米秒，每天可平稳发送电约5000度，20年约36000000度。每度电的成本约不到0.3元。如果在我国东南沿海成规模建造这种深远海风力发电海水储能一体风轮塔，可大量减少陆地上平衡电网的火力发电厂，不仅降碳目标可早实现，还可节约大量运煤运输成本、堆煤占地和建设火电厂用地。