成本最低、建设期短、没有污染―――

成本最低、建设期短、没有污染―――无坝式揉动水力发电第一部分：水力发电情况简述1．能源危机和生态危机是当今世界的焦点问题目前世界性石油资源日益紧张的局面导致了近年石油价格暴涨，连创新高；为争夺石油控制权的战争多年来从未间断并已伤及无数无辜的生命；由于高度工业化带来的环境污染导致全球生态环境迅速恶化，温室效应十分严重，恶性自然灾害频频发生。这些已成为全人类必须共同面对并须认真解决的严峻问题。2．水力发电是解决人类能源危机和生态危机的重要途径现在，世界各国都在为解决能源危机和生态危机问题而努力。联合国关于全球气候变化的框架公约明确提出，在今后半个世纪内要把目前占全球电力生产80%的矿物燃料的比重降低到25%左右。《京都议定书》要求在2002~2012年期间工业化国家的二氧化碳排放量要在1990年的水平基础上降低5.2%。今年元月31日美国总统布什在国情咨文中郑重宣布到2020年美国将减少石油进口量75%；丹麦则宣布到2025年告别石油经济。与常规发电方式相比，水力发电具有无可争辩的优越性（资源可再生、发电成本低、生态上较清洁、容量机动、发电稳定、电力调峰方便、占用劳力少）。世界发达国家都把水力发电看作是人类解决能源危机和生态危机的重要途径。因此水力发电在全球已经成为继火力发电之后的第二大发电方式。3、水力发电的发展趋势国际：现在全世界已利用了有效水能经济蕴藏量的30％左右。美国、挪威、法国、意大利、日本等国的水力资源已利用殆尽。奥地利、加拿大等国的水力资源开发了一半。发展中国家（中国、印度、巴西、阿根廷等）的水电建设近年来发展异常迅猛。例如：巴西、印度在建中的水电站总容量为1000多万kw，而我国在建的水电项目超过5000万kw。许多国家的水力发电量在该国总的电力生产中的比重相当大。挪威、巴西超过了90％，加拿大、委内瑞拉为50％～80％，印度、埃及、意大利、中国为20％左右，美国和日本约为10％。国内：2000年～2004年，我国进行了水力资源复查工作，结果显示，我国水电资源理论蕴藏量为6.94亿Kw，年发电量6.08亿Kwh，其中技术可开发容量5.42亿Kw，经济可开发容量4.02亿Kw，理论蕴藏量和可开发容量均居世界首位。2004年底，我国水电常规机组的装机总容量已达到9740万Kw（约为可开发容量的24%），装机总容量超过美国也已跃居世界首位。目前我国的水力发电业面临着一个高速发展的新时期：我国正在建设的十几座水电站总容量超过5000万kw（这相当于我国现有水电装机总容量的50%）；另外世界最大的水力发电站――三峡电站（建成后装机总容量约2200万kw）在我国的建设投产也是我国水电业快速发展的显著标志。随着去年2月《京都议定书》的全球生效和今年1月1日我国《清洁能源法》的正式实施，我国水力发电事业的发展获得了一个十分难得的历史发展机遇和前所未有的巨大推动力。水电建设市场将迎来超速发展的“黄金时代”。4、小水电是我国水电业发展的一个亮点在我国水电业的快速发展当中，小水电的发展尤为迅猛。所谓小水电是指容量为500～1000Kw的小水电站；容量小于500Kw的水电站又称为农村小水电。我国的小水电资源理论蕴藏量约为1．5亿kw，可开发容量约为7000多万kw。2005年底，全国农村水电装机总量已达到4380万Kw，占全国水电装机的37.6%；年发电量1380亿Kwh，占全国水电发电量的34.9%。现在，500Kw以下的农村小水电，已经遍布全国1500多个县，并成为其中半数县的主要电力供应来源。2000年，我国确定了20年小水电发展战略。到2020年，我国将建成300个装机10万kw以上的小水电大县，100个装机20万kw以上的大型小水电基地，40个装机100万kw以上的特大型小水电基地，10个装机500万kw以上的小水电强省。相对“大水电”而言，小水电确有其独特的优越性：○1资源丰富、分布广泛；○2开发灵活、技术成熟；○3工程简单、建设期短；○4一次性建设投资小，造价低；○5水库的淹没损失、移民等费用极少；○6环境和生态等方面的综合影响甚小；○7接近用户，故输变电设备简单，输电线路损耗小；○8管理简单、综合发电成本很低；○9可实现“以电代柴”“以电养农”“脱贫致富”“吸纳CDM资金”；等等。由于以上种种优势，目前小水电不仅在我国取得了很大发展，还引起了全球的关注，甚至出现了发达国家比发展中国家更重视、大电网覆盖区比偏远地区开发的还多的局面。01年～05年，按国务院要求，全国已建成了410个水电农村电气化县。这一农村水电建设的开发热潮带动了我国中小水电市场的高速发展。一个全球性开发小水电的高潮已经从中国、从欧洲扩大到了世界上很多地方。5．我国水电建设市场商机巨大根据我国电力行业“十一五”规划和2020年发展规划，2010年和2020年，我国水电装机将分别达到1.6亿Kw和2.7亿Kw（水电比重约为30%）左右；2010年、2015年和2020年，我国抽水蓄能电站装机容量将分别达到1750万Kw、3000万Kw和3500万Kw。国家还规划了到2010年，国内五大电力公司清洁能源发电要占到自身发电能力的10%（目前占不到2％，且这其中的99%是农村水电）。据以上，专家预测：在未来10~15年间，我国水电年均新增装机容量将保持在1300万kw左右（其中农村小水电约200～300万kw/年）；这意味着未来10～15年内，我国水电建设的市场总容量每年约千亿元人民币，这个市场容量数倍于风电建设市场容量，蕴含商机巨大。第二部分无坝式揉动水力发电系统的技术经济优势目前，在可再生清洁能源的发电方式中，水力发电的环保优势是显而易见的。但是，在水力发电方式中也有其公认的不足：一次性投资大、建设周期太长、建坝蓄水的生态代价大（占用良田、居民搬迁等）、初期运行回报率低等等，而且在阶梯发电时坝与坝之间的水流能量还都不能被利用。中国学者蒋子刚先生发明的无坝式揉动水力发电新技术，可以完全解决现行水力发电方式中存在着的以上诸多不足。1、无坝式揉动水力发电系统的功能介绍系统的主要功能是：分部采能、高效送能、集中供能、平稳发电○1将传统的“大坝蓄能”取消，直接收集流动（3米/秒以上）河水里的动能；○2将水轮机“集中采能”取消，改变为小型化多点化分部（水中）水轮采能；○3利用专利传动技术的高效性和简易性，将分部采集的能量通过揉动泵和管路及控制单元，使系统中的高压液体被高效传送并被集中到集能箱内；○4被集中的高能量（高压）液体推动揉动马达并带动发电机来实现平稳发电。无坝式揉动水力发电系统示意图2、无坝式揉动水力发电系统的技术经济优势我国在用的水力发电设备及系统的千瓦建设成本高达5000～10000元人民币，而且设备庞大、超重（数十吨），运输、安装、检修十分不便。由于传统水电项目建设费用太高，因而导致水电运营综合成本（含折旧）的提高，就连三峡电站这样特大规模的水电站，其综合发电成本也高达0.2元/度。可以认为目前的传统水电设备生产一味地追求超大规模效益，结果导致设备制造、运输、安装及环境、配套工程等各项成本越来越高。例如三峡工程的占地费、搬迁费用占了总投资额的44%，即水库的淹没损失补偿、移民等等费用大约需要800～900亿元人民币（环境和生态等方面的潜在影响还没完全计算在内）。蒋先生发明的无坝式揉动水力发电技术，采用了化整为零的分部采能方式和高效集能、送能方式，彻底解决了传统水电建设“设备太贵、一次投资太大”的突出问题，避免了建坝蓄水所需的配套工程设施和费用支出。这种无坝式揉动水力发电设备的千瓦建设综合成本不超过3000元/kw，其中发电设备千瓦制造成本在2000元/千瓦以下；由于免除了建坝所需要的一切工程，其设备的安装简易性可使施工周期缩短2/3；并能够彻底避免了蓄水占良田的问题和大量移民的问题；特别值得一提的是：这种新型设备可以利用阶梯发电两级水坝之间的低落差流水的能量发电，从而可以使得许多已经建好的水电站还能进一步扩大发电量。这种无坝式揉动水力发电设备具有一定的组合特性，因而可以根据实际需要灵活地确定发电规模的大小，并可以在小规模发电的同时逐步扩大水电站规模。这种河流发电方式甚至可以做到全年发电（风电仅2000多小时/年）。当然，这种发电方式如应用在洋流发电领域，将会给人类带来新的、大的惊人的能源资源。无坝式揉动水电设备与现有传统水电设备的主要性能对比现有传统水电设备无坝式揉动水电设备水坝占地大，影响生态环境和景观无坝设计，不影响生态环境和景观集中采能，水轮机加工要求极高分部采能，单体叶轮直径小、加工简单采用增速齿轮箱，摩擦阻力大无齿轮箱，机械摩擦极小、设备寿命长设备复杂笨重、加工难度大设计简单，加工精度等级多为6~7级高速水流冲击大，设备安全成本高低速水流设计，设备强度成本低单机数十吨重，安装困难单机仅100公斤，安装方便高落差势能发电，不能利用低水头低流速水动能发电，不需高落差势能无坝式揉动水电设备与现有传统水电设备的经济性对比现有传统水电设备无坝式揉动水电设备设备价格高、有些需进口自主知识产权，建设成本降低1/2国产设备千瓦制造成本3000元以上设备千瓦制造成本2000元以下高水头发电、建坝等设施费用很高低流速（3秒/米）发电，无建坝费用运输安装困难，建设期长运输方便，建设时间缩短2/3有齿轮箱，功耗高磨损大无齿轮箱，机械磨损减少95%以上设备高大重，维修成本高设备低矮简单，维修费用低2/3以下是与三种常规发电方式的成本比较，从中可以看出无坝式揉动水力发电的低成本优势：比较项目千瓦建设成本直接发电成本含折旧总成本备注单位元/千瓦元/度元/度火力发电3000~40000.180.22煤耗384克/度风力发电8000~120000.060.46运行2400小时/年传统水电5000～100000.040.20运行5000小时/年无坝水电2500~30000.030.13运行5000小时/年以3000KW无坝式揉动水电系统为例，估算投资回收期：1）、该设备系统建设总投资不超过900万元/套（按3000元/kw计）。每年运行按5000小时计，预计每年可发电约1500万度。目前国内水电并网电价一般在0.25元/度左右，而无坝式揉动水电运行综合成本低于0.13元/度，每度约有0.12元的价差。其系统正常发电1500万度/年的毛利润（价差）约180万元/年。考虑综合成本中已计算折旧费，所以用3～4年左右的时间应可收回建设成本投资。2）如果考虑申请CDM（国际清洁能源发展机制）资金，粗略计算每年可得国外购买二氧化碳减排量资金65万人民币以上。考虑这个因素，该水电系统建设成本的投资回收期可在3年以内。3）、以上计算是按年发电5000小时计算的。如果每年发电时间达到8000小时以上，则每天发电的利润超过万元，投资回收期会缩短至2年左右。与传统的火电、水电、风电、核电相比较，蒋先生发明的无坝式揉动水力发电设备千瓦建设成本最低、建设周期最短、运行成本最低，环保效果最好，因而该技术有着无以伦比的技术经济优势。值得特别强调是：全球的河流水源动能和洋流流动动能至今全部处于“闲置”状态而未被利用来发电，蒋先生的这项无坝式揉动水电创新技术在这方面的推广应用，将为人类开辟出一个“取之不尽”又“大的惊人”的能量源泉。第三部分揉动技术简介1、技术简介揉动理论是中国学者蒋子刚先生在2004年所做的重大发明。依据这一理论创造出的揉动变容运动，是流体机械能量转换的第三种运动方式。这种运动方式的创新，使得流体机械中常见的容积式运动和离心式运动的固有缺点得到了最完美的克服。例如，容积式运动的机械能损耗形式主要是摩擦发热损耗和动量矩损耗：空气压缩机、汽车发动机等流体机械的活塞环与缸套内壁之间的快速摩擦所产生的摩擦损耗、以及曲轴和连杆快速往复运动所产生的动量矩损耗等等，这些都是十分巨大且不可避免的。多年来，人们一直在寻求去除或者能减少这些损耗的办法，最终未能如愿。在2004年底，中国学者蒋子刚先生对传统的传动技术进行了深刻的理论剖析和系统的创新性再造，创造出了数百年来人类梦寐以求的新型高效流体机械传