超级压缩空气储能调峰+超级抽水蓄能调峰。

超级压缩空气（液态空气）储能调峰

超级抽水蓄能调峰（兼南水北调西线工程）系列之久治运河

详细说明如下：

①水库死水位以下储存压缩空气提高水位。汛期兼用于防洪。

可变形输储气管球平时占据一部分死库容（死水位以下主河道两侧泥沙淤积区），略微提高水位增益水头（减少上游来水势能损失），汛期执行汛限水位时可快速反应，有助于调水调沙（洪峰后快速排空腾出库容截留尾洪）。兼用于防洪。

当储气量大到占据死库容大半空间时，不仅水位得以提高从而增益水电，防洪库容也会得以大幅提升，从而增强防洪能力。

具体操作：

在新建水库区内死水位以下埋设管道，外连接可膨胀管球。管球六面有骨架可与相邻管球互相固定。

冬春水位下降时，压缩空气尽量占据死库容提高水位，从而增益水电。死水位以上部分管球，在汛期排气后拉到两边固定。

②梯级水库，汛期抽水蓄能调峰，过峡谷式分水岭自流北调，从而逆转自然袭夺现象。

本系列筑坝蓄水量大于现有规划梯级，以利于防洪，主要新增一系列临时小水电站（调水沿线峡谷式分水岭两侧）。基本不挖掘隧道（近乎全程露天），无需严格控制含沙量，自然侵蚀可逐渐提高蓄水调水能力，分水岭削低后依次拆除相应小坝，未来可通航。

遭遇战争天灾人祸导致溃坝时，梯级水库可紧急抽水减轻洪水灾害。

以三峡水库为例估算说明如下：

①三峡水库十二月和二月水温约16和11℃密度约999和999.6kg/m³，西气东输X80管材钢密度约7.84吨/立方米，直径1219壁厚22毫米，截面积约0.08273+1.08434平方米，压缩空气10兆帕密度约117kg/m³，二月每米质量差约1166.604-(648.617+126.868)=391.119kg，浮力不小（水温21℃时差约389.252kg），需要埋设固定。

可膨胀管球密度更小，浮力更大。冬春充气提高水位时，管球在水库底如同一串串倒挂的灯笼。需要设法固定。

②三峡水库坝顶高程185米，正常蓄水位175米，总库容393亿立方米。

汛期执行汛限水位145米，防洪库容221.5亿立方米，死库容393-221.5=171.5亿立方米。

由145米-150米，库容为25.4亿立方米；150米-155米，库容为31.1亿立方米；155米-160米，库容为34亿立方米。（其他层位库容皆按比例估算）

未来加装一系列压缩空气管球，储存在水下10至50米层位，可增加防洪库容100亿立方米以上（需要压缩约300亿立方米空气，体积压缩约三分之一。水位160米以上，145米以下库容皆按比例估算）。

（防洪库容各层位估算为48.5+43.5+39+34+31.1+25.4=221.5亿立方米

死库容剩余23+21+19+17+15+13+11+9+7+5+3+1+0.5=144.5亿立方米

合计221.5+144.5=366亿立方米，以下27亿立方米淤积归零）

从防洪、占据空间提高水位的角度看，在浅水层位储气效率较高（消耗较少电力，提高水位）。

反过来，从储能的角度看，在深水层位（死水位以下）储气效率较高（较小的空间可储存更多能量）。

初期具体操作可根据需要而选择。未来则大概是全都要。（可压缩400亿立方米空气，占据约130亿立方米库容）

更进一步，可在保证防洪库容300亿立方米的同时，将水位提高到170米以上，极大的增益水电。

③三峡水库执行汛限水位时水头约80米，提高到105米可节约水量约27%，相比加权平均水头90.1米可节约水量约15.4%左右，可增发水电约16%左右。

（2021年可多发电约736小时，增约165.7亿千瓦时。2022年可多发电约556小时，增约125亿千瓦时）。

三峡水电站总装机容量为32×70+2×5=2250万千瓦，水头90米用水量842m³/s，2021年发电1036.49亿千瓦时，年利用4606.62小时，按加权平均水头90.1米算得年发电用水量约（略少于）32×842×0.36×0.460662≈4468.35亿立方米

2022年三峡水库累计来水3404亿立方米，较设计多年均值(4510亿立方米)偏少25%，发电量782.77 亿千瓦时，同比减少248.56 亿千瓦时，下降 24.10%，用水量约32×842×0.36×0.3479≈3374.57亿立方米。

④耗电十亿千瓦时可压缩空气160亿立方米至20兆帕以上，即200个大气压，水深2000米压力。

压缩至1兆帕（水深100米压力）耗电量应大幅度少于此数。

消耗数亿千瓦时电力压缩空气，可增发水电125至166亿千瓦时左右。✔

截留洪水时排出压缩空气，可回收一半电力，或直接用于水轮机组降温。并增加上百亿立方米防洪库容。✔

……

注：压缩取值16立方米每千瓦时，压缩至20MPa以上

参考沈鼓集团20兆瓦电驱高压离心式储气库压缩机组，设计压力30MPa级别

单台日处理气量可达800万立方米

800/24=33.333333万立方米

333333/20000=16.66665立方米每千瓦时，大型空气压缩机效率很高✔

……

其他相关数据：

①输出1立方1MPa压缩空气消耗电能约0.114~0.131度电。

一千瓦时可压缩空气7.6至8.8立方米至1兆帕，小型空气压缩机效率太低✘

②一台容积流量为20m³/min，压力为8kg的风冷空气压缩机，大约每小时耗电量为150度

某化纤有限公司所用空压机，排气压力0.85MPa，其中3台MM160-8.5，容积流量为26m³/min，压缩电机额定功率160kW

一千瓦时可压缩空气8至9.75立方米至0.85兆帕左右，效率太低✘

③百万立方米0.2MPa压缩空气耗电约41至48兆瓦时

一千瓦时可压缩空气20.8至24.4立方米至0.2兆帕，效率太低✘

相比大型空气压缩机，这些小型机效率都非常低。

④压缩机是用电大户，空压系统电能消耗占工业能耗的8~10%左右，是电动系统四大耗能设备之一。全国空压机耗电量约为2260亿kW·h/a，其中有效能耗只占66%，其余34%的能量（约768.4亿k·Wh/a）被白白浪费掉，空压系统的节能亟待高效开展。

⑤以2022年为例，我国空压机年耗电高达6000亿度，约占全国工业用电量的12%，其中40%以上的能耗浪费在产气负载不匹配、输气管网不合理、用气末端管理粗放。一些对压缩空气需求较大的大型制造业用户，只要空压站节能1%，每年就能节约数十万元的电费。

一般企业都有以下10大节能改善空间：

★ 提高空压机能效，节能10～30%

★ 智能变频技术，节能10～20%

★ 改进净化干燥工艺，节能5～15%

★ 智能联动控制，节能5～15%

★ 治理泄漏，节能5～20%

★ 降低运行压力，节能5～7%

★ 用气端精益改善，节能约7～10%

★ 管网优化设计，节能约2～7%

★ 余热回收，节能10～30%

★ 定期及时维护，节能约2～5%