序

这篇文章是我于南方能源观察 2012年1月专栏里发表的文章，这篇文章我本来不打算写的，但犹豫再三我还是写了，因为文章介绍到的印度尼西亚的地下电站，中文除了我这篇文章外，没有任何资料。而因为电站较小的缘故，英文资料也几乎没有， 因为不是学地质还有环评的缘故，我起初没有办法判断这种电站是否真的无弊？此后我请教了很多各方面的专家，和阅读了不少相关专业书籍，才得到一个现在我也不敢百分百确定的结论，这种电站是环保，清洁，稳定的。本着抛砖引玉的心态  我在 @郭宏波v 还有@蒋志高  的鼓励下完成了这篇文章的创作。将文章发上来，是希望大家挑刺，帮想想这种电站到底有什么缺陷，是否真像我想的那么好，谢谢

2011年12月15日15时10分，三峡地下电站28号机组顺利投运，为三峡地下电站全面提前竣工奠定了坚实基础。届时三峡电34台（含电源电站两台5万千瓦机组）机组总装机容量达2250万千瓦，将真正成为世界上最大的水电站。

  三峡地下电站位于大坝右岸的“白岩尖”山体内，设计厂房长311.3米、宽32.6米、高87.24米。山体内了安装6台70万千瓦的水轮发电机组，相当于1.5个葛洲坝水电站。工程投资概算约70亿元。

   目前地下电站主要划分为两种类型，即利用江河水源的地下水力发电站和循环使用地下水的抽水蓄能水电站。地下水力发电站利用地形、地势将电站建于地下以获得更大的水力压头，同时在枯水季节水位较低时也能发电。而地下抽水蓄能水电站，也称地下扬水水电站。建设于千米左右的地下深处，具有地上、地下两个水库。供电时，水由地上水库、经水轮发电机发电后流入地下水库；供电低峰时，用多余的电力反过来将地下水库的水抽回原地面水库，以便循环使用。其缺点是相比起江河水源的地下水力发电站造价要高，但是由于蓄能电站在电力负荷高峰时供电，低峰时抽水，对解决电网负荷不均问题十分有利。同时因为其耗水量少，且又不受水库容量变化的影响、生产平稳、成本低、不占土地、不污染环境，因此在水力资源丰富、工业发达的国家得到应用和发展。

  但是三峡地下电站不属于这2种类型的地下电站。这是因为建设三峡地下电站旨在“调峰”。2009年，三峡工程建成后，每年汛期到来前必须将175米高程的库内蓄水降至145米。因此，每年5月至10月的汛期，白白泄走大量蓄水。三峡地下电站将“吃掉”这些弃水，产出37亿度电量，从而将三峡的水量利用系数提高到90%以上，读到这里，知道三峡装机容量的读者可能要问，三峡地下电站6台70万千瓦机组，装机容量高达420万千瓦，但一年的发电量怎么只有32亿千瓦时。这是因为三峡地下电站，和前面介绍的两种类型的地下电站不同，是利用长江汛期弃水发电，所以运用时间主要在夏季。而根据三峡库区多年水文统计，汛期入库流量达到每秒2.5万立方米的天数为62天；而来水量大于每秒3.1万立方米则只有33天左右，所以发电只有32亿千瓦时。

   实际上使用长江汛期弃水发电并不是中国对挖掘水电潜力的第一次尝试，早在50年代中国就开始兴建了世界第二座，中国第一座地下水发电站-----六郎洞水电站。-六郎洞水电站位于云南省丘比县。电站利用天然溶洞做水库，引用南盘江右岸支流六郎洞地下水进行发电，发电后尾水直接泄入南盘江，最大坝高11.1米，库容8.2万立方米、安装2台1.25万千瓦机组，总容量2.5万千瓦。第一台机组于1959年12月投入运行。 属于第二个五年计划的产物，在那之后，因为六郎洞的独一无二的地形无法复制，我国就没有再建设类似的水电站。而很长一段时间里国外如利比亚利用地下水发电也只是从地下抽水，利用引来的地下水建设水电站而已，不单经济性无法与我国建设的六郎洞水电站相比，从技术角度也算不上资源开发与自然环境的和谐共赢。

   笔者曾经认为像六郎洞地下电站这样的水电站是几乎无法复制的，因为他有一个露天可进入的洞口，洞中有地下河流，河水自从洞中流出后，经5.2km的明流后汇入南盘江。世界上那有那么多可以直接走到地下水处的溶洞？直到笔者某次参与德国VAG阀门公司的项目调研，在其资料库里阅读到一份资料。资料介绍的是VAG公司的客户----德国karlsruhe大学水管理和水力工程研究所在印度尼西亚设计修建的一个地下电站（VAG公司除了提供阀门外，还全程负责这个电站的阀门安装）

   该地下电站位于印度尼西亚的yogyakarta省，为印度尼西亚最贫困的地区之一，经常持续数月的旱季使得该地区无法丰产而且水资源相当匮乏。从上个世纪80年代起在欧美的帮助下，印度尼西亚对当地进行了全方面的调研，最终通过监测设备在当地某地下100多米处发现了一个带有地下径流的洞穴，从此开始了对如何利用这个地下径流洞穴的探索，这个地下径流洞穴和我国六郎洞地下电站的洞穴不一样，六郎洞的洞穴是有露天入口的，而这个洞穴是深埋于地下100多米处，无入口。如何开发利用是一个有争议性的问题，最终经过20年讨论协商，和大量洞穴的研究和测量，考虑了对当地动物植物生态保护的影响后，在德国印度尼西亚合作社（该合作社的主要功能是开发利用印度尼西亚的水资源）的建议下，决定修建地下电站。

  经过长达4年的建设，该电站于2008年起发电。受制于地理环境，印度尼西亚yogyakarta省的这个地下电站和我国的六郎洞水电站一样属于小型水电站，功率不大，但意义很深远，他的成功兴建预示着我国广西，云南等地区也可以修建类似的地下电站，虽然就技术难度上来说，修建这样的地下电站要比六郎洞电站难度要高，造价也更高，但好处也是显而易见的，首先发电成本比火电，风电，核电，太阳能等各种电站都要低，经济上有很大竞争力，其次这种地下电站不受洪汛影响，旱季枯水期时，比较稳定，而且旱季和非旱季，水库流速变化不像其他水电站那么大，保证了供电稳定易于并网，同时也是最重要的一点，不像地上的小型水电站对生态和环境破坏巨大。现存的小水电几乎都是通过水流改道来获得落差。水流的改变势必影响水源流经地区的生态状况，像这样的例子有很多，例如：小水电站建坝拦截河水，改变了河道原来的自然水域环境，影响到水生动物的正常生命活动，造成水生动物锐减。再例如：由于小水电站建渠引水，即使是在丰水期，由于大部分水坝把江水引向了水电站的水渠，也会造成河段出现断流，水流量减少，甚至干涸，造成两岸人民生活和生产取水困难以及河流中水生动物死亡和两岸岩体滑坡等。又例如近几年来，我国干旱灾害频发，而且持续时间长，与小水电站的无序建设有着一定的联系。在抗旱的关键时期，水电站本应该放水补充河流水量，缓解旱情，但是一些水电站为了自身的利益，往往选择继续拦水蓄水，导致河水断流，加剧旱情。除了上述所提到的种种危害外，不少小水电站还对农业有重大破坏，这是因为目前国内大部分的水库，除了供应饮用水的任务外，还有但灌溉农田的任务，但在发电企业牟利的驱使下，各地小型水电堵截农田用水破坏春耕的事件层出不穷，背离了水库和灌渠的建设动机，将灌溉渠的主要功能变成了低效率引水发电。

   实际上印度尼西亚的地下电站所使用的水库，在当地还有灌溉农田的功能，做到了资源可持续发展的双赢。而我国地下水资源要比印度尼西亚要丰富，天然大型水库就有不少，光在蒙古巴丹吉林沙漠存就在一个年补给量为5亿立方米以上的天然地下水库，虽然不是所有地况都适合建设地下电站，而且这种地下电站只可能是小型水电站，但是能一定程度缓解我国电力供需不足，能源紧张的情况，而且因为地下电站的特殊情况，意味着一旦开始大规模建设，地下电站分布肯定是很散，会大面积覆盖，如作为补充电源和附属电源供电的话，对电网非常有利，毕竟如果电网只是靠中心电源的几个大机组（火电，水电或者核电）对其他地区进行电力长距离输送的话，电不但会产生损耗，而且因为长距离输送要依靠网架，一旦出现大的自然灾害等不可抗因素，送出线路故障，那将是巨大的灾难。

  另外我国出于战略考虑和农田灌溉的需要，已经建设了不少大中型地下水库，这些水库都有数千万立方米的容积（注：笔者知道最大的地下水库是，是青岛大沽河地下水库，建于大沽河中下游河谷平原，沿古河道分布，总面积421.7km2，南北长51km,平均宽度8km。总库容量为38413万m3，地下水库的调节库容为2.38亿m3建于大沽河中下游河谷平原，沿古河道分布，总面积421.7km2，南北长51km,平均宽度8km。总库容量为38413万m3，地下水库的调节库容为2.38亿m3 ），这些地下水库如果条件允许的话，增建地下电站，一是成本能大大降低，二是经济效益非常客观，虽然因为水电装机容量等于η（η为水电机和发电机的综合效率）×9.8千瓦（1立方米水的重力等于9.8千牛顿，经过1米的落差每秒钟做的功是9.8千焦耳，功率等于9.8千瓦）× Q（流量，立方米/秒）× H（水头，米），我们没有办法指出这些地下水库如果增建电站，多少立方米的水可以发一度电，但如果拿湖北省丹江口水力发电站的数据来做参照的话。则1亿立方米水的50年至少可发电量为6亿度，这是一个非常客观的数字。在我国地上水资源已经给各大电力公司瓜分完毕，而且深度开发潜能不大的今天，尚未给瓜分，而且尚未开发的地下水资源具备很强的发展前景

   建设这种地下电站最大的弊端是因为是建于地下所以建设成本略高，当前建设一个1万千瓦的中小水电站的成本为1亿人民币左右（注：如为大型水电站每1万千瓦造价要更低），笔者估计如果建设地下电站的话，由水库改造的的大概和地面电站建设成本差不多，甚至略低，如果是直接挖到地下去建设新的话，成本大概会是地面电站的3倍左右，即1万千瓦需3亿人民币，加之装机容量比起地面水电站要小，私人和电力公司不愿意投资，但如果这种地下电站，国家因为其建设成本比传统水电要高，而提高上网电价，不说提高到和目前上网电价最高的风电，太阳能等新能源一样，也不用提高到和火电上网电价一样，就做到和目前除水电外最便宜的核电的上网电价一样的话，这种电站一定会受到投资者和电力公司的追捧，毕竟该电站发电成本低，绿色，环保，即无传统小型水电的负面作用，供电也不像传统水电站受洪汛，枯水期，灌溉影响（非现有地下水库增建的）。在稳定供电上不像风电稳定，也不像光伏，在生产组件的时候会制造污染，更不像火电会排放二氧化硫污染环境，和核电一样属于清洁，干净的能源。

鉴于新型地下水电站的种种优越性及我国目前能源日趋紧张的情况，未来阶段可考虑大规模发展该种水电站。虽然这种新型地下水电站建设成本较高选址困难，但一旦建设成功，前景相当乐观。 笔者唯一担心的就是单一修建对生态没有影响，大规模兴建可能会发生影响，毕竟笔者受限于水平，无法完全评估大规模兴建的影响