中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)訊：從1968年崗南抽水蓄能電站投產(chǎn)至今，經(jīng)過(guò)幾代人的不懈努力，我國(guó)已在抽水蓄能機(jī)組制造、設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)行、管理機(jī)制等多方面積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)，取得了巨大的成就。抽水蓄能已成為保障我國(guó)電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的重要工具。
當(dāng)前，隨著新能源的大規(guī)模發(fā)展，分布式發(fā)電的接入，以及國(guó)家取消大用戶直購(gòu)電試點(diǎn)審批，電網(wǎng)的可靠性和智能化程度需求不斷增強(qiáng)，電力系統(tǒng)對(duì)抽水蓄能的需求不斷增加。今年6月，《國(guó)家能源局關(guān)于加強(qiáng)抽水蓄能電站運(yùn)行管理工作的通知》（國(guó)能新能【2013】243號(hào)文）對(duì)新形勢(shì)下我國(guó)抽水蓄能效益的發(fā)揮提出了更高要求。
成熟實(shí)用的大規(guī)模電能儲(chǔ)存方式
抽水蓄能電站是一種具有儲(chǔ)能功能的發(fā)電方式，兼有發(fā)電與儲(chǔ)能的特性。20世紀(jì)50年代，西歐各國(guó)領(lǐng)導(dǎo)著世界抽水蓄能電站建設(shè)的潮流，西歐抽水蓄能電站裝機(jī)容量占世界抽水蓄能電站總裝機(jī)容量的35%?40%。到60年代后期，美國(guó)抽水蓄能電站裝機(jī)容量躍居世界第一。進(jìn)入90年代后，日本后來(lái)居上，超過(guò)美國(guó)成為抽水蓄能電站裝機(jī)規(guī)模最大的國(guó)家，保持至今。
截至2012年年底，我國(guó)共有抽水蓄能電站34座。其中，投運(yùn)26座，投運(yùn)容量2064.5萬(wàn)千瓦，在建8座，在建容量894萬(wàn)千瓦，總裝機(jī)容量達(dá)2958.5萬(wàn)千瓦，約占全國(guó)總裝機(jī)的1.7%。
抽水蓄能在電力系統(tǒng)中的合理規(guī)模與電力系統(tǒng)的電源結(jié)構(gòu)、網(wǎng)架結(jié)構(gòu)、負(fù)荷特性等多種因素有關(guān)。2009年，英國(guó)、美國(guó)、日本等國(guó)在燃?xì)鈾C(jī)組占本國(guó)裝機(jī)比重較大的情況下，抽水蓄能裝機(jī)仍分別達(dá)到了本國(guó)裝機(jī)比重的3.55%、2.22%和10.7%。世界發(fā)達(dá)國(guó)家的抽水蓄能占系統(tǒng)總裝機(jī)的比重一般在3%?10%之間。與世界發(fā)達(dá)國(guó)家相比，我國(guó)抽水蓄能裝機(jī)明顯不足，遠(yuǎn)不能滿足我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)快速發(fā)展和以煤為主的電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的需要，不能滿足電力系統(tǒng)節(jié)能減排、清潔能源大規(guī)模遠(yuǎn)距離輸送、分布式發(fā)電大規(guī)模接入，以及智能化電網(wǎng)建設(shè)的需要。
與常規(guī)發(fā)電方式相比，抽水蓄能不能利用一次能源發(fā)電，不能增加電力系統(tǒng)的電能供給，具有其他發(fā)電方式?jīng)]有的儲(chǔ)能功能。在所有發(fā)電方式中，只有常規(guī)水電與單循環(huán)燃?xì)廨啓C(jī)的調(diào)峰速度能與抽水蓄能相比，但受資源條件限制，常規(guī)水電資源已經(jīng)開(kāi)發(fā)殆盡；單循環(huán)燃?xì)廨啓C(jī)燃?xì)鈨r(jià)格較高，調(diào)峰成本較大，且受通流部分溫度變化影響，不可能像抽水蓄能這樣頻繁啟停調(diào)峰。比如蒲石河抽水蓄能電站，2013年上半年機(jī)組啟動(dòng)1900臺(tái)次，發(fā)電運(yùn)行1080臺(tái)次，抽水運(yùn)行786臺(tái)次，抽水調(diào)相運(yùn)行175臺(tái)次。抽水蓄能的最大調(diào)峰能力最大，啟動(dòng)升負(fù)荷速度最快，是唯一具有填谷功能的電源，抽水蓄能是各種電源中運(yùn)行方式最靈活的發(fā)電方式。
目前，大規(guī)模的儲(chǔ)能裝置除抽水蓄能外，僅有壓縮空氣儲(chǔ)能、部分化學(xué)電池儲(chǔ)能裝置。大規(guī)模壓縮空氣儲(chǔ)能，對(duì)地下洞室的地質(zhì)條件、嚴(yán)密性等要求比較苛刻，同時(shí)需要燃?xì)廨啓C(jī)配合運(yùn)行，在國(guó)外處于示范運(yùn)行階段，在我國(guó)尚沒(méi)有應(yīng)用實(shí)例?；瘜W(xué)儲(chǔ)能存在深度充放電時(shí)間長(zhǎng)、效率衰減快和單位投資高、運(yùn)行環(huán)境要求較高、廢舊電池電解液對(duì)環(huán)境污染大等問(wèn)題，且目前批量生產(chǎn)能力有限。各化學(xué)儲(chǔ)能電池的單位千瓦造價(jià)為液流電池2.5萬(wàn)元/千瓦，鈉硫電池2.8萬(wàn)元/千瓦，鋰電池1萬(wàn)元/千瓦。壽命周期與充放電次數(shù)有關(guān)，一般不大于15年；工作過(guò)程中對(duì)環(huán)境溫度有較高要求，必須配備空調(diào)降溫。
與這些儲(chǔ)能裝置相比，抽水蓄能電站投資較低，單位千瓦造價(jià)3000?5000元；使用壽命長(zhǎng)，機(jī)組使用壽命25年，水工建筑物使用壽命達(dá)百年以上；能量轉(zhuǎn)換效率穩(wěn)定，不存在衰減問(wèn)題，對(duì)環(huán)境影響小。因此，抽水蓄能是目前電力系統(tǒng)中最成熟、最實(shí)用的大規(guī)模儲(chǔ)能方式。
抽水蓄能電站調(diào)峰填谷具有明顯的節(jié)煤作用，一是減少了火電機(jī)組參與調(diào)峰啟停次數(shù)，提高火電機(jī)組負(fù)荷率并在高效區(qū)運(yùn)行，降低機(jī)組的燃料消耗。二是在經(jīng)濟(jì)調(diào)度情況下，低谷電由系統(tǒng)中煤耗最低的基荷機(jī)組發(fā)出，而高峰電由系統(tǒng)中煤耗最高的調(diào)峰機(jī)組發(fā)出。抽水蓄能電站用高效、低煤耗機(jī)組發(fā)出的電，來(lái)替代低效高煤耗機(jī)組發(fā)出的電，從而實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)有效節(jié)能減排。
我國(guó)電力系統(tǒng)裝機(jī)以煤電為主。煤電機(jī)組的調(diào)峰幅度相對(duì)較小、調(diào)峰能力相對(duì)較差，雖能滿足系統(tǒng)正常運(yùn)行要求，但遠(yuǎn)不能保障電力系統(tǒng)事故情況下的快速調(diào)節(jié)要求。抽水蓄能電站具有適應(yīng)負(fù)荷快速變化的特性，從抽水工況到滿負(fù)荷運(yùn)行一般只有2?3分鐘，可以快速大范圍調(diào)節(jié)出力。
抽水蓄能電站對(duì)于提高電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行水平，保證供電質(zhì)量具有重要作用。一是抽水蓄能電站啟停靈活、反應(yīng)快速，具有在電力系統(tǒng)中擔(dān)任緊急事故備用和黑啟動(dòng)等任務(wù)的良好動(dòng)態(tài)性能，可有效提高電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行水平；二是抽水蓄能電站跟蹤負(fù)荷迅速，能適應(yīng)負(fù)荷的急劇變化，是電力系統(tǒng)中靈活可靠的調(diào)節(jié)頻率和穩(wěn)定電壓的電源，可有效地保證和提高電網(wǎng)運(yùn)行頻率、電壓穩(wěn)定性，更好地滿足廣大用電客戶對(duì)供電質(zhì)量和可靠性的更高要求；三是抽水蓄能電站利用其調(diào)峰填谷性能可以降低系統(tǒng)峰谷差，提高電網(wǎng)運(yùn)行的平穩(wěn)性，有效減少電網(wǎng)拉閘限電次數(shù)，減少對(duì)企業(yè)和居民等廣大用電客戶生產(chǎn)和生活的影響。
同時(shí)，抽水蓄能電站可以配合風(fēng)電等可再生能源大規(guī)模發(fā)展，提高電力系統(tǒng)對(duì)風(fēng)電等可再生能源的消納能力。我國(guó)新能源資源與能源需求在地理分布上存在巨大差異，風(fēng)電、光伏發(fā)電等新能源電源遠(yuǎn)離負(fù)荷中心，必須遠(yuǎn)距離大容量輸送。風(fēng)電受當(dāng)?shù)仫L(fēng)力變化影響，發(fā)電極不穩(wěn)定，對(duì)系統(tǒng)沖擊非常大。
電力系統(tǒng)建設(shè)適當(dāng)規(guī)模的抽水蓄能電站，可以充分發(fā)揮抽水蓄能與風(fēng)電運(yùn)行的互補(bǔ)性，利用抽水蓄能電站既可以平衡風(fēng)電、太陽(yáng)能發(fā)電出力，減小其隨機(jī)性、波動(dòng)性，提高輸電線路的經(jīng)濟(jì)性，又可以平衡風(fēng)電發(fā)電量的不均衡性、參加電網(wǎng)運(yùn)行調(diào)頻，減少風(fēng)電對(duì)電網(wǎng)的沖擊，解決當(dāng)前風(fēng)電開(kāi)發(fā)送出困難的實(shí)際問(wèn)題。
此外，抽水蓄能電站還可以配合核電大規(guī)模發(fā)展，減少系統(tǒng)調(diào)峰調(diào)頻壓力。核電適宜長(zhǎng)期穩(wěn)定帶基荷運(yùn)行，大規(guī)模發(fā)展核電將給以煤電為主的電力系統(tǒng)調(diào)峰帶來(lái)極大壓力。建設(shè)適當(dāng)規(guī)模的抽水蓄能電站與核電配合運(yùn)行，可解決核電在基荷運(yùn)行時(shí)的調(diào)峰問(wèn)題，提高核電站的運(yùn)行效益和安全性。廣州抽水蓄能電站對(duì)大亞灣核電站的調(diào)節(jié)是當(dāng)前我國(guó)抽水蓄能與核電配合運(yùn)行的成功范例。
抽水蓄能還是提高電網(wǎng)智能化水平，應(yīng)對(duì)大用戶直購(gòu)和分布式發(fā)電接入，保障大電網(wǎng)安全的重要手段。國(guó)家取消大用戶直購(gòu)試點(diǎn)審批后，直購(gòu)電試點(diǎn)規(guī)模和范圍有可能擴(kuò)大，將對(duì)電網(wǎng)的管理模式、運(yùn)行模式、技術(shù)支持系統(tǒng)等提出較高要求。分布式發(fā)電的發(fā)展，使低壓電網(wǎng)從無(wú)源變?yōu)橛性?，電網(wǎng)的運(yùn)行情況更加復(fù)雜，對(duì)電網(wǎng)的智能化水平、安全穩(wěn)定性等要求進(jìn)一步增強(qiáng)。
在電網(wǎng)的發(fā)、供、用的各個(gè)環(huán)節(jié)，優(yōu)化配置適當(dāng)規(guī)模的抽水蓄能電站，可以充分發(fā)揮抽水蓄能電站獨(dú)有的快速反應(yīng)特性，有效防范電網(wǎng)發(fā)生故障的風(fēng)險(xiǎn)。抽水蓄能是實(shí)現(xiàn)高度智能化電網(wǎng)調(diào)度的可靠保證，是堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)建設(shè)的重要有機(jī)組成部分。堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)建設(shè)，迫切需要在不同電壓等級(jí)、不同電網(wǎng)結(jié)構(gòu)、發(fā)輸配用的各個(gè)環(huán)節(jié)配置不同調(diào)節(jié)性能、不同規(guī)模大小的抽水蓄能，滿足電力系統(tǒng)新的需要。
我國(guó)抽水蓄能未來(lái)發(fā)展重點(diǎn)
受認(rèn)識(shí)水平的影響，我國(guó)抽水蓄能在取得較大成就的同時(shí)，也存在著一些體制機(jī)制方面的問(wèn)題。進(jìn)入新世紀(jì)以來(lái)，尤其是2009年國(guó)家能源局抽水蓄能電站工作座談會(huì)后，各方對(duì)抽水蓄能的認(rèn)識(shí)逐步統(tǒng)一，全國(guó)范圍抽水蓄能選點(diǎn)規(guī)劃和布局優(yōu)化研究、抽水蓄能規(guī)劃、專業(yè)人才培養(yǎng)和經(jīng)驗(yàn)積累等，為我國(guó)抽水蓄能發(fā)展打下了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。未來(lái)，我國(guó)抽水蓄能的發(fā)展將重點(diǎn)體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。
第一，對(duì)抽水蓄能在節(jié)能減排、智能電網(wǎng)建設(shè)、電源結(jié)構(gòu)調(diào)整中作用的認(rèn)識(shí)進(jìn)一步統(tǒng)一。隨著我國(guó)節(jié)能減排要求的不斷提高，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和能源結(jié)構(gòu)調(diào)整步伐逐步加快，高耗能企業(yè)用電逐漸減少，電力系統(tǒng)峰谷差不斷增大，風(fēng)電、核電等清潔能源的大規(guī)模發(fā)展，大用戶直購(gòu)電和分布式電源快速發(fā)展，對(duì)電網(wǎng)的安全性和智能化程度提出更高要求，堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)將成為全社會(huì)的共同選擇，人們對(duì)抽水蓄能在節(jié)能減排和電網(wǎng)智能化發(fā)展中重要作用的認(rèn)識(shí)將獲得廣泛的、高度的統(tǒng)一，抽水蓄能是我國(guó)當(dāng)前實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)節(jié)能減排和清潔化、智能化發(fā)展的必然選擇。
第二，根據(jù)各區(qū)域、各省份電力系統(tǒng)的特點(diǎn)，確定功能定位，積極引導(dǎo)各抽水蓄能電站效益發(fā)揮。受一次能源和經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展影響，我國(guó)各區(qū)域、各省電力系統(tǒng)的電源結(jié)構(gòu)、負(fù)荷特性差異較大。四川、湖南、湖北等地水電比重較大，山東、河北以火電為主，甘肅、新疆、內(nèi)蒙古等省風(fēng)電發(fā)展迅猛，浙江等沿海省份大規(guī)模接受區(qū)外來(lái)電……
由于電力系統(tǒng)的差異性，不同省份的抽水蓄能電站發(fā)揮的功能作用不同，有的以蓄能為主，如甘肅、新疆等；有的以事故備用為主，如山東、山西；有的以調(diào)峰填谷為主，如東北三省、華東沿海?！秶?guó)家能源局關(guān)于加強(qiáng)抽水蓄能電站運(yùn)行管理工作的通知》要求建立健全抽水蓄能考核監(jiān)督制度，加強(qiáng)對(duì)已建蓄能電站運(yùn)行情況和利用狀況的分析，研究完善抽水蓄能運(yùn)行管理機(jī)制和措施。這就要求以電力系統(tǒng)為分析邊界，結(jié)合電力系統(tǒng)特點(diǎn)、運(yùn)行特性，綜合考慮抽水蓄能電站在相應(yīng)電力系統(tǒng)中的功能定位，抽水蓄能電站功能的區(qū)域性和時(shí)段性特點(diǎn)，客觀、全面地評(píng)價(jià)抽水蓄能電站的運(yùn)行效益，積極引導(dǎo)抽水蓄能電站綜合效益的發(fā)揮。
第三，國(guó)家對(duì)抽水蓄能的政策環(huán)境不斷完善，引導(dǎo)抽水蓄能投資。由于抽水蓄能在電力系統(tǒng)中的巨大作用，國(guó)家會(huì)逐步完善抽水蓄能政策環(huán)境，著手解決影響抽水蓄能發(fā)展的種種問(wèn)題，給予抽水蓄能合理投資回報(bào)，引導(dǎo)抽水蓄能開(kāi)發(fā)的積極性。由于我國(guó)電源結(jié)構(gòu)以煤電為主，煤電調(diào)峰不能滿足風(fēng)電和核電大規(guī)模發(fā)展的需要，抽水蓄能在解決影響風(fēng)電大規(guī)模發(fā)展的消納問(wèn)題、核電大規(guī)模并網(wǎng)帶來(lái)的調(diào)峰壓力，提高智能電網(wǎng)運(yùn)行的靈活性和安全性方面具有重要作用，國(guó)家很可能完善相關(guān)政策，提高抽水蓄能投資回報(bào)率，引導(dǎo)加大抽水蓄能投資力度。
第四，抽水蓄能按容量與定位在不同電壓等級(jí)電網(wǎng)中優(yōu)化配置，與其他各種儲(chǔ)能裝置和諧發(fā)展，促進(jìn)電力系統(tǒng)智能化發(fā)展。抽水蓄能作為一種重要調(diào)節(jié)工具，是智能電網(wǎng)的有機(jī)組成部分，智能電網(wǎng)建設(shè)為抽水蓄能發(fā)展提供了難得的機(jī)遇。為最大限度提高智能電網(wǎng)的安全穩(wěn)定性和供電靈活性，抽水蓄能將根據(jù)裝機(jī)容量及其在系統(tǒng)中的作用定位，優(yōu)先規(guī)劃建設(shè)大容量、有重大影響作用的抽水蓄能電站，進(jìn)而規(guī)劃建設(shè)較小容量的抽水蓄能電站進(jìn)行局部甚至配電網(wǎng)的精細(xì)化調(diào)節(jié)，使不同抽水蓄能有選擇接入不同電壓等級(jí)電力系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)分級(jí)優(yōu)化配置，抽水蓄能的裝機(jī)規(guī)模和調(diào)節(jié)性能將更加合理，實(shí)現(xiàn)在電力系統(tǒng)的發(fā)、輸、配、用的合理分布，充分發(fā)揮其在電力系統(tǒng)中的各項(xiàng)作用。抽水蓄能與飛輪儲(chǔ)能、電容器、電動(dòng)汽車(chē)電池等小型儲(chǔ)能裝置和諧發(fā)展，實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)的高度智能化發(fā)展，大幅度提高供電質(zhì)量。
考慮我國(guó)風(fēng)電、光伏發(fā)電和核電的大規(guī)模發(fā)展，未來(lái)我國(guó)抽水蓄能在電力系統(tǒng)中所占的比重將逐步提高，合理規(guī)模應(yīng)達(dá)到總裝機(jī)的5%以上。2020年，預(yù)計(jì)我國(guó)抽水蓄能的合理規(guī)模應(yīng)達(dá)到8000萬(wàn)千瓦；2030年，預(yù)計(jì)我國(guó)抽水蓄能的合理規(guī)模應(yīng)達(dá)到1.2億?1.4億千瓦以上。
第五，抽水蓄能集團(tuán)化運(yùn)作、集約化發(fā)展、專業(yè)化管理的模式將進(jìn)一步加強(qiáng)。抽水蓄能與一般發(fā)電方式不同，它是電力系統(tǒng)的一種調(diào)節(jié)工具，其裝機(jī)規(guī)模、布局優(yōu)化，以及作用發(fā)揮與電力系統(tǒng)的電源結(jié)構(gòu)、負(fù)荷特性、網(wǎng)架結(jié)構(gòu)等密切相關(guān)。抽水蓄能的開(kāi)發(fā)規(guī)劃必須從電力系統(tǒng)的整體需求出發(fā)進(jìn)行周密的研究，盲目的競(jìng)爭(zhēng)不利于其作用的發(fā)揮和行業(yè)發(fā)展。
當(dāng)前，國(guó)家電網(wǎng)公司和南方電網(wǎng)公司采用集團(tuán)化運(yùn)作、集約化發(fā)展、專業(yè)化管理的模式，實(shí)現(xiàn)了抽水蓄能選點(diǎn)規(guī)劃、布局優(yōu)化與滿足電網(wǎng)需求的緊密結(jié)合，總結(jié)運(yùn)行電站經(jīng)驗(yàn)，優(yōu)化新開(kāi)發(fā)電站設(shè)計(jì)，促進(jìn)了各抽水蓄能電站之間運(yùn)行方式、技術(shù)創(chuàng)新、管理經(jīng)驗(yàn)的有效交流，對(duì)促進(jìn)我國(guó)抽水蓄能良性可持續(xù)發(fā)展起到了重要的作用，已成為我國(guó)抽水蓄能發(fā)展的中堅(jiān)力量。因此，隨著對(duì)抽水蓄能認(rèn)識(shí)的進(jìn)一步提高，我國(guó)抽水蓄能集團(tuán)化運(yùn)作、集約化發(fā)展、專業(yè)化管理的模式只會(huì)加強(qiáng)，而不會(huì)削弱。從地方、局部利益出發(fā)進(jìn)行抽水蓄能開(kāi)發(fā)的現(xiàn)象將進(jìn)一步受到限制。
（作者單位：國(guó)網(wǎng)新源控股有限公司）
