中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)訊：抽水蓄能電站上下各一個(gè)水庫(kù)，在夜晚用電負(fù)荷低谷時(shí)，水泵將下水庫(kù)的水抽到上水庫(kù)，充當(dāng)用電負(fù)荷，使得火電核電等大型機(jī)組不需要壓低出力調(diào)節(jié)，提高他們的運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性;在白天用電負(fù)荷高峰時(shí)，上水庫(kù)的水通過(guò)水輪機(jī)放到下水庫(kù)，水輪機(jī)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電，滿足高峰負(fù)荷需求。這種運(yùn)行方式即“削峰填谷”。
另外抽水蓄能電站同水電站一樣，啟動(dòng)速度快，從靜止到空載只用幾分鐘，從空載到滿發(fā)只用幾秒鐘，可以調(diào)頻、調(diào)相、黑啟動(dòng)，是極好的輔助服務(wù)設(shè)備。因而電力系統(tǒng)也需要其功率特性，一般抽蓄電站也是由電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)商以租賃的方式運(yùn)營(yíng)。
不論一個(gè)電力系統(tǒng)的用電負(fù)荷特性如何、裝機(jī)結(jié)構(gòu)如何，削峰填谷、輔助服務(wù)總是需要的，也就是都有抽水蓄能的潛在需求。那么作為調(diào)峰填谷、輔助服務(wù)的抽水蓄能機(jī)組，應(yīng)該占多少整個(gè)發(fā)電裝機(jī)容量或者符合比例，才能保證電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行呢?
截止2013年我國(guó)抽水蓄能電站23座，發(fā)電裝機(jī)容量2153萬(wàn)千瓦，約占水電裝機(jī)比重的8%，不到全國(guó)發(fā)電裝機(jī)總量的2%。這個(gè)比例算不算高呢?來(lái)看看國(guó)外的抽水蓄能的裝機(jī)比例都有多少，以下數(shù)據(jù)都來(lái)自IEA的統(tǒng)計(jì)。
可以看到日本、意大利、韓國(guó)、法國(guó)、西班牙這些國(guó)家的抽蓄裝機(jī)比例很高，而瑞典、加拿大、美國(guó)、丹麥、芬蘭、澳大利亞等發(fā)達(dá)國(guó)家的裝機(jī)比例并不高。那有啥規(guī)律呢?
總體來(lái)說(shuō)，孤島電網(wǎng)、不靈活電源多、多山多水的國(guó)家，抽蓄裝機(jī)比例就大;而大范圍互聯(lián)電網(wǎng)、靈活電源多的國(guó)家，抽蓄裝機(jī)比例就小。
日本、韓國(guó)都是孤島電網(wǎng)，大量依靠抽蓄調(diào)節(jié)電力電量平衡;意大利在亞平寧半島、西班牙在伊比利亞半島，都與外界互聯(lián)弱，也需要抽蓄調(diào)節(jié)，當(dāng)然意大利北部有阿爾卑斯山，西班牙也有比利牛斯山，都適合建抽蓄;法國(guó)是世界上的核電大國(guó)，在70年代大力發(fā)展核電時(shí)，大力發(fā)展抽蓄的，他的核電發(fā)電量占全國(guó)發(fā)電量的70%以上，急需抽蓄這樣的靈活電源調(diào)峰填谷。
再看抽蓄比例少的國(guó)家，德國(guó)、波蘭、丹麥都是地處歐洲電網(wǎng)的中央國(guó)家，互聯(lián)多了自然可以多電時(shí)送給別國(guó)，少電時(shí)從別國(guó)進(jìn)口;挪威、澳大利亞、加拿大都是水電較多的國(guó)家，水電就能調(diào)節(jié)，不需要抽蓄，尤其挪威的水電占全部裝機(jī)的97%以上，不僅自己夠用，連鄰國(guó)瑞典、芬蘭都不用建抽蓄了;英國(guó)雖然地處孤島，但旁邊就是北海油田，又有油又有氣，靈活電源多得很。美國(guó)是和我國(guó)裝機(jī)結(jié)構(gòu)最像的國(guó)家，總裝機(jī)量都11億多千瓦，火電都8億千瓦左右，但看火電的利用小時(shí)數(shù)就能看出來(lái)，我國(guó)超過(guò)5000小時(shí)，而美國(guó)不到4000小時(shí)，說(shuō)明美國(guó)的火電比我國(guó)的調(diào)節(jié)次數(shù)多，為電力系統(tǒng)的靈活性付出很多。
所以從這些國(guó)家的情況就可以看出來(lái)，抽蓄比例多少的問(wèn)題，與其說(shuō)這是一個(gè)理論問(wèn)題，不如說(shuō)是一個(gè)工程型問(wèn)題。如果本地區(qū)沒(méi)有建設(shè)抽水蓄能電站的有利條件，即使是火電主力網(wǎng)，也可以不建設(shè)抽水蓄能電站而從其他地區(qū)輸入峰荷電能。如果本地區(qū)具有建設(shè)抽水蓄能電站的優(yōu)越條件，而且向相鄰區(qū)域輸電距離又不遠(yuǎn)，可以適當(dāng)建設(shè)抽水蓄能電站，由相鄰地區(qū)輸入低價(jià)的低谷電能，出售高價(jià)峰荷電能，比如千湖之國(guó)瑞士就有不少抽蓄為全歐洲調(diào)峰。
讓我們?cè)傧瓤纯闯樗钅茈娬镜陌l(fā)展歷史，就知道抽水蓄能電站需要什么發(fā)展條件了。
抽水蓄能電站在世界上的發(fā)展可分為“前快后慢”兩個(gè)階段：
20世紀(jì)60至80年代的30年是抽水蓄能大發(fā)展的時(shí)期，年均裝機(jī)量是總裝機(jī)量增長(zhǎng)率的2倍，到1990年已占到總裝機(jī)的3.15%。原因有三：
1.經(jīng)濟(jì)水平發(fā)展到一定階段的產(chǎn)物。二戰(zhàn)后，美日經(jīng)濟(jì)復(fù)蘇，電力負(fù)荷和峰谷差都迅速增加，需要大量靈活電源。所以全國(guó)或者某個(gè)局部地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速，也一定需要抽蓄。
2.水電早已開(kāi)發(fā)完畢。60年代后發(fā)達(dá)國(guó)家常規(guī)水電已開(kāi)發(fā)殆盡，為抽水蓄能騰出空間。我國(guó)西南部水電還有大量可開(kāi)發(fā)，但東部已經(jīng)不多了，所以東邊還是有建設(shè)抽蓄條件的
3. 70年代兩次石油危機(jī)，讓核電大發(fā)展，需要調(diào)峰電源。法國(guó)是最典型的例子。如果我國(guó)的核電等大型發(fā)電機(jī)組迅猛發(fā)展，也需要建設(shè)抽蓄配合
不過(guò)20世紀(jì)90年代后抽蓄建設(shè)放緩。原因有四點(diǎn)：
1. 經(jīng)濟(jì)發(fā)展放緩。發(fā)達(dá)國(guó)家GDP從80年代3.4%降到90年代2.3%，由此帶來(lái)負(fù)荷增長(zhǎng)放緩。又缺建設(shè)的錢，所以建設(shè)放緩。
2.電源結(jié)構(gòu)調(diào)整，核電裝機(jī)減少。1979年美國(guó)三里島核電、1986年前蘇聯(lián)切爾諾貝利核電事故，讓核電放緩，而那時(shí)天然氣發(fā)電開(kāi)始增加，以替代核電。天然氣發(fā)電是有很好靈活性的，所以也替代了抽蓄的功能，擠占了抽蓄的發(fā)展空間。
3.電力市場(chǎng)化改革增加了抽蓄盈利難度。80年代是全球私有化、市場(chǎng)化的年代，改革導(dǎo)致投資回收不確定性增加，抽蓄單純依靠電量競(jìng)價(jià)上網(wǎng)通常難以盈利，而那時(shí)輔助服務(wù)的定價(jià)機(jī)制不完善，所以也無(wú)法通過(guò)輔助服務(wù)獲利。
4.環(huán)保壓力增加。抽蓄也存在移民、淹沒(méi)土地、改變環(huán)境和生態(tài)的問(wèn)題，因而發(fā)達(dá)國(guó)家對(duì)抽蓄要求也越來(lái)越嚴(yán)格，當(dāng)然民眾的力量也隨著民主越來(lái)越強(qiáng)大。90年代后，英法意未建一座抽蓄，美國(guó)95年后也無(wú)抽蓄建設(shè)，希望山抽蓄電站建了n多年。
綜上所述，我國(guó)處于經(jīng)濟(jì)大發(fā)展的時(shí)代，負(fù)荷的峰谷差也不小，尤其是大規(guī)模風(fēng)電光伏發(fā)電發(fā)展后，更需要調(diào)峰填谷和輔助服務(wù)，好在環(huán)保壓力暫時(shí)較小，因而有很好的抽蓄發(fā)展機(jī)遇。再加上前兩天能源局將抽蓄電站建設(shè)的核準(zhǔn)權(quán)下放到了省政府，期待抽蓄能有個(gè)大發(fā)展。
原標(biāo)題:抽水蓄能在電力系統(tǒng)的合理比例是多少？
