抽水蓄能:兼有发电、储能特性 助力新能源发展
2012/8/1 8:31:24 新闻来源：
作者： 来自：国家电网报
随着全球气候变暖、环境污染加剧，节能减排已成为全社会关注的焦点，转变能源结构、促进电力系统节能减排已成为电力系统发展的重要环节。抽水蓄能是一种具有储能功能的发电方式，兼有发电与储能的特性，其运行方式灵活，负荷调节迅速，是电力系统安全稳定经济运行的重要保障，也是促进风电等清洁能源发展，实现电力系统节能减排的重要工具。
抽水蓄能的多重作用
2000年以来，随着风电等可再生能源和核电的大规模发展，人们越来越深刻地认识到，需要建设抽水蓄能电站，以增强电网对风电等清洁能源的消纳能力、保障电力系统安全稳定经济运行。开发抽水蓄能成为必然选择。随后的10多年时间，泰安、桐柏、琅琊山等一大批抽水蓄能电站建成投产，响水涧、仙游、蒲石河、洪屏、仙居等一批抽水蓄能电站开始建设。
国家电网公司建设抽水蓄能电站，基于其具有的多重作用。
第一，配合火电机组运行，实现节能减排。利用抽水蓄能电站调峰填谷，可减少火电机组参与调峰启停次数，提高火电机组负荷率并在高效区运行，降低机组的燃料消耗。在经济调度情况下，低谷电由系统中煤耗最低的基荷机组发出，而高峰电由系统中煤耗最高的调峰机组发出。抽水蓄能电站用高效、低煤耗机组发出的电，来替代低效高煤耗机组发出的电，实现节能的目标。
以泰安抽水蓄能电站为例。该电站装机100万千瓦，每年调峰填谷节煤24万吨，减少二氧化硫排放1.5万吨，减少氮氧化物排放2475吨，减少烟尘排放7吨，减少一氧化碳排放55吨，减少燃油消耗13.3万吨，每年节省投资及运行费用5010万元。如果由泰安抽水蓄能电站替代山东电网的事故备用容量，仅此一项，每年就可节煤4.4万吨，减少二氧化硫排放25.32吨、氮氧化物排放326吨。
第二，配合风电等可再生能源大规模发展，提高电力系统对风电等可再生能源的消纳能力。根据国家风电发展规划，2020年我国将建成哈密、酒泉、河北、吉林等8个千万千瓦风电基地。预计到2020年，我国风电、太阳能的发展规模将分别达到1.5亿千瓦和2000万千瓦。
但是，我国新能源资源与能源需求在地理分布上存在巨大差异，风电、光伏发电等新能源电源远离负荷中心，必须远距离大容量输送，新能源发电集中开发和集中接入的特点非常明显。风电受当地风力变化影响，发电极不稳定，对系统冲击非常大。电力系统建设适当规模的抽水蓄能电站，可以充分发挥抽水蓄能与风电运行的互补性，利用抽水蓄能电站既平滑风电、太阳能发电出力，减小其随机性、波动性，提高输电线路的经济性，又可以平衡风电发电量的不均衡性、参与电网运行调频的优点，减少风电对电网的冲击，解决当前风电开发送出困难的实际问题。
第三，配合核电大规模发展，减少系统调峰调频压力。根据国家核电发展规划，2020年，我国核电装机规模将超过4000万千瓦。根据现有发展趋势，预计2020年我国核电装机将达到7000万~8000万千瓦。大规模发展核电将给以煤电为主的电力系统调峰带来极大压力。建设适当规模的抽水蓄能电站与核电配合运行，可解决核电在基荷运行时的调峰问题，提高核电站的运行效益和安全性。广州抽水蓄能电站对大亚湾核电站的调节，是当前我国抽水蓄能与核电配合运行的成功范例。
国家电网公司积极开发抽水蓄能
2005年，国网新源控股有限公司成立，从事抽水蓄能电站开发、常规水电管理等工作。经过几年发展，国家电网公司系统已初步形成抽水蓄能良性发展的格局。
新源公司结合形势任务变化，坚持安全、质量、效益相统一，滚动修编发展规划，以超常规的力度开展国家电网公司经营区域的抽水蓄能规划选点工作，统筹推进重点项目建设。
截至2011年年底，我国已建成抽水蓄能电站24座，装机容量1871.75万千瓦，其中，公司经营区域已建成抽水蓄能电站22座，装机容量1391.75万千瓦，占全国已建抽水蓄能装机总容量的74.4%；我国在建抽水蓄能电站10个，装机容量1089万千瓦，其中，公司经营区域在建抽水蓄能电站8个，装机容量721万千瓦，占全国在建抽水蓄能装机容量的78.3%。
2009年，国家能源局抽水蓄能电站工作座谈会召开后，人们对抽水蓄能在节能减排、智能电网建设、电源结构调整作用的认识进一步提高。随着我国节能减排要求的不断提高，产业结构和能源结构调整步伐逐步加快，风电、核电等清洁能源的大规模发展，电源结构调整的逐步深入以及智能电网建设的全面展开，人们对抽水蓄能在节能减排和电力系统调节中重要作用的认识将获得广泛的、高度的统一。
以风电消纳为例。考虑到我国2020年风电装机将达1.5亿千瓦，在"三华"电网联网的情况下，最大仅能消纳1.05亿千瓦，尚需进一步研究确定4500万千瓦风电的开发布局及市场消纳，未来我国抽水蓄能在电力系统中所占的比重将逐步提高，合理规模应达到总装机的5%以上。2020年，预计我国抽水蓄能的合理规模应达到8000万千瓦；2030年，预计我国抽水蓄能的合理规模应达到1.2亿~1.4亿千瓦。
国家电网公司支持抽水蓄能电站建设的同时，还大力支持国产设备创新发展。通过消化吸收和技术创新，我国抽水蓄能设备制造能力不断增强，国产化水平进一步提高。智能电网的巨大需求为我国抽水蓄能发展提供了广阔空间，抽水蓄能的大规模开发为抽水蓄能设备制造业发展提供了强劲动力。制造企业受此激励，正不断加大先进设计工艺和制造技术的引进力度，加快技术消化吸收和技术创新，提高抽水蓄能设备的制造能力，抽水蓄能设备国产化率还将进一步提高。
抽水蓄能的多重作用
2000年以来，随着风电等可再生能源和核电的大规模发展，人们越来越深刻地认识到，需要建设抽水蓄能电站，以增强电网对风电等清洁能源的消纳能力、保障电力系统安全稳定经济运行。开发抽水蓄能成为必然选择。随后的10多年时间，泰安、桐柏、琅琊山等一大批抽水蓄能电站建成投产，响水涧、仙游、蒲石河、洪屏、仙居等一批抽水蓄能电站开始建设。
国家电网公司建设抽水蓄能电站，基于其具有的多重作用。
第一，配合火电机组运行，实现节能减排。利用抽水蓄能电站调峰填谷，可减少火电机组参与调峰启停次数，提高火电机组负荷率并在高效区运行，降低机组的燃料消耗。在经济调度情况下，低谷电由系统中煤耗最低的基荷机组发出，而高峰电由系统中煤耗最高的调峰机组发出。抽水蓄能电站用高效、低煤耗机组发出的电，来替代低效高煤耗机组发出的电，实现节能的目标。
以泰安抽水蓄能电站为例。该电站装机100万千瓦，每年调峰填谷节煤24万吨，减少二氧化硫排放1.5万吨，减少氮氧化物排放2475吨，减少烟尘排放7吨，减少一氧化碳排放55吨，减少燃油消耗13.3万吨，每年节省投资及运行费用5010万元。如果由泰安抽水蓄能电站替代山东电网的事故备用容量，仅此一项，每年就可节煤4.4万吨，减少二氧化硫排放25.32吨、氮氧化物排放326吨。
第二，配合风电等可再生能源大规模发展，提高电力系统对风电等可再生能源的消纳能力。根据国家风电发展规划，2020年我国将建成哈密、酒泉、河北、吉林等8个千万千瓦风电基地。预计到2020年，我国风电、太阳能的发展规模将分别达到1.5亿千瓦和2000万千瓦。
但是，我国新能源资源与能源需求在地理分布上存在巨大差异，风电、光伏发电等新能源电源远离负荷中心，必须远距离大容量输送，新能源发电集中开发和集中接入的特点非常明显。风电受当地风力变化影响，发电极不稳定，对系统冲击非常大。电力系统建设适当规模的抽水蓄能电站，可以充分发挥抽水蓄能与风电运行的互补性，利用抽水蓄能电站既平滑风电、太阳能发电出力，减小其随机性、波动性，提高输电线路的经济性，又可以平衡风电发电量的不均衡性、参与电网运行调频的优点，减少风电对电网的冲击，解决当前风电开发送出困难的实际问题。
第三，配合核电大规模发展，减少系统调峰调频压力。根据国家核电发展规划，2020年，我国核电装机规模将超过4000万千瓦。根据现有发展趋势，预计2020年我国核电装机将达到7000万~8000万千瓦。大规模发展核电将给以煤电为主的电力系统调峰带来极大压力。建设适当规模的抽水蓄能电站与核电配合运行，可解决核电在基荷运行时的调峰问题，提高核电站的运行效益和安全性。广州抽水蓄能电站对大亚湾核电站的调节，是当前我国抽水蓄能与核电配合运行的成功范例。
国家电网公司积极开发抽水蓄能
2005年，国网新源控股有限公司成立，从事抽水蓄能电站开发、常规水电管理等工作。经过几年发展，国家电网公司系统已初步形成抽水蓄能良性发展的格局。
新源公司结合形势任务变化，坚持安全、质量、效益相统一，滚动修编发展规划，以超常规的力度开展国家电网公司经营区域的抽水蓄能规划选点工作，统筹推进重点项目建设。
截至2011年年底，我国已建成抽水蓄能电站24座，装机容量1871.75万千瓦，其中，公司经营区域已建成抽水蓄能电站22座，装机容量1391.75万千瓦，占全国已建抽水蓄能装机总容量的74.4%；我国在建抽水蓄能电站10个，装机容量1089万千瓦，其中，公司经营区域在建抽水蓄能电站8个，装机容量721万千瓦，占全国在建抽水蓄能装机容量的78.3%。
2009年，国家能源局抽水蓄能电站工作座谈会召开后，人们对抽水蓄能在节能减排、智能电网建设、电源结构调整作用的认识进一步提高。随着我国节能减排要求的不断提高，产业结构和能源结构调整步伐逐步加快，风电、核电等清洁能源的大规模发展，电源结构调整的逐步深入以及智能电网建设的全面展开，人们对抽水蓄能在节能减排和电力系统调节中重要作用的认识将获得广泛的、高度的统一。
以风电消纳为例。考虑到我国2020年风电装机将达1.5亿千瓦，在"三华"电网联网的情况下，最大仅能消纳1.05亿千瓦，尚需进一步研究确定4500万千瓦风电的开发布局及市场消纳，未来我国抽水蓄能在电力系统中所占的比重将逐步提高，合理规模应达到总装机的5%以上。2020年，预计我国抽水蓄能的合理规模应达到8000万千瓦；2030年，预计我国抽水蓄能的合理规模应达到1.2亿~1.4亿千瓦。
国家电网公司支持抽水蓄能电站建设的同时，还大力支持国产设备创新发展。通过消化吸收和技术创新，我国抽水蓄能设备制造能力不断增强，国产化水平进一步提高。智能电网的巨大需求为我国抽水蓄能发展提供了广阔空间，抽水蓄能的大规模开发为抽水蓄能设备制造业发展提供了强劲动力。制造企业受此激励，正不断加大先进设计工艺和制造技术的引进力度，加快技术消化吸收和技术创新，提高抽水蓄能设备的制造能力，抽水蓄能设备国产化率还将进一步提高。
