安徽抽水蓄能電站建設(shè)歷程與前景分析

張振江

(安徽省水利水電勘測設(shè)計(jì)院，安徽 合肥230088)

摘要:文章簡要概述了抽水蓄能電站工程特點(diǎn)，回顧了安徽抽水蓄能電站建設(shè)歷程，分析了發(fā)展前景并提出一些建議。

關(guān)鍵詞:工程特點(diǎn)；建設(shè)歷程；前景分析；發(fā)展建議

收稿日期：2015-02-05；修回日期：2015-03-06

作者簡介：張振江(1965-)，男，安徽潛山人，高級工程師，主要從事水利水電設(shè)計(jì)工作。

DOI：10.3969/j.issn.1671-6221.2015.02.022

中圖分類號：TV743

Anhui pumped storage power station construction

process and prospect analysis

ZHANG Zhen-jiang

(Anhui Survey and Design Institute of Water Resources and Hydropower, Hefei 230088, China)

Abstract:This paper briefly outlines the characteristics of pumped storage power station project, reviews the Anhui pumped storage power station construction process, analyzes the development prospect and puts forward some suggestions.

Key words:engineering characteristics; construction process; prospect analysis; development suggestion

現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展對電能質(zhì)量提出了更高的要求,抽水蓄能電站應(yīng)運(yùn)而生并得到迅速發(fā)展。安徽相繼建成響洪甸、瑯琊山和響水澗等抽水蓄能電站，總裝機(jī)容量已超過常規(guī)水電站，且有多座蓄能電站正在建設(shè)或穩(wěn)步推進(jìn)前期工作。

1　工程特點(diǎn)

抽水蓄能電站是利用電網(wǎng)低谷電，從下水庫抽水存于上水庫，待電網(wǎng)達(dá)到峰荷時(shí)放水發(fā)電，又稱蓄能式水電站。是電網(wǎng)中具有頂峰填谷、調(diào)頻調(diào)相、事故備用和黑啟動等多種功能的特殊電源，也是目前最具經(jīng)濟(jì)性的大規(guī)模儲能設(shè)施。除具有常規(guī)水電特性外還具有如下特點(diǎn)：

(1) 既發(fā)電又耗電。通過水、電互換將電網(wǎng)中的低谷剩余電能轉(zhuǎn)換成高峰有效電能，填谷頂峰，調(diào)峰能力是同規(guī)模常規(guī)水電的2倍。

(2) 運(yùn)行基本不耗水。不需修建高壩大庫攔蓄大量地表徑流，可選站址多，節(jié)約土地資源，降低移民數(shù)量和環(huán)境影響。

(3) 核心設(shè)備。是水泵水輪機(jī)組和發(fā)電電動機(jī)組，已發(fā)展至可逆式蓄能機(jī)組，且不斷向高水頭、大容量發(fā)展，正在研究1000m級水頭的可逆式單轉(zhuǎn)輪機(jī)組。

(4) 運(yùn)行工況復(fù)雜。由于自動化程度高，操作靈活、反應(yīng)快速，從抽水工況到滿負(fù)荷發(fā)電運(yùn)行一般僅需2～3min。

(5) 防滲要求高。上庫蓄水多是從下庫抽上去的，防滲要求相對較高；壓力水道承受的水頭高；廠房多深埋于地下。

2　建設(shè)歷程

國外抽水蓄能電站建設(shè)已有100多年歷史，國內(nèi)于20世紀(jì)60年代開始研究，1968年建成第一座抽水蓄能電站，即河北省崗南混合式抽水蓄能電站，裝機(jī)1.1×104kW。

安徽抽水蓄能電站建設(shè)起步較晚，但起點(diǎn)較高，發(fā)展迅速。截至2014年底，共建成3座，總裝機(jī)168×104kW，超出同期全省常規(guī)水電裝機(jī)119.7×104kW約40%；約占全國抽水蓄能電站數(shù)量的10%，裝機(jī)容量的7.8%。其中：

響洪甸抽水蓄能電站是首座，位于六安市金寨縣，2000年建成。設(shè)計(jì)額定水頭45 m，裝機(jī)2×4×104kW(臺數(shù)×單機(jī)容量，下同)。該電站利用響洪甸水庫作為上庫，新建下庫、輸水系統(tǒng)和地下廠房等。設(shè)計(jì)年發(fā)電量0.94×108kW·h，相應(yīng)抽水耗電1.38×108kW·h。

第二座是瑯琊山抽水蓄能電站，位于滁州市西南郊，2007年建成。設(shè)計(jì)額定水頭126m，裝機(jī)4×15×104kW。該電站新建上庫、輸水系統(tǒng)和地下廠房等，利用城西水庫作為下庫。設(shè)計(jì)年發(fā)電量8.56×104kW·h，相應(yīng)抽水耗電11.72×104kW·h。

第三座是響水澗抽水蓄能電站，位于蕪湖市三山區(qū)，2013年建成。設(shè)計(jì)額定水頭190m，裝機(jī)4×25×104kW。該電站新建上庫、下庫、輸水系統(tǒng)和地下廠房等。設(shè)計(jì)年發(fā)電量17.62×104kW·h，相應(yīng)抽水耗電22.74×104kW·h。

除上述電站外，2013-01月開工建設(shè)績溪抽水蓄能電站，該站地處皖江城市帶用電負(fù)荷中心和華東電網(wǎng)負(fù)荷中心，位置優(yōu)越。新建上庫、下庫、輸水系統(tǒng)、地下廠房及送出系統(tǒng)等。設(shè)計(jì)額定水頭599m，裝機(jī)6×30×104kW。

另外，國家能源局分別于2009年和2013年核準(zhǔn)建設(shè)佛子嶺、金寨兩座抽水蓄能電站，裝機(jī)容量分別為2×8×104kW和4×30×104kW；裝機(jī)4×30×104kW的桐城抽水蓄能電站預(yù)可研報(bào)告通過技術(shù)審查。岳西、寧國青龍山和蚌埠涂山等多個(gè)規(guī)劃站址正在推進(jìn)前期工作。

綜上所述，安徽抽水蓄能電站建設(shè)呈現(xiàn)出容量增速快、發(fā)展速率高；因地制宜、類型多樣；位置優(yōu)越、資源豐富等特點(diǎn)。

3　前景分析

水電是可大規(guī)模開發(fā)的再生清潔能源。我國發(fā)布的《可再生能源“十二五”發(fā)展規(guī)劃》提出：到2020年，計(jì)劃水電裝機(jī)容量達(dá)到4.2×108kW，其中抽水蓄能0.7×108kW。實(shí)際到2013年底，抽水蓄能電站裝機(jī)容量僅0.3 ×108kW左右。預(yù)示著未來幾年抽水蓄能電站建設(shè)任務(wù)異常繁重。

我國現(xiàn)階段以燃煤發(fā)電為主，據(jù)測算，終端用戶每使用1kW·h電能，火電廠就要排放0.86kg的CO2。為保護(hù)大氣環(huán)境，我國政府對國際社會承諾：2020年非化石能源將達(dá)到能源總量的15%。為此需大力發(fā)展核電、風(fēng)電、光電和其他可再生新能源。但核電主要承擔(dān)基荷，風(fēng)電和光電可控性差。為保證電網(wǎng)安全，在常規(guī)水電資源缺乏或開發(fā)殆盡地區(qū)，隨著新能源大規(guī)模開發(fā)利用，需配置相應(yīng)規(guī)模的調(diào)節(jié)電源。

隨著經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展,越來越多的用戶對電能質(zhì)量提出更高要求。抽水蓄能電站低吸高發(fā)，可實(shí)現(xiàn)電能有效存儲,保持電網(wǎng)動態(tài)平衡和相對穩(wěn)定。抽水蓄能電站良好調(diào)節(jié)特性，可承擔(dān)特高壓電網(wǎng)的無功平衡和緊急事故備用,化解運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn),有益于西電東送，全國聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)資源優(yōu)化配置，促進(jìn)大煤電、大核電、大型可再生能源基地建設(shè)。

從上述分析可知，我國正在大力發(fā)展核電、風(fēng)電等新能源，優(yōu)化資源配置，建設(shè)特高壓電網(wǎng)等，都需要配套建設(shè)一定容量的抽水蓄能電站，保障電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

20世紀(jì)90年代以來，我國抽水蓄能電站發(fā)展迅速，但建設(shè)進(jìn)度仍滯后于發(fā)展需求。為促進(jìn)其持續(xù)健康有序發(fā)展，國家發(fā)改委、能源局等部委先后出臺了多項(xiàng)措施，如文獻(xiàn)1提出：符合國家選點(diǎn)和建設(shè)規(guī)劃項(xiàng)目的核準(zhǔn)權(quán)限下放至省級政府、鼓勵(lì)社會資本進(jìn)入、實(shí)行兩部制電價(jià)等利好政策。

安徽是水電資源相對貧乏的省份，常規(guī)水電資源已開發(fā)殆盡。安徽電網(wǎng)本身以火電為主，燃煤機(jī)組占85%以上，調(diào)峰能力相對較弱。安徽地處華東腹地和長江經(jīng)濟(jì)帶，西電東送中部通道穿境而過。優(yōu)越的地理位置、良好的地形地質(zhì)條件以及抽水蓄能電站工程特點(diǎn)決定著安徽抽水蓄能建設(shè)前景廣闊。

4　發(fā)展建議

雖然抽水蓄能電站具有上述諸多優(yōu)勢，但初始投資大、建設(shè)周期長、抽水需耗能等已制約著其發(fā)展。本人結(jié)合學(xué)習(xí)和工作體會，提出如下建議：

(1) 提高認(rèn)識，加快發(fā)展。抽水蓄能電站不是電網(wǎng)唯一的調(diào)峰電源，且抽四發(fā)三，耗能。但抽水蓄能電站不僅調(diào)峰還能填谷，在保障電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定、適應(yīng)新能源發(fā)展需要、減少溫室氣體排放等方面具有明顯優(yōu)勢。通過多年?duì)幷摵瓦\(yùn)行驗(yàn)證，認(rèn)識逐漸趨向統(tǒng)一，意識到4度低谷電和3度高峰電的經(jīng)濟(jì)價(jià)值是不相等的，建設(shè)一定量的抽水蓄能電站是必要的。

文獻(xiàn)[1]提出：到2025年，全國抽水蓄能電站總裝機(jī)容量達(dá)到約1億kW，占全國電力總裝機(jī)的比重達(dá)到4%左右。由此計(jì)算，年均需增加抽水蓄能電站裝機(jī)約700×104kW。為實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，需充分發(fā)揮已建電站作用，體現(xiàn)其社會價(jià)值，提高其經(jīng)濟(jì)效益，促進(jìn)抽水蓄能事業(yè)快速發(fā)展。

(2)統(tǒng)籌規(guī)劃，合理布局。未來10年將是我國抽水蓄能電站建設(shè)難得的機(jī)遇期，因其本身不增加系統(tǒng)總電量，盲目建設(shè)不僅不能發(fā)揮其效益，而且會造成浪費(fèi)。因此，要根據(jù)系統(tǒng)負(fù)荷特點(diǎn)、市場需求和資源條件，以國家能源發(fā)展規(guī)劃為基礎(chǔ)，以提高電力系統(tǒng)整體安全性和經(jīng)濟(jì)性為原則，合理布局，有序推進(jìn)。

抽水蓄能電站僅利用水的勢能，選點(diǎn)規(guī)劃是在負(fù)荷中心附近尋找可開發(fā)的站址，不象常規(guī)水電站只能沿著河流尋找。應(yīng)先開展資源普查，擇優(yōu)選出若干個(gè)建設(shè)條件較好的站址，開展規(guī)劃設(shè)計(jì)，通過技術(shù)經(jīng)濟(jì)論證，確定各站點(diǎn)建設(shè)時(shí)序和服務(wù)范圍。

(3)安全為重，嚴(yán)格管理。經(jīng)過多年努力，國內(nèi)水頭600m以下、單機(jī)容量30萬kW級的抽水蓄能電站技術(shù)已基本成熟，容量效益決定其不斷向著更高水頭、更大容量發(fā)展。

大型地下洞室群、高壓輸水系統(tǒng)、國產(chǎn)裝備制造能力等關(guān)鍵技術(shù)取得突破的同時(shí)，更需要健全質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)體系，研究涉及工程安全的重大技術(shù)問題，處理好技術(shù)創(chuàng)新與安全質(zhì)量的關(guān)系；強(qiáng)化建設(shè)管理，嚴(yán)格執(zhí)行基建程序，保證合理的設(shè)計(jì)周期和施工工期；落實(shí)工程質(zhì)量終身責(zé)任制，建立健全考核、評價(jià)機(jī)制，及時(shí)總結(jié)經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)；積極推行模塊化標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)和成套成熟技術(shù)應(yīng)用。

(4) 科學(xué)調(diào)度，提升效益。我國已建成近30座抽水蓄能電站，服務(wù)于不同的電網(wǎng)系統(tǒng)，運(yùn)行方式多樣。能源主管部門有必要組織對已建抽水蓄能電站運(yùn)行情況、利用狀況和實(shí)際效益等進(jìn)行系統(tǒng)總結(jié)，不斷優(yōu)化抽水蓄能電站與新能源電站聯(lián)合調(diào)度方案，最大限度發(fā)揮抽水蓄能電站在系統(tǒng)中的作用和效益；結(jié)合電網(wǎng)電源結(jié)構(gòu)和負(fù)荷等變化情況，及時(shí)修訂已建電站運(yùn)行調(diào)度規(guī)程和具體運(yùn)行指標(biāo)，加強(qiáng)對抽水蓄能電站調(diào)用合理性的監(jiān)管。

(5) 完善政策，多元競爭。抽水蓄能電站主要服務(wù)于電網(wǎng)，政策依賴性較強(qiáng)。2004年，文獻(xiàn)2提出：抽水蓄能電站原則上由電網(wǎng)經(jīng)營企業(yè)建設(shè)和管理。近年來逐步形成由電網(wǎng)公司全資或者控股開發(fā)抽水蓄能電站，面對廣寬的發(fā)展空間，融資難度較大，而社會資本充裕，應(yīng)完善產(chǎn)業(yè)發(fā)展政策，引導(dǎo)社會資本進(jìn)入，逐步建立多元投資公平競爭體制機(jī)制。

國內(nèi)已建百萬千瓦級的抽水蓄能電站大多是租賃費(fèi)“包干”運(yùn)營模式，電網(wǎng)為降低水、電轉(zhuǎn)換能量耗損，寧可拉閘限電，或棄風(fēng)棄光，也不調(diào)用抽水蓄能電站，導(dǎo)致部分電站年利用僅幾十小時(shí)。建議已建電站統(tǒng)一納入電力系統(tǒng)調(diào)度運(yùn)行，不斷完善定價(jià)模式，促使電網(wǎng)和電站雙贏。

5　結(jié)束語

抽水蓄能電站是隨著經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展需要而快速增長的，能提高電網(wǎng)供電質(zhì)量，改善火電運(yùn)行條件、促進(jìn)清潔可再生能源發(fā)展，降低系統(tǒng)綜合成本，節(jié)能減排效益顯著，是現(xiàn)代智能電網(wǎng)最經(jīng)濟(jì)實(shí)用的有效調(diào)節(jié)措施。因其自身耗能，也不是越多越好，須依據(jù)能源發(fā)展規(guī)劃，合理布局，適度發(fā)展。安徽擁有優(yōu)越的地理位置、眾多的良好資源點(diǎn)、成熟的建設(shè)管理經(jīng)驗(yàn)，依托國家利好政策，搶抓機(jī)遇,大力推進(jìn)抽水蓄能電站建設(shè)，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，給力美好安徽。

[參考文獻(xiàn)]

[1]國家發(fā)改委．關(guān)于促進(jìn)抽水蓄能電站健康有序發(fā)展有關(guān)問題的意見(發(fā)改能源【2014】2482號)[Z].

[2]國家發(fā)改委．關(guān)于抽水蓄能電站建設(shè)管理有關(guān)問題的通知(發(fā)改能源【2004】71號)[Z].

[3]安徽省水利廳，安徽省統(tǒng)計(jì)局.安徽省第一次水利普查公報(bào)[Z].

(責(zé)任編輯陳化鋼)

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