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        抽水蓄能電站:電力系統(tǒng)超級“充電寶”

        2023-05-19 06:23:52李耕拓
        科學(xué)導(dǎo)報(bào) 2023年31期
        關(guān)鍵詞:低谷裝機(jī)容量電站

        李耕拓

        日前,湖南省衡陽市兩個(gè)大型抽水蓄能電站——衡南大王廟抽水蓄能電站、常寧抽水蓄能電站,先后通過國家相關(guān)單位的審核,即將開工建設(shè)。

        可能會有不少人提出這樣的疑問:什么是抽水蓄能電站?抽水蓄能電站設(shè)有上、下兩個(gè)水庫,在用電低谷時(shí)將下水庫的水抽取儲存到上水庫中,在用電高峰時(shí)再從上水庫放水發(fā)電,以補(bǔ)充電力不足,用來解決用電峰谷差過大造成的“高峰不夠用,低谷用不完”的問題。

        作為利用水力能源的一種重要方式,抽水蓄能電站就像電力銀行一樣,能儲電發(fā)電,轉(zhuǎn)換效率可達(dá)75%甚至更高,即用4度電抽上去的水能發(fā)3度電甚至更多。這如同用4個(gè)蘋果去換人家3個(gè)同樣的蘋果,這看起來有點(diǎn)吃虧,但實(shí)際上是3大于4,因?yàn)樾钏玫氖堑凸入?,而發(fā)出的是高峰電。所以,建抽水蓄能電站就是用4個(gè)蘋果換取3個(gè)蘋果的好買賣。這是因?yàn)殡娏Φ纳a(chǎn)和消費(fèi)是同步完成的,通常很難用其他方法儲存,剩余的電力如果不這樣利用就會化為烏有,所以建設(shè)抽水蓄能電站是很劃算的。

        抽水蓄能電站有不少優(yōu)點(diǎn),如建設(shè)費(fèi)用低,而且不受河流地域限制,可建在用電中心區(qū)域附近,有利于減少電能輸送的損失。特別是啟動迅速,運(yùn)行靈活、可靠,適合承擔(dān)調(diào)頻、調(diào)相、事故備用等任務(wù)。水也可以反復(fù)利用,降低了電網(wǎng)成本,因此對我國特高壓、智能電網(wǎng)的發(fā)展、穩(wěn)定安全運(yùn)行有著重要意義。如出現(xiàn)意外或緊急事故全部瓦解時(shí),抽水蓄能電站從啟動到滿負(fù)荷運(yùn)行只需一兩分鐘,由抽水運(yùn)行轉(zhuǎn)換到發(fā)電工況僅需三四分鐘,而起用火電時(shí)間要長得多。總之,抽水蓄能電站是現(xiàn)代電網(wǎng)的“快速反應(yīng)部隊(duì)”,如果把儲能比作電力系統(tǒng)的“充電寶”,那么抽水蓄能電站相當(dāng)于便宜、環(huán)保又安全的超級“充電寶”。

        世界上最早的抽水蓄能電站,是1882年建于瑞士蘇黎世的奈特拉抽水蓄能電站,起初發(fā)展緩慢,直到20世紀(jì)六七十年代后才得以迅速發(fā)展。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì),現(xiàn)在世界上抽水蓄能電站有400多座,總裝機(jī)容量在1億千瓦以上。世界上許多發(fā)達(dá)國家,如美國、英國、法國、意大利、日本等,很早就興建了不少大型的抽水蓄能電站。這類電站占發(fā)達(dá)國家電站總數(shù)10%~15%,在法國更高達(dá)19%。國外抽水蓄能電站的迅速發(fā)展不僅表現(xiàn)在數(shù)量和容量上,還表現(xiàn)在電站的類型及調(diào)節(jié)性能方面更加多樣。

        我國能源長期緊張,因此抽水蓄能電站的發(fā)展有很大的潛力。我國抽水蓄能電站建設(shè)始于20世紀(jì)70年代后期,起步較晚,但起點(diǎn)較高,現(xiàn)在已處于世界一流水平。到2022年10月,我國在建、在運(yùn)的抽水蓄能電站有70座,單個(gè)抽水蓄能電站裝機(jī)容量以及全國裝機(jī)總量均位居世界首位。

        我國現(xiàn)有兩座并列為世界第二大的抽水蓄能電站——廣東省的廣州抽水蓄能電站、惠州抽水蓄能電站,總裝機(jī)容量均為240萬千瓦,僅次于美國1985年建成的裝機(jī)容量300.3萬千瓦的巴斯康蒂抽水蓄能電站。

        目前,我國在建的江西靖安洪屏抽水蓄能電站,總裝機(jī)容量也達(dá)到240萬千瓦。工程分兩期建設(shè),一期工程裝機(jī)容量為120萬千瓦,已于2016年建成投產(chǎn)。在建的河北省承德市豐寧抽水蓄能電站更是巨無霸,總裝機(jī)容量360萬千瓦,全部建成后將成為世界上最大的同類電站。電站分兩期開發(fā),一期工程180萬千瓦機(jī)組已于2021年12月30日正式投產(chǎn)發(fā)電,隨后就服務(wù)于北京冬奧會的綠電供應(yīng)。

        不過,我國抽水蓄能電站的裝機(jī)容量占國內(nèi)電源總裝機(jī)容量比例僅約1.5%,與發(fā)達(dá)國家和地區(qū)4%~8%的水平還有很大差距。為此,國家能源局2021年9月印發(fā)了《抽水蓄能中長期發(fā)展規(guī)劃(2021~2035年)》,到2025年抽水蓄能投產(chǎn)總規(guī)模較“十三五”翻一番,到2030年抽水蓄能投產(chǎn)總規(guī)模再翻一番。簡單估算,未來15年我國抽水蓄能裝機(jī)將迎來約10倍的增長,為我國經(jīng)濟(jì)向穩(wěn)向好提供更加可靠的動力。

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