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抽水蓄能在电力系统的合理比例是多少?(图表)
作者:未知    来源:未知    点击数:915    更新时间:2014/12/3
抽水蓄能电站上下各一个水库,在夜晚用电负荷低谷时,水泵将下水库的水抽到上水库,充当用电负荷,使得火电核电等大型机组不需要压低出力调节,提高他们的运行经济性;在白天用电负荷高峰时,上水库的水通过水轮机放到下水库,水轮机带动发电机发电,满足高峰负荷需求。这种运行方式即“削峰填谷”。

另外抽水蓄能电站同水电站一样,启动速度快,从静止到空载只用几分钟,从空载到满发只用几秒钟,可以调频、调相、黑启动,是极好的辅助服务设备。因而电力系统也需要其功率特性,一般抽蓄电站也是由电网运营商以租赁的方式运营。

不论一个电力系统的用电负荷特性如何、装机结构如何,削峰填谷、辅助服务总是需要的,也就是都有抽水蓄能的潜在需求。那么作为调峰填谷、辅助服务的抽水蓄能机组,应该占多少整个发电装机容量或者符合比例,才能保证电力系统的安全稳定运行呢?

截止2013年我国抽水蓄能电站23座,发电装机容量2153万千瓦,约占水电装机比重的8%,不到全国发电装机总量的2%。这个比例算不算高呢?来看看国外的抽水蓄能的装机比例都有多少,以下数据都来自IEA的统计。

可以看到日本、意大利、韩国、法国、西班牙这些国家的抽蓄装机比例很高,而瑞典、加拿大、美国、丹麦、芬兰、澳大利亚等发达国家的装机比例并不高。那有啥规律呢?

总体来说,孤岛电网、不灵活电源多、多山多水的国家,抽蓄装机比例就大;而大范围互联电网、灵活电源多的国家,抽蓄装机比例就小。

日本、韩国都是孤岛电网,大量依靠抽蓄调节电力电量平衡;意大利在亚平宁半岛、西班牙在伊比利亚半岛,都与外界互联弱,也需要抽蓄调节,当然意大利北部有阿尔卑斯山,西班牙也有比利牛斯山,都适合建抽蓄;法国是世界上的核电大国,在70年代大力发展核电时,大力发展抽蓄的,他的核电发电量占全国发电量的70%以上,急需抽蓄这样的灵活电源调峰填谷。

再看抽蓄比例少的国家,德国、波兰、丹麦都是地处欧洲电网的中央国家,互联多了自然可以多电时送给别国,少电时从别国进口;挪威、澳大利亚、加拿大都是水电较多的国家,水电就能调节,不需要抽蓄,尤其挪威的水电占全部装机的97%以上,不仅自己够用,连邻国瑞典、芬兰都不用建抽蓄了;英国虽然地处孤岛,但旁边就是北海油田,又有油又有气,灵活电源多得很。美国是和我国装机结构最像的国家,总装机量都11亿多千瓦,火电都8亿千瓦左右,但看火电的利用小时数就能看出来,我国超过5000小时,而美国不到4000小时,说明美国的火电比我国的调节次数多,为电力系统的灵活性付出很多。

所以从这些国家的情况就可以看出来,抽蓄比例多少的问题,与其说这是一个理论问题,不如说是一个工程型问题。如果本地区没有建设抽水蓄能电站的有利条件,即使是火电主力网,也可以不建设抽水蓄能电站而从其他地区输入峰荷电能。如果本地区具有建设抽水蓄能电站的优越条件,而且向相邻区域输电距离又不远,可以适当建设抽水蓄能电站,由相邻地区输入低价的低谷电能,出售高价峰荷电能,比如千湖之国瑞士就有不少抽蓄为全欧洲调峰。

让我们再先看看抽水蓄能电站的发展历史,就知道抽水蓄能电站需要什么发展条件了。

抽水蓄能电站在世界上的发展可分为“前快后慢”两个阶段:

20世纪60至80年代的30年是抽水蓄能大发展的时期,年均装机量是总装机量增长率的2倍,到1990年已占到总装机的3.15%。原因有三:

1.经济水平发展到一定阶段的产物。二战后,美日经济复苏,电力负荷和峰谷差都迅速增加,需要大量灵活电源。所以全国或者某个局部地区经济发展迅速,也一定需要抽蓄。

2.水电早已开发完毕。60年代后发达国家常规水电已开发殆尽,为抽水蓄能腾出空间。我国西南部水电还有大量可开发,但东部已经不多了,所以东边还是有建设抽蓄条件的

3. 70年代两次石油危机,让核电大发展,需要调峰电源。法国是最典型的例子。如果我国的核电等大型发电机组迅猛发展,也需要建设抽蓄配合

不过20世纪90年代后抽蓄建设放缓。原因有四点:

1. 经济发展放缓。发达国家GDP从80年代3.4%降到90年代2.3%,由此带来负荷增长放缓。又缺建设的钱,所以建设放缓。

2.电源结构调整,核电装机减少。1979年美国三里岛核电、1986年前苏联切尔诺贝利核电事故,让核电放缓,而那时天然气发电开始增加,以替代核电。天然气发电是有很好灵活性的,所以也替代了抽蓄的功能,挤占了抽蓄的发展空间。

3.电力市场化改革增加了抽蓄盈利难度。80年代是全球私有化、市场化的年代,改革导致投资回收不确定性增加,抽蓄单纯依靠电量竞价上网通常难以盈利,而那时辅助服务的定价机制不完善,所以也无法通过辅助服务获利。

4.环保压力增加。抽蓄也存在移民、淹没土地、改变环境和生态的问题,因而发达国家对抽蓄要求也越来越严格,当然民众的力量也随着民主越来越强大。90年代后,英法意未建一座抽蓄,美国95年后也无抽蓄建设,希望山抽蓄电站建了n多年。 

综上所述,我国处于经济大发展的时代,负荷的峰谷差也不小,尤其是大规模风电光伏发电发展后,更需要调峰填谷和辅助服务,好在环保压力暂时较小,因而有很好的抽蓄发展机遇。再加上前两天能源局将抽蓄电站建设的核准权下放到了省政府,期待抽蓄能有个大发展。

原标题:抽水蓄能在电力系统的合理比例是多少?

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