發(fā)展歷史
國(guó)外抽水蓄能電站的出現(xiàn)已有一百多年的歷史，我國(guó)在上世紀(jì)60年代后期才開(kāi)始研究抽水蓄能電站的開(kāi)發(fā)，于1968年和1973年先后建成崗南和密云兩座小型混合式抽水蓄能電站，裝機(jī)容量分別為11MW和22MW，與歐美、日本等發(fā)達(dá)國(guó)家和地區(qū)相比，我國(guó)抽水蓄能電站的建設(shè)起步較晚。
上世紀(jì)80年代中后期，隨著改革開(kāi)放帶來(lái)的社會(huì)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，我國(guó)電網(wǎng)規(guī)模不斷擴(kuò)大，廣東、華北和華東等以火電為主的電網(wǎng)，由于受地區(qū)水力資源的限制，可供開(kāi)發(fā)的水電很少，電網(wǎng)缺少經(jīng)濟(jì)的調(diào)峰手段，電網(wǎng)調(diào)峰矛盾日益突出，缺電局面由電量缺乏轉(zhuǎn)變?yōu)檎{(diào)峰容量也缺乏，修建抽水蓄能電站以解決火電為主電網(wǎng)的調(diào)峰問(wèn)題逐步形成共識(shí)。隨著電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行和電源結(jié)構(gòu)調(diào)整的要求，一些以水電為主的電網(wǎng)也開(kāi)始研究興建一定規(guī)模的抽水蓄能電站。為此，國(guó)家有關(guān)部門組織開(kāi)展了較大范圍的抽水蓄能電站資源普查和規(guī)劃選點(diǎn)，制定了抽水蓄能電站發(fā)展規(guī)劃，抽水蓄能電站的建設(shè)步伐得以加快。1991年，裝機(jī)容量270M W的潘家口混合式抽水蓄能電站首先投入運(yùn)行，從而迎來(lái)了抽水蓄能電站建設(shè)的第一次高潮。
上世紀(jì)90年代，隨著改革開(kāi)放的深入，國(guó)民經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，抽水蓄能電站建設(shè)也進(jìn)入了快速發(fā)展期。先后興建了廣蓄一期、北京十三陵、浙江天荒坪等幾座大型抽水蓄能電站。“十五”期間，又相繼開(kāi)工了張河灣、西龍池、白蓮河等一批大型抽水蓄能電站。
發(fā)展現(xiàn)狀
據(jù)統(tǒng)計(jì)，至2009 年底我國(guó)投產(chǎn)的抽水蓄能電站共22座，總?cè)萘?1545MW，其中大型純抽水蓄能電站11座(包括北京十三陵、廣東廣州一期與二期、浙江天荒坪與桐柏、吉林白山、山東泰安、安徽瑯琊山、江蘇宜興、山西西龍池、河北張河灣)10400MW，其余11座1145MW，在建的8座，裝機(jī)容量9360MW。我國(guó)已建、在建抽水蓄能電站見(jiàn)下表。
我國(guó)已建、在建抽水蓄能電站統(tǒng)計(jì)表
1 崗南河北平山混合式1×11 1968.5 11
2 密云北京密云混合式2×11 1973.11 22
3 潘家口河北遷西混合式3×90 1991.9 270
4 寸塘口四川彭溪純蓄能2×1 1992.11 2
5 廣州一期廣州從化純蓄能4×300 1994.3 1200
6 十三陵北京昌平純蓄能4×200 1995.12 800
7 羊卓雍湖西藏貢嘎純蓄能4×22.5 1997.5 90
8 溪口浙江奉化純蓄能2×40 1997.12 80
9 廣州二期廣州從化純蓄能4×300 1999.4 1200
10 天荒坪浙江吉安純蓄能6×300 1998.9 1800
11 響洪甸安徽金寨混合式2×40 2000.1 80
12 天堂湖北羅田純蓄能2×35 2000.12 70
13 沙河江蘇溧陽(yáng)純蓄能2×50 2002.6 100
14 回龍河南南陽(yáng)純蓄能2×60 2005.9 120
15 白山吉林樺甸純蓄能2×150 2005.11 300
16 泰安山東泰安純蓄能4×250 2006.7 1000
17 桐柏浙江天臺(tái)純蓄能4×300 2005.12 1200
18 瑯琊山安徽滁州純蓄能4×150 2006.9 600
19 宜興江蘇宜興純蓄能4×250 2008.12 1000
20 西龍池山西五臺(tái)純蓄能4×300 2008.12 300
21 張河灣河北井陘純蓄能4×250 2008.12 1000
22 惠州廣東惠州純蓄能8×300 2009.5 300
23 寶泉河南輝縣純蓄能4×300 在建
24 白蓮河湖北羅田純蓄能4×300 在建
25 佛磨安徽霍山混合式2×80 在建
26 蒲石河遼寧寬甸純蓄能4×300 在建
27 黑麋峰湖南望城純蓄能4×300 在建
28 響水澗安徽蕪湖純蓄能4×250 在建
29 呼和浩特內(nèi)蒙古純蓄能4×300 在建
30 仙游福建仙游純蓄能4×300 在建
31 溧陽(yáng)江蘇溧陽(yáng)純蓄能6×250 在建
目前，可行性研究報(bào)告已審查通過(guò)、待建的抽水蓄能電站有4座，總?cè)萘?280M W，預(yù)可行性研究報(bào)告已審查通過(guò)、正在進(jìn)行可行性研究工作的抽水蓄能電站有16座，總?cè)萘?4500M W，另有部分項(xiàng)目正在開(kāi)展預(yù)可行性研究工作，保持了一定的項(xiàng)目?jī)?chǔ)備。
正開(kāi)展前期設(shè)計(jì)工作的抽水蓄能電站統(tǒng)計(jì)表
1 清遠(yuǎn)廣東清遠(yuǎn)1280 待建
2 馬山江蘇無(wú)錫600 待建
3 荒溝黑龍江牡丹江1200 待建
4 深圳廣東深圳1200 待建
5 板橋峪北京密云1000 可研
6 豐寧河北豐寧3600 可研
7 天荒坪二浙江安吉2400 可研
8 文登山東文登1800 可研
9 陽(yáng)江廣東陽(yáng)江2400 可研
10 敦化吉林敦化1200 可研
11 紅石吉林樺甸1200 可研
12 通化吉林通化800 可研
13 五岳河南光山1000 可研
14 河南天池河南南陽(yáng)1200 可研
15 寶泉二期河南新鄉(xiāng)1200 可研
16 桓仁遼寧桓仁800 可研
17 蟠龍重慶綦江1200 可研
18 烏龍山浙江建德2400 可研
19 泰安二期山東泰安1800 可研
20 雙溝吉林撫松500 可研
我國(guó)抽水蓄能電站建設(shè)雖然起步比較晚，但由于后發(fā)效應(yīng)，起點(diǎn)卻較高，近年建設(shè)的幾座大型抽水蓄能電站技術(shù)已處于世界先進(jìn)水平。例如：廣州一、二期抽水蓄能電站總裝機(jī)容量2400MW，為世界上最大的抽水蓄能電站;天荒坪與廣州抽水蓄能電站機(jī)組單機(jī)容量300MW，額定轉(zhuǎn)速500r/min，額定水頭分別為526m和500m，已達(dá)到單級(jí)可逆式水泵水輪機(jī)世界先進(jìn)水平;西龍池抽水蓄能電站單級(jí)可逆式水泵水輪機(jī)組最大揚(yáng)程704m，僅次于日本葛野川和神流川抽水蓄能電站機(jī)組。十三陵抽水蓄能電站上水庫(kù)成功采用了全庫(kù)鋼筋混凝土防滲襯砌，滲漏量很小，也處于世界領(lǐng)先水平。天荒坪、張河灣和西龍池抽水蓄能電站采用現(xiàn)代瀝青混凝土面板技術(shù)全庫(kù)盆防滲，處于世界先進(jìn)水平。
發(fā)展趨勢(shì)
隨著我國(guó)新興能源的大規(guī)模開(kāi)發(fā)利用，抽水蓄能電站的配置由過(guò)去單一的側(cè)重于用電負(fù)荷中心逐步向用電負(fù)荷中心、能源基地、送出端和落地端等多方面發(fā)展。
新能源的迅速發(fā)展需要加速抽水蓄能電站建設(shè)
風(fēng)電作為清潔的可再生能源是國(guó)家鼓勵(lì)發(fā)展的產(chǎn)業(yè)，核電是國(guó)家大力發(fā)展的新型能源，風(fēng)電和核電的大力發(fā)展，對(duì)實(shí)現(xiàn)我國(guó)能源結(jié)構(gòu)優(yōu)化、可持續(xù)發(fā)展有著不可替代的作用。
風(fēng)能是一種隨機(jī)性、間歇性的能源，風(fēng)電場(chǎng)不能提供持續(xù)穩(wěn)定的功率，發(fā)電穩(wěn)定性和連續(xù)性較差，這就給風(fēng)電并網(wǎng)后電力系統(tǒng)實(shí)時(shí)平衡、保持電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行帶來(lái)巨大挑戰(zhàn)，同時(shí)風(fēng)電的運(yùn)行方式必將受到電力系統(tǒng)負(fù)荷需求的諸多限制。抽水蓄能電站具有啟動(dòng)靈活、爬坡速度快等常規(guī)水電站所具有的優(yōu)點(diǎn)和低谷儲(chǔ)能的特點(diǎn)，可以很好地緩解風(fēng)電給電力系統(tǒng)帶來(lái)的不利影響。
核電機(jī)組運(yùn)行費(fèi)用低，環(huán)境污染小，但核電機(jī)組所用燃料具有高危險(xiǎn)性，一旦發(fā)生核燃料泄漏事故，將對(duì)周邊地區(qū)造成嚴(yán)重的后果;同時(shí)，由于核電機(jī)組單機(jī)容量較大，一旦停機(jī)，將對(duì)其所在電網(wǎng)造成很大的沖擊，嚴(yán)重時(shí)可能會(huì)造成整個(gè)電網(wǎng)的崩潰。在電網(wǎng)中必須要有強(qiáng)大調(diào)節(jié)能力的電源與之配合，因此建設(shè)一定規(guī)模的抽水蓄能電站配合核電機(jī)組運(yùn)行，可輔助核電在核燃料使用期內(nèi)盡可能的用盡燃料，多發(fā)電，不但有利于燃料的后期處理，降低了危險(xiǎn)性，而且有效降低了核電發(fā)電成本。
抽水蓄能電站是電力系統(tǒng)中最可靠、最經(jīng)濟(jì)、壽命周期長(zhǎng)、容量大、技術(shù)最成熟的儲(chǔ)能裝置，是新能源發(fā)展的重要組成部分。通過(guò)配套建設(shè)抽水蓄能電站，可降低核電機(jī)組運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用、延長(zhǎng)機(jī)組壽命;有效減少風(fēng)電場(chǎng)并網(wǎng)運(yùn)行對(duì)電網(wǎng)的沖擊，提高風(fēng)電場(chǎng)和電網(wǎng)運(yùn)行的協(xié)調(diào)性以及電網(wǎng)運(yùn)行的安全穩(wěn)定性。
特高壓、智能電網(wǎng)的發(fā)展需要加速抽水蓄能電站建設(shè)
目前，國(guó)家電網(wǎng)公司正在推進(jìn)“一特四大”的電網(wǎng)發(fā)展戰(zhàn)略，即以大型能源基地為依托，建設(shè)由1000千伏交流和±800千伏直流構(gòu)成的特高壓電網(wǎng)，形成電力“高速公路”，促進(jìn)大煤電、大水電、大核電、大型可再生能源基地的集約化開(kāi)發(fā)，在全國(guó)范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)資源優(yōu)化配置。同時(shí)，將以特高壓電網(wǎng)為骨干網(wǎng)架、各級(jí)電網(wǎng)協(xié)調(diào)發(fā)展的堅(jiān)強(qiáng)電網(wǎng)為基礎(chǔ)，發(fā)展以信息化、數(shù)字化、自動(dòng)化、互動(dòng)化為特征的自主創(chuàng)新、國(guó)際領(lǐng)先的堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)。特高壓交流輸電系統(tǒng)的無(wú)功平衡和電壓控制問(wèn)題比超高壓交流輸電系統(tǒng)更為突出。利用大型抽水蓄能電站的有功功率、無(wú)功功率雙向、平穩(wěn)、快捷的調(diào)節(jié)特性，承擔(dān)特高壓電力網(wǎng)的無(wú)功平衡和改善無(wú)功調(diào)節(jié)特性，對(duì)電力系統(tǒng)可起到非常重要的無(wú)功/電壓動(dòng)態(tài)支撐作用，是一項(xiàng)比較安全又經(jīng)濟(jì)的技術(shù)措施，建設(shè)一定規(guī)模的抽水蓄能電站，對(duì)電力系統(tǒng)特別是堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)的穩(wěn)定安全運(yùn)行具有重要意義。
儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)正處起步階段 抽水蓄能建設(shè)加速
“儲(chǔ)能肯定已到了呼之欲出的時(shí)候。保守估計(jì)，到2020年，國(guó)內(nèi)整個(gè)儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)的市場(chǎng)規(guī)模至少可以達(dá)到6000億元，樂(lè)觀的話甚至有可能到兩萬(wàn)億。預(yù)計(jì)未來(lái)國(guó)家對(duì)儲(chǔ)能的支持力度會(huì)不斷加大。”中科院工程熱物理研究所所長(zhǎng)助理、鄂爾多斯大規(guī)模儲(chǔ)能技術(shù)研究所所長(zhǎng)譚春青在上月召開(kāi)的“儲(chǔ)能國(guó)際峰會(huì)2012”上表示。這昭示著儲(chǔ)能的巨大魅力與潛力。
對(duì)新能源和可再生能源的研究和開(kāi)發(fā)，尋求提高能源利用率的先進(jìn)方法，已成為全球共同關(guān)注的首要問(wèn)題。對(duì)中國(guó)這樣一個(gè)能源生產(chǎn)和消費(fèi)大國(guó)來(lái)說(shuō)，既有節(jié)能減排的需求，也有能源增長(zhǎng)以支撐經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要，這就需要大力發(fā)展儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)。
前瞻產(chǎn)業(yè)研究院發(fā)布的《中國(guó)儲(chǔ)能行業(yè)市場(chǎng)前瞻與投資預(yù)測(cè)分析報(bào)告》顯示，日益增長(zhǎng)的能源消費(fèi)，特別是煤炭、石油等化石燃料的大量使用對(duì)環(huán)境和全球氣候所帶來(lái)的影響使得人類可持續(xù)發(fā)展的目標(biāo)面臨嚴(yán)峻威脅。據(jù)預(yù)測(cè)，如按現(xiàn)有開(kāi)采不可再生能源的技術(shù)和連續(xù)不斷地日夜消耗這些化石燃料的速率來(lái)推算，煤、天然氣和石油的可使用有效年限分別為100-120年、30-50年和18-30年。顯然，21世紀(jì)所面臨的最大難題及困境可能不是戰(zhàn)爭(zhēng)及食品，而是能源。
近年我國(guó)電力系統(tǒng)建設(shè)正處于快速發(fā)展階段，用電高峰時(shí)的供電緊張、有功無(wú)功儲(chǔ)備不足、輸配電容量利用率不高和輸電效率低等問(wèn)題都有不同程度的存在。同時(shí)，越來(lái)越多的大型工業(yè)企業(yè)和涉及信息、安全領(lǐng)域的用戶對(duì)負(fù)荷側(cè)電能質(zhì)量問(wèn)題提出更高的要求。這些特點(diǎn)為分散電力儲(chǔ)能系統(tǒng)的發(fā)展提供了廣泛的空間，而儲(chǔ)能系統(tǒng)在電力系統(tǒng)中應(yīng)用可以達(dá)到調(diào)峰、提高系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性及提高電能質(zhì)量等目的。
抽水蓄能是目前電力系統(tǒng)最可靠、最經(jīng)濟(jì)、壽命周期最長(zhǎng)、容量最大的儲(chǔ)能裝置。為了保障電源端大型火電或核電機(jī)組能夠長(zhǎng)期穩(wěn)定的在最優(yōu)狀態(tài)運(yùn)行，需要配套建設(shè)抽水蓄能電站承擔(dān)調(diào)峰調(diào)荷等任務(wù)。截至2008年，我國(guó)已建成抽水蓄能電站20座，在建的11座，裝機(jī)容量達(dá)到1091萬(wàn)千瓦，占全國(guó)總裝機(jī)容量的1.35%。
而一般工業(yè)國(guó)家抽水蓄能裝機(jī)占比約在5%-10%水平，其中日本2006年抽水蓄能裝機(jī)占比即已經(jīng)超過(guò)10%。我國(guó)抽水蓄能電站目前占比明顯偏低，隨著國(guó)內(nèi)核電及大型火電機(jī)組的投建，近年來(lái)國(guó)內(nèi)抽水蓄能電站建設(shè)明顯加速。目前在建規(guī)模達(dá)到約1400萬(wàn)千瓦，擬建和可行性研究階段的抽水蓄能電站規(guī)劃規(guī)模分別達(dá)到1500萬(wàn)千瓦和2000萬(wàn)千瓦，如果以上項(xiàng)目順利投產(chǎn)，2020年我國(guó)抽水蓄能電站總裝機(jī)容量將達(dá)到約6000萬(wàn)千瓦。
前瞻產(chǎn)業(yè)研究院儲(chǔ)能行業(yè)研究員歐陽(yáng)凌高表示，儲(chǔ)能本身不是新興的技術(shù)，但從產(chǎn)業(yè)角度來(lái)說(shuō)卻是剛剛出現(xiàn)，正處在起步階段。到目前為止，中國(guó)沒(méi)有達(dá)到類似美國(guó)、日本將儲(chǔ)能當(dāng)作一個(gè)獨(dú)立產(chǎn)業(yè)加以看待并出臺(tái)專門扶持政策的程度，尤其在缺乏為儲(chǔ)能付費(fèi)機(jī)制的前提下，儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)的商業(yè)化模式尚未成形。
