中國儲能網訊：抽水蓄能電站上下各一個水庫，在夜晚用電負荷低谷時，水泵將下水庫的水抽到上水庫，充當用電負荷，使得火電核電等大型機組不需要壓低出力調節(jié)，提高他們的運行經濟性;在白天用電負荷高峰時，上水庫的水通過水輪機放到下水庫，水輪機帶動發(fā)電機發(fā)電，滿足高峰負荷需求。這種運行方式即“削峰填谷”。
另外抽水蓄能電站同水電站一樣，啟動速度快，從靜止到空載只用幾分鐘，從空載到滿發(fā)只用幾秒鐘，可以調頻、調相、黑啟動，是極好的輔助服務設備。因而電力系統(tǒng)也需要其功率特性，一般抽蓄電站也是由電網運營商以租賃的方式運營。
不論一個電力系統(tǒng)的用電負荷特性如何、裝機結構如何，削峰填谷、輔助服務總是需要的，也就是都有抽水蓄能的潛在需求。那么作為調峰填谷、輔助服務的抽水蓄能機組，應該占多少整個發(fā)電裝機容量或者符合比例，才能保證電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行呢?
截止2013年我國抽水蓄能電站23座，發(fā)電裝機容量2153萬千瓦，約占水電裝機比重的8%，不到全國發(fā)電裝機總量的2%。這個比例算不算高呢?來看看國外的抽水蓄能的裝機比例都有多少，以下數據都來自IEA的統(tǒng)計。
可以看到日本、意大利、韓國、法國、西班牙這些國家的抽蓄裝機比例很高，而瑞典、加拿大、美國、丹麥、芬蘭、澳大利亞等發(fā)達國家的裝機比例并不高。那有啥規(guī)律呢?
總體來說，孤島電網、不靈活電源多、多山多水的國家，抽蓄裝機比例就大;而大范圍互聯(lián)電網、靈活電源多的國家，抽蓄裝機比例就小。
日本、韓國都是孤島電網，大量依靠抽蓄調節(jié)電力電量平衡;意大利在亞平寧半島、西班牙在伊比利亞半島，都與外界互聯(lián)弱，也需要抽蓄調節(jié)，當然意大利北部有阿爾卑斯山，西班牙也有比利牛斯山，都適合建抽蓄;法國是世界上的核電大國，在70年代大力發(fā)展核電時，大力發(fā)展抽蓄的，他的核電發(fā)電量占全國發(fā)電量的70%以上，急需抽蓄這樣的靈活電源調峰填谷。
再看抽蓄比例少的國家，德國、波蘭、丹麥都是地處歐洲電網的中央國家，互聯(lián)多了自然可以多電時送給別國，少電時從別國進口;挪威、澳大利亞、加拿大都是水電較多的國家，水電就能調節(jié)，不需要抽蓄，尤其挪威的水電占全部裝機的97%以上，不僅自己夠用，連鄰國瑞典、芬蘭都不用建抽蓄了;英國雖然地處孤島，但旁邊就是北海油田，又有油又有氣，靈活電源多得很。美國是和我國裝機結構最像的國家，總裝機量都11億多千瓦，火電都8億千瓦左右，但看火電的利用小時數就能看出來，我國超過5000小時，而美國不到4000小時，說明美國的火電比我國的調節(jié)次數多，為電力系統(tǒng)的靈活性付出很多。
所以從這些國家的情況就可以看出來，抽蓄比例多少的問題，與其說這是一個理論問題，不如說是一個工程型問題。如果本地區(qū)沒有建設抽水蓄能電站的有利條件，即使是火電主力網，也可以不建設抽水蓄能電站而從其他地區(qū)輸入峰荷電能。如果本地區(qū)具有建設抽水蓄能電站的優(yōu)越條件，而且向相鄰區(qū)域輸電距離又不遠，可以適當建設抽水蓄能電站，由相鄰地區(qū)輸入低價的低谷電能，出售高價峰荷電能，比如千湖之國瑞士就有不少抽蓄為全歐洲調峰。
讓我們再先看看抽水蓄能電站的發(fā)展歷史，就知道抽水蓄能電站需要什么發(fā)展條件了。
抽水蓄能電站在世界上的發(fā)展可分為“前快后慢”兩個階段：
20世紀60至80年代的30年是抽水蓄能大發(fā)展的時期，年均裝機量是總裝機量增長率的2倍，到1990年已占到總裝機的3.15%。原因有三：
1.經濟水平發(fā)展到一定階段的產物。二戰(zhàn)后，美日經濟復蘇，電力負荷和峰谷差都迅速增加，需要大量靈活電源。所以全國或者某個局部地區(qū)經濟發(fā)展迅速，也一定需要抽蓄。
2.水電早已開發(fā)完畢。60年代后發(fā)達國家常規(guī)水電已開發(fā)殆盡，為抽水蓄能騰出空間。我國西南部水電還有大量可開發(fā)，但東部已經不多了，所以東邊還是有建設抽蓄條件的
3. 70年代兩次石油危機，讓核電大發(fā)展，需要調峰電源。法國是最典型的例子。如果我國的核電等大型發(fā)電機組迅猛發(fā)展，也需要建設抽蓄配合
不過20世紀90年代后抽蓄建設放緩。原因有四點：
1. 經濟發(fā)展放緩。發(fā)達國家GDP從80年代3.4%降到90年代2.3%，由此帶來負荷增長放緩。又缺建設的錢，所以建設放緩。
2.電源結構調整，核電裝機減少。1979年美國三里島核電、1986年前蘇聯(lián)切爾諾貝利核電事故，讓核電放緩，而那時天然氣發(fā)電開始增加，以替代核電。天然氣發(fā)電是有很好靈活性的，所以也替代了抽蓄的功能，擠占了抽蓄的發(fā)展空間。
3.電力市場化改革增加了抽蓄盈利難度。80年代是全球私有化、市場化的年代，改革導致投資回收不確定性增加，抽蓄單純依靠電量競價上網通常難以盈利，而那時輔助服務的定價機制不完善，所以也無法通過輔助服務獲利。
4.環(huán)保壓力增加。抽蓄也存在移民、淹沒土地、改變環(huán)境和生態(tài)的問題，因而發(fā)達國家對抽蓄要求也越來越嚴格，當然民眾的力量也隨著民主越來越強大。90年代后，英法意未建一座抽蓄，美國95年后也無抽蓄建設，希望山抽蓄電站建了n多年。
綜上所述，我國處于經濟大發(fā)展的時代，負荷的峰谷差也不小，尤其是大規(guī)模風電光伏發(fā)電發(fā)展后，更需要調峰填谷和輔助服務，好在環(huán)保壓力暫時較小，因而有很好的抽蓄發(fā)展機遇。再加上前兩天能源局將抽蓄電站建設的核準權下放到了省政府，期待抽蓄能有個大發(fā)展。
原標題:抽水蓄能在電力系統(tǒng)的合理比例是多少？
