當前，隨著新能源的大規(guī)模發(fā)展，分布式發(fā)電的接入，以及國家取消大用戶直購電試點審批，電網(wǎng)的可靠性和智能化程度需求不斷增強，電力系統(tǒng)對抽水蓄能的需求不斷增加。今年6月，《國家能源局關(guān)于加強抽水蓄能電站運行管理工作的通知》（國能新能【2013】243號文）對新形勢下我國抽水蓄能效益的發(fā)揮提出了更高要求。
成熟實用的大規(guī)模電能儲存方式
抽水蓄能電站是一種具有儲能功能的發(fā)電方式，兼有發(fā)電與儲能的特性。20世紀50年代，西歐各國領(lǐng)導(dǎo)著世界抽水蓄能電站建設(shè)的潮流，西歐抽水蓄能電站裝機容量占世界抽水蓄能電站總裝機容量的35%?40%。到60年代后期，美國抽水蓄能電站裝機容量躍居世界第一。進入90年代后，日本后來居上，超過美國成為抽水蓄能電站裝機規(guī)模最大的國家，保持至今。
截至2012年年底，我國共有抽水蓄能電站34座。其中，投運26座，投運容量2064.5萬千瓦，在建8座，在建容量894萬千瓦，總裝機容量達2958.5萬千瓦，約占全國總裝機的1.7%。
抽水蓄能在電力系統(tǒng)中的合理規(guī)模與電力系統(tǒng)的電源結(jié)構(gòu)、網(wǎng)架結(jié)構(gòu)、負荷特性等多種因素有關(guān)。2009年，英國、美國、日本等國在燃氣機組占本國裝機比重較大的情況下，抽水蓄能裝機仍分別達到了本國裝機比重的3.55%、2.22%和10.7%。世界發(fā)達國家的抽水蓄能占系統(tǒng)總裝機的比重一般在3%?10%之間。與世界發(fā)達國家相比，我國抽水蓄能裝機明顯不足，遠不能滿足我國經(jīng)濟社會快速發(fā)展和以煤為主的電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定經(jīng)濟運行的需要，不能滿足電力系統(tǒng)節(jié)能減排、清潔能源大規(guī)模遠距離輸送、分布式發(fā)電大規(guī)模接入，以及智能化電網(wǎng)建設(shè)的需要。
與常規(guī)發(fā)電方式相比，抽水蓄能不能利用一次能源發(fā)電，不能增加電力系統(tǒng)的電能供給，具有其他發(fā)電方式?jīng)]有的儲能功能。在所有發(fā)電方式中，只有常規(guī)水電與單循環(huán)燃氣輪機的調(diào)峰速度能與抽水蓄能相比，但受資源條件限制，常規(guī)水電資源已經(jīng)開發(fā)殆盡；單循環(huán)燃氣輪機燃氣價格較高，調(diào)峰成本較大，且受通流部分溫度變化影響，不可能像抽水蓄能這樣頻繁啟停調(diào)峰。比如蒲石河抽水蓄能電站，2013年上半年機組啟動1900臺次，發(fā)電運行1080臺次，抽水運行786臺次，抽水調(diào)相運行175臺次。抽水蓄能的最大調(diào)峰能力最大，啟動升負荷速度最快，是唯一具有填谷功能的電源，抽水蓄能是各種電源中運行方式最靈活的發(fā)電方式。
目前，大規(guī)模的儲能裝置除抽水蓄能外，僅有壓縮空氣儲能、部分化學電池儲能裝置。大規(guī)模壓縮空氣儲能，對地下洞室的地質(zhì)條件、嚴密性等要求比較苛刻，同時需要燃氣輪機配合運行，在國外處于示范運行階段，在我國尚沒有應(yīng)用實例?；瘜W儲能存在深度充放電時間長、效率衰減快和單位投資高、運行環(huán)境要求較高、廢舊電池電解液對環(huán)境污染大等問題，且目前批量生產(chǎn)能力有限。各化學儲能電池的單位千瓦造價為液流電池2.5萬元/千瓦，鈉硫電池2.8萬元/千瓦，鋰電池1萬元/千瓦。壽命周期與充放電次數(shù)有關(guān)，一般不大于15年；工作過程中對環(huán)境溫度有較高要求，必須配備空調(diào)降溫。
與這些儲能裝置相比，抽水蓄能電站投資較低，單位千瓦造價3000?5000元；使用壽命長，機組使用壽命25年，水工建筑物使用壽命達百年以上；能量轉(zhuǎn)換效率穩(wěn)定，不存在衰減問題，對環(huán)境影響小。因此，抽水蓄能是目前電力系統(tǒng)中最成熟、最實用的大規(guī)模儲能方式。
抽水蓄能電站調(diào)峰填谷具有明顯的節(jié)煤作用，一是減少了火電機組參與調(diào)峰啟停次數(shù)，提高火電機組負荷率并在高效區(qū)運行，降低機組的燃料消耗。二是在經(jīng)濟調(diào)度情況下，低谷電由系統(tǒng)中煤耗最低的基荷機組發(fā)出，而高峰電由系統(tǒng)中煤耗最高的調(diào)峰機組發(fā)出。抽水蓄能電站用高效、低煤耗機組發(fā)出的電，來替代低效高煤耗機組發(fā)出的電，從而實現(xiàn)電力系統(tǒng)有效節(jié)能減排。
我國電力系統(tǒng)裝機以煤電為主。煤電機組的調(diào)峰幅度相對較小、調(diào)峰能力相對較差，雖能滿足系統(tǒng)正常運行要求，但遠不能保障電力系統(tǒng)事故情況下的快速調(diào)節(jié)要求。抽水蓄能電站具有適應(yīng)負荷快速變化的特性，從抽水工況到滿負荷運行一般只有2?3分鐘，可以快速大范圍調(diào)節(jié)出力。
抽水蓄能電站對于提高電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行水平，保證供電質(zhì)量具有重要作用。一是抽水蓄能電站啟停靈活、反應(yīng)快速，具有在電力系統(tǒng)中擔任緊急事故備用和黑啟動等任務(wù)的良好動態(tài)性能，可有效提高電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行水平；二是抽水蓄能電站跟蹤負荷迅速，能適應(yīng)負荷的急劇變化，是電力系統(tǒng)中靈活可靠的調(diào)節(jié)頻率和穩(wěn)定電壓的電源，可有效地保證和提高電網(wǎng)運行頻率、電壓穩(wěn)定性，更好地滿足廣大用電客戶對供電質(zhì)量和可靠性的更高要求；三是抽水蓄能電站利用其調(diào)峰填谷性能可以降低系統(tǒng)峰谷差，提高電網(wǎng)運行的平穩(wěn)性，有效減少電網(wǎng)拉閘限電次數(shù)，減少對企業(yè)和居民等廣大用電客戶生產(chǎn)和生活的影響。
同時，抽水蓄能電站可以配合風電等可再生能源大規(guī)模發(fā)展，提高電力系統(tǒng)對風電等可再生能源的消納能力。我國新能源資源與能源需求在地理分布上存在巨大差異，風電、光伏發(fā)電等新能源電源遠離負荷中心，必須遠距離大容量輸送。風電受當?shù)仫L力變化影響，發(fā)電極不穩(wěn)定，對系統(tǒng)沖擊非常大。
電力系統(tǒng)建設(shè)適當規(guī)模的抽水蓄能電站，可以充分發(fā)揮抽水蓄能與風電運行的互補性，利用抽水蓄能電站既可以平衡風電、太陽能發(fā)電出力，減小其隨機性、波動性，提高輸電線路的經(jīng)濟性，又可以平衡風電發(fā)電量的不均衡性、參加電網(wǎng)運行調(diào)頻，減少風電對電網(wǎng)的沖擊，解決當前風電開發(fā)送出困難的實際問題。
此外，抽水蓄能電站還可以配合核電大規(guī)模發(fā)展，減少系統(tǒng)調(diào)峰調(diào)頻壓力。核電適宜長期穩(wěn)定帶基荷運行，大規(guī)模發(fā)展核電將給以煤電為主的電力系統(tǒng)調(diào)峰帶來極大壓力。建設(shè)適當規(guī)模的抽水蓄能電站與核電配合運行，可解決核電在基荷運行時的調(diào)峰問題，提高核電站的運行效益和安全性。廣州抽水蓄能電站對大亞灣核電站的調(diào)節(jié)是當前我國抽水蓄能與核電配合運行的成功范例。
抽水蓄能還是提高電網(wǎng)智能化水平，應(yīng)對大用戶直購和分布式發(fā)電接入，保障大電網(wǎng)安全的重要手段。國家取消大用戶直購試點審批后，直購電試點規(guī)模和范圍有可能擴大，將對電網(wǎng)的管理模式、運行模式、技術(shù)支持系統(tǒng)等提出較高要求。分布式發(fā)電的發(fā)展，使低壓電網(wǎng)從無源變?yōu)橛性?，電網(wǎng)的運行情況更加復(fù)雜，對電網(wǎng)的智能化水平、安全穩(wěn)定性等要求進一步增強。
在電網(wǎng)的發(fā)、供、用的各個環(huán)節(jié)，優(yōu)化配置適當規(guī)模的抽水蓄能電站，可以充分發(fā)揮抽水蓄能電站獨有的快速反應(yīng)特性，有效防范電網(wǎng)發(fā)生故障的風險。抽水蓄能是實現(xiàn)高度智能化電網(wǎng)調(diào)度的可靠保證，是堅強智能電網(wǎng)建設(shè)的重要有機組成部分。堅強智能電網(wǎng)建設(shè)，迫切需要在不同電壓等級、不同電網(wǎng)結(jié)構(gòu)、發(fā)輸配用的各個環(huán)節(jié)配置不同調(diào)節(jié)性能、不同規(guī)模大小的抽水蓄能，滿足電力系統(tǒng)新的需要。
