中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)訊：“十二五”能源路線圖逐漸清晰，清潔能源、可再生能源建設(shè)和應(yīng)用正在加速。作為清潔能源技術(shù)，抽水蓄能技術(shù)也在不斷發(fā)展，抽水蓄能電站作為成熟、經(jīng)濟(jì)的大規(guī)模電能儲(chǔ)存工具，在削峰填谷、系統(tǒng)重啟等運(yùn)行過(guò)程中，擔(dān)當(dāng)起維護(hù)電網(wǎng)安全的重要責(zé)任。
[名詞解釋]
抽水蓄能電站
抽水蓄能的工作原理可以簡(jiǎn)單概括為“低抽高發(fā)”——在用電低谷時(shí)利用過(guò)剩電力將水從山下抽到山上儲(chǔ)存，在用電高峰時(shí)等關(guān)鍵時(shí)刻再放水發(fā)電，靠的是水的落差產(chǎn)生的能量。抽水蓄能的低吸高發(fā)功能，實(shí)現(xiàn)了電能的有效存儲(chǔ)。抽水蓄能技術(shù)潔凈環(huán)保、運(yùn)行靈活、反應(yīng)快速，具有獨(dú)特的調(diào)峰填谷、調(diào)頻調(diào)相和事故備用等功能，是保障電網(wǎng)安全穩(wěn)定經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的有效備用手段，在電網(wǎng)系統(tǒng)發(fā)揮著重要作用。
40多年前，轟鳴的馬達(dá)聲喚醒沉睡的山谷，一臺(tái)容量1.1萬(wàn)千瓦的抽水蓄能機(jī)組在河北崗南水電站投產(chǎn)運(yùn)行，寫(xiě)下抽水蓄能電站宏偉藍(lán)圖的第一筆。40多年過(guò)去了，天荒坪、桐柏、宜興、瑯琊山、十三陵、泰安、白蓮河……這張藍(lán)圖上熠熠生輝。
削峰填谷：最有效的電能儲(chǔ)存器
浙江桐柏電站，以“低谷抽水，高峰發(fā)電”方式，為2010年上海世博會(huì)送去潔凈電力，出色地扮演了“蓄電池”的角色。
天臺(tái)山桐柏嶺層巒疊翠，其中有一處風(fēng)景絕倫，這就是聞名中外的“瓊臺(tái)仙谷”。沿峽谷北行，兩旁山勢(shì)崢嶸峻峭，2005年建成的桐柏抽水蓄能電站便坐落于此。其地下廠房有4臺(tái)30萬(wàn)千瓦機(jī)組，以兩回500千伏線路接入華東電網(wǎng)，承擔(dān)調(diào)峰、填谷、調(diào)頻、調(diào)相及事故備用等任務(wù)，并在今年上海世博會(huì)保電工作中扮演了極為重要的角色。
2010年保障世博會(huì)高峰用電期間，僅5、6兩個(gè)月，桐柏抽水蓄能電站就發(fā)電19412.01萬(wàn)千瓦時(shí)，較去年同期增加40%。
對(duì)于抽水蓄能電站的作用，維護(hù)分廠二次班班長(zhǎng)龔劍超有自己的解釋。他拿著圖紙，一邊在屏柜之間進(jìn)行檢查和測(cè)量，一邊對(duì)記者說(shuō)：“把抽水蓄能電站當(dāng)成一個(gè)蓄電池，你就能理解什么是削峰填谷了。”
龔劍超的解釋通俗易懂：“一般來(lái)說(shuō)，到了晚上，那些耗能高的工廠都會(huì)停工，用電量肯定降下來(lái)了。但是發(fā)電機(jī)組不能停啊，所以就用這些電，把山下的水抽到山上，將電能轉(zhuǎn)化為勢(shì)能。等到白天用電高峰期，電不夠用了，再把水放下來(lái)，將勢(shì)能轉(zhuǎn)化為電能。”
“抽水蓄能電站還承擔(dān)緊急備用任務(wù)，遇到電網(wǎng)事故我們必須迅速做出回應(yīng)。動(dòng)作慢一秒，電網(wǎng)損失就多一分。”龔劍超指著頻率表上如同蛛網(wǎng)般的線路說(shuō)，“你看這些線路，它們就像回家的路一樣，全刻在我腦子里。
站在龔劍超身邊的是他的徒弟丁燁楠，這個(gè)可愛(ài)的小伙子入職不久，卻已名聲在外了。“一沾上工作他就犯‘強(qiáng)迫癥’，每次查線路查好幾遍都不放心。”龔劍超臉上露出掩飾不住的自豪，“這是我們這個(gè)崗位的人都有的‘毛病’，我喜歡！”
“用抽水蓄能實(shí)現(xiàn)削峰填谷，能提高電能有效利用率。”華東電網(wǎng)計(jì)劃處處長(zhǎng)王強(qiáng)介紹說(shuō)，目前，電力系統(tǒng)調(diào)峰仍主要依靠煤電，但由于受煤電深度調(diào)峰能力和經(jīng)濟(jì)性的限制，系統(tǒng)調(diào)峰手段非常有限。而且，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展，未來(lái)，峰谷差還將進(jìn)一步加大，抽水蓄能所肩負(fù)的調(diào)峰任務(wù)也就更加艱巨。”
據(jù)浙江電網(wǎng)2010年負(fù)荷實(shí)測(cè)日數(shù)據(jù)顯示，2010年7月22日，浙江電網(wǎng)統(tǒng)調(diào)最大負(fù)荷發(fā)生在10時(shí)30分，最低負(fù)荷發(fā)生在凌晨5時(shí)，峰谷差達(dá)13.9萬(wàn)千瓦，電能有效利用率為82.32%。若在此期間抽水蓄能電站不參與調(diào)峰、調(diào)谷，則該實(shí)測(cè)日峰谷差將達(dá)到16萬(wàn)千瓦左右，峰谷差增長(zhǎng)大約11％，電能有效利用率則降至80.72%，降低約兩個(gè)百分點(diǎn)。
負(fù)荷備用：最迅速的保電戰(zhàn)士
位于浙江安吉縣城西南隅天目山脈支系深處的天荒坪抽水蓄能電站，是繼十三陵、廣州電站之后我國(guó)第三座抽水蓄能電站。它具備快速靈敏的負(fù)荷備用功能，能夠“隨調(diào)隨起”，在1~2分鐘內(nèi)立即補(bǔ)上損失的負(fù)荷。
天荒坪抽水蓄能電站被譽(yù)為“竹鄉(xiāng)天池”。行駛在通往天荒坪電站的盤(pán)山路上，滿目竹海茫茫，時(shí)有澗水瀑布躍入眼簾，大溪峽谷，縱深九公里，兩岸千米高山對(duì)峙。天荒坪電站把峽谷下龍?zhí)逗乃槠鹚偷?08米高九龍山頂上的天池，再通過(guò)發(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)化為電能，并入新安江水電站等的電網(wǎng)線路，輸送到杭州、上海。這座倚萬(wàn)重青山，臨千頃竹海的電站，大大提高了華東電網(wǎng)安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行水平。
2010年3月26日中午11點(diǎn)20分，正在天荒坪站中控室值班的姜師傅，突然接到華東電網(wǎng)調(diào)度打來(lái)的緊急電話，“上海一家火電廠的機(jī)組出現(xiàn)故障，急需利用抽蓄負(fù)荷頂上！”一場(chǎng)爭(zhēng)分奪秒的保電戰(zhàn)斗由此展開(kāi)。
11時(shí)24分，頻率表上的數(shù)字突然顯示49.93赫茲。“趕快升負(fù)荷！”姜師傅敏銳地意識(shí)到掉閘事故發(fā)生了，當(dāng)即果斷暫停了3號(hào)機(jī)組的停機(jī)操作。少頃，3號(hào)機(jī)組出力帶滿，同時(shí)增開(kāi)5號(hào)機(jī)組發(fā)電。
中控室內(nèi)的空氣凝固下來(lái)，所有值班人員的眼睛都緊緊盯在負(fù)荷表與頻率表上。
11時(shí)30分，兩臺(tái)機(jī)組滿負(fù)荷出力55萬(wàn)千瓦，系統(tǒng)頻率也上升到49.98赫茲。這時(shí)，中控室里的人員才長(zhǎng)長(zhǎng)松了一口氣。在這場(chǎng)保電戰(zhàn)斗中，天荒坪抽水蓄能電站充分發(fā)揮事故備用作用，保證了電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行?；貞浧鸫舜尉o急頂事故出力過(guò)程，天荒坪電站辦公室主任劉志華說(shuō)：“像這樣的火電機(jī)組甩負(fù)荷事故，我們能在1～2分鐘內(nèi)立即把損失的負(fù)荷補(bǔ)上。若是用火電機(jī)組補(bǔ)這個(gè)缺口，點(diǎn)火—并網(wǎng)—出力，大概得一兩天。”
抽水蓄能快速靈敏的事故備用功能，確保了以最快速度恢復(fù)電網(wǎng)穩(wěn)定。“我們的電站從靜止達(dá)滿負(fù)荷運(yùn)行僅需1～2分鐘。電網(wǎng)有需要，抽水蓄能隨調(diào)隨起，發(fā)得出，頂?shù)蒙希?rdquo;
天荒坪抽水蓄能電站調(diào)度數(shù)據(jù)顯示，今年1月以來(lái)，共緊急頂事故出力19次。2001年2月10日，北侖1號(hào)聯(lián)變故障跳閘，天荒坪電站在3分鐘內(nèi)緊急開(kāi)機(jī)，兩臺(tái)機(jī)組出力；2002年2月19日，上海電網(wǎng)系統(tǒng)頻率升至50.32赫茲,天荒坪1號(hào)機(jī)組緊急抽水，頻率降至50.01赫茲；2003年5月3日，龍政直流跳閘，天荒坪3臺(tái)機(jī)組緊急開(kāi)機(jī)，出力30萬(wàn)千瓦……天荒坪電站成為華東電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的有力保證。
今夜，龍?zhí)逗怀榈?00多米高的九龍山上，一潭清澈的湖水又在蓄積能量。
黑啟動(dòng)：黑夜里最后一根火柴
沙河抽水蓄能電站，被譽(yù)為江蘇電網(wǎng)的“心臟起搏器”，一旦發(fā)生電網(wǎng)大面積停電，抽水蓄能機(jī)組快速啟動(dòng)，帶動(dòng)其他機(jī)組運(yùn)行，逐步擴(kuò)大系統(tǒng)的恢復(fù)范圍，最終實(shí)現(xiàn)江蘇電網(wǎng)全面恢復(fù)。
煙波浩渺的天目湖是江蘇溧陽(yáng)畔景色秀麗的旅游區(qū)。誰(shuí)也想不到，這片靜謐的湖泊中竟隱秘著一座被譽(yù)為江蘇電網(wǎng)“心臟起搏器”的抽水蓄能電站。2008年4月24日9時(shí)，天目湖畔進(jìn)行了一場(chǎng)牽動(dòng)人心的江蘇電網(wǎng)“黑啟動(dòng)”試驗(yàn)，目的是測(cè)試江蘇電網(wǎng)在極端情況下，能否利用具有自啟動(dòng)能力的水電廠這根“火柴”，依次激活其他電廠，最終“點(diǎn)亮”整個(gè)電網(wǎng)。
突然間，江蘇電網(wǎng)應(yīng)急搶修指揮中心的顯示屏上，電源點(diǎn)與變電站相繼失去信號(hào)。此刻，溧陽(yáng)天目湖邊，沙河抽水蓄能發(fā)電有限公司值班長(zhǎng)李德敏接到上級(jí)通知：江蘇電網(wǎng)因自然災(zāi)害出現(xiàn)大面積癱瘓，與國(guó)家電網(wǎng)失去聯(lián)系，沙河電站必須馬上發(fā)電啟動(dòng)電網(wǎng)。
李德敏接到指令后，立刻要求相關(guān)人員啟動(dòng)電站的柴油發(fā)電機(jī)。9時(shí)10分，柴油發(fā)電機(jī)啟動(dòng)，電站的燈亮了，電腦啟動(dòng)，水庫(kù)閘門打開(kāi)了……9時(shí)34分，在水流的巨大沖力下，1號(hào)發(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)了起來(lái)。升壓、并入電網(wǎng)……停運(yùn)的電網(wǎng)終于有了電流。
據(jù)中國(guó)工程院院士潘家錚介紹，倘若電網(wǎng)系統(tǒng)全部“癱瘓”，處于全“黑”狀態(tài)，此時(shí)通過(guò)具備自啟動(dòng)能力的抽水蓄能機(jī)組快速啟動(dòng)，就可以啟動(dòng)其他機(jī)組，逐步擴(kuò)大系統(tǒng)的恢復(fù)范圍，最終實(shí)現(xiàn)整個(gè)電網(wǎng)系統(tǒng)的恢復(fù)。這就是所謂的“黑啟動(dòng)”。
抽水蓄能電站具有獨(dú)特的運(yùn)行靈活性，跟蹤負(fù)荷能力強(qiáng)，可承擔(dān)事故備用并提供“黑啟動(dòng)”服務(wù)。除了提高系統(tǒng)可靠性，抽水蓄能的動(dòng)態(tài)效益也受到關(guān)注。
中國(guó)工程院院士羅紹基曾就抽水蓄能電站的經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)作過(guò)這樣的評(píng)價(jià)：電站的效益不在于發(fā)電量多少，容量、動(dòng)態(tài)等效益比電量更為重要。雖然抽水蓄能在“黑啟動(dòng)”等事故緊急備用發(fā)生的電量雖然很少，卻是極為珍貴的，因此不應(yīng)將發(fā)電量作為它的主要經(jīng)濟(jì)和經(jīng)營(yíng)指標(biāo)。
截至2009年年底，我國(guó)有18座抽水蓄能電站投入運(yùn)行，裝機(jī)容量達(dá)到1454.5萬(wàn)千瓦。目前，仙游、仙居、寶泉等10余座抽水蓄能電站還在緊張建設(shè)中，不久的將來(lái)，將在大電網(wǎng)運(yùn)行中嶄露頭角。根據(jù)國(guó)家能源局“十二五”能源規(guī)劃，2015年和2020年，國(guó)家電網(wǎng)公司系統(tǒng)的抽水蓄能電站總規(guī)模，預(yù)計(jì)將分別達(dá)到2580萬(wàn)千瓦、3460萬(wàn)千瓦，分別累計(jì)新增1497萬(wàn)千瓦和2377萬(wàn)千瓦。但發(fā)展規(guī)劃、管理體制、電價(jià)機(jī)制以及裝備國(guó)產(chǎn)化等問(wèn)題仍然存在，發(fā)展抽水蓄能任重而道遠(yuǎn)。
世界抽水蓄能電站發(fā)展新趨勢(shì)
■海上電站
成功案例：日本沖繩抽水蓄能電站（世界上第一座海上抽水蓄能電站）
○沖繩抽水蓄能電站采用了大量防海水侵蝕、海洋生物附著和環(huán)境保護(hù)等方面的新材料、新技術(shù)，初步證明了海上抽水蓄能的可行性，拓展了抽水蓄能廣闊的應(yīng)用前景。
借鑒：中國(guó)有很長(zhǎng)的海岸線，具有建設(shè)海上抽水蓄能電站的地理?xiàng)l件。在東部沿海城市建設(shè)海上抽水蓄能電站，不但可為負(fù)荷中心提供電力服務(wù)，又可解決淡水補(bǔ)給困難。
■地下電站
成功案例：美國(guó)希望山抽水蓄能電站（世界上第一座地下式抽水蓄能電站）
○地下式抽水蓄能電站有利于環(huán)境保護(hù)，且站址易靠近負(fù)荷中心，輸電方便，可提高電站的快速響應(yīng)能力，可為電網(wǎng)提供高質(zhì)量的輔助服務(wù)。
借鑒：隨著我國(guó)保護(hù)環(huán)境的聲音不斷提高，以及大規(guī)模工程施工技術(shù)和高水頭大容量抽蓄機(jī)組的發(fā)展，建設(shè)越來(lái)越多的地下電站是發(fā)展抽水蓄能的必然趨勢(shì)。
■綠色抽蓄
成功案例：美國(guó)巴德溪抽水蓄能電站
○1991年投運(yùn)的巴德溪抽水蓄能電站，廠房公路繞道而建，盡可能使引水渠道與天然河道相似。同時(shí)，保護(hù)稀有植物品種，將被淹沒(méi)地區(qū)發(fā)現(xiàn)的稀有植株移栽到生長(zhǎng)條件相似的地區(qū)。
借鑒：“不規(guī)劃自然，尊重自然規(guī)律”是保護(hù)環(huán)境的一項(xiàng)基本原則，抽水蓄能是清潔可再生能源，但不能因此忽略電站建設(shè)對(duì)局部生態(tài)系統(tǒng)的不利影響。
聲音
■關(guān)鍵詞：發(fā)展規(guī)劃 有學(xué)者曾用規(guī)劃論方法分析，認(rèn)為抽水蓄能機(jī)組在電網(wǎng)中的比例在8%~14%之間是比較合理的,而我國(guó)抽水蓄能機(jī)組所占比例僅為1.15%。按當(dāng)前常規(guī)火電、核電、風(fēng)電發(fā)展速度，到2015年左右，必須盡快新增3000萬(wàn)~4500萬(wàn)千瓦的抽水蓄能配套機(jī)組。
——中國(guó)工程院院士 潘家錚
■關(guān)鍵詞：國(guó)產(chǎn)化 我國(guó)制造的大型抽水蓄能機(jī)組，還有很多關(guān)鍵技術(shù)沒(méi)有解決，但國(guó)家能源管理部門、科研部門及制造廠家都全力支持抽水蓄能機(jī)組的國(guó)產(chǎn)化。
——中國(guó)水力發(fā)電工程學(xué)會(huì)副秘書(shū)長(zhǎng) 張博庭
■關(guān)鍵詞：經(jīng)濟(jì)性 建設(shè)抽水蓄能電站，可提高燃煤使用率，減少新建煤電或其他電源，降低電網(wǎng)成本。規(guī)劃建設(shè)抽水蓄能電站的經(jīng)濟(jì)性在于：對(duì)比其他電源方案，它不是增加電網(wǎng)成本，提高電網(wǎng)電價(jià)，而是降低電網(wǎng)成本，降低電網(wǎng)電價(jià)。
——中國(guó)工程院院士 羅紹基
責(zé)任編輯：劉勇
