抽水蓄能有利于清潔能源消納

曹楚生

（天津大學(xué)／中水北方勘測(cè)設(shè)計(jì)研究公司，天津市 300222）

抽水蓄能有利于清潔能源消納

曹楚生

（天津大學(xué)／中水北方勘測(cè)設(shè)計(jì)研究公司，天津市 300222）

電網(wǎng)中水電、火電、核電、風(fēng)電以及太陽(yáng)能發(fā)電等電源考慮聯(lián)合蓄能電站運(yùn)行后，對(duì)清潔能源消納、節(jié)能減排和保護(hù)生態(tài)環(huán)境十分有利。然而，為應(yīng)對(duì)風(fēng)能、太陽(yáng)能、生物能等清潔可再生間歇性能源的迅速興起，電網(wǎng)須有足夠的調(diào)蓄能力予以支持，否則過大的峰谷差將影響網(wǎng)內(nèi)機(jī)組的平穩(wěn)運(yùn)行。因此，配置足夠規(guī)模的抽水蓄能等設(shè)施，可優(yōu)化電力系統(tǒng)的組成，理順能源可持續(xù)發(fā)展的循環(huán)機(jī)制。

水電；抽水蓄能；電網(wǎng)；清潔能源消納；可持續(xù)發(fā)展；節(jié)能減排

1 能源發(fā)展形勢(shì)

我國(guó)電能長(zhǎng)久以來以火電為主，據(jù)統(tǒng)計(jì)，2015年以煤電為主的火電裝機(jī)容量為9.9億kW，占全國(guó)總裝機(jī)容量的65.7%，水電、風(fēng)電等裝機(jī)容量分別為3.2億、1.3億kW，分別僅占21.2%和8.6%，這使我國(guó)化石能源消耗日增。因煤、油、氣等燃燒使用后排出的有害氣體造成的溫室效應(yīng)而導(dǎo)致的氣候變暖已成為全球重大問題。我國(guó)排出的CO2等有害氣體在數(shù)量上已位居世界前列。歐、美、日等工業(yè)發(fā)達(dá)地區(qū)或國(guó)家已制訂計(jì)劃在預(yù)定的時(shí)段內(nèi)逐步發(fā)展清潔能源和潔凈煤等發(fā)電技術(shù)，最終做到趨近零排放。我國(guó)政府也大力發(fā)展清潔能源，如水電、風(fēng)電、太陽(yáng)能發(fā)電、核電，優(yōu)化電源組成，積極發(fā)展清潔和可再生能源至關(guān)重要。現(xiàn)將這方面的發(fā)展和前景分述于下：

（1）水電。我國(guó)水能資源蘊(yùn)藏量6.76億kW，其中可開發(fā)容量3.78億kW，為世界之冠。古稱我國(guó)有“三江三河”，近悉雅魯藏布江、瀾滄江、怒江水資源也極豐富。故上述可開發(fā)容量等尚會(huì)有所增加（增加10%～20%）。2020、2030、2050年，常規(guī)水電裝機(jī)容量分別為3.45億、4.3億、4.7億kW，抽水蓄能裝機(jī)容量分別為0.5億、0.7億、2.8億kW。

（2）風(fēng)電。我國(guó)風(fēng)力資源豐富，年均風(fēng)速大于6m/s的面積達(dá)66萬km2，按6～8MW/km2計(jì)算，可裝機(jī)40億～50億kW。雖然這種估算偏大，但也可看出風(fēng)電資源很豐富，發(fā)展前景很好。預(yù)測(cè)到2020年風(fēng)電裝機(jī)容量將達(dá)2億kW。

（3）太陽(yáng)能。我國(guó)2/3國(guó)土面積日均輻射量大于4kWh/m2，如按此估算，儲(chǔ)量極為可觀。但由于采集、儲(chǔ)存和應(yīng)用等原因，目前估算至2020年太陽(yáng)能光伏發(fā)電裝機(jī)容量1億kW，光熱發(fā)電裝機(jī)容量100萬kW，以后隨著技術(shù)進(jìn)步，具有較大的發(fā)展前景。

（4）核電。是一種技術(shù)成熟可大規(guī)模取代化石燃料的清潔能源。在國(guó)外發(fā)展中曾有起伏，現(xiàn)在核能利用已占各種電能總和的13.5%。核電在我國(guó)起步晚，估計(jì)到2020年約為0.8億kW。

綜上所述，上述可再生能源中水電目前尚有較大的開發(fā)空間，一些條件較好的站點(diǎn)已在修建中，再過10余年后將逐漸進(jìn)入尾聲。非水能可再生能源（簡(jiǎn)稱可再生新能源）中，風(fēng)電近年進(jìn)展迅速、前景看好，太陽(yáng)能、生物能等正在起步階段，應(yīng)發(fā)揮各自優(yōu)勢(shì)，著力加快這些可再生新能源技術(shù)整體的發(fā)展。應(yīng)該指出，隨著時(shí)間的推移，到2020、2030年和2050年，我國(guó)能源缺口將分別達(dá)到18%、20%和30%，可再生新能源和核電將主要承擔(dān)起補(bǔ)充上述能源缺口的任務(wù)。由此可見，至2050年，這些可再生新能源已從過去補(bǔ)充或輔助能源進(jìn)入主導(dǎo)能源，21世紀(jì)下半葉將更顯示其重要性，逐漸成為電能發(fā)展的主力?？傊?，這些可再生新能源的開發(fā)利用可替代日益短缺的煤、油、氣和水能資源，且它們的資源相對(duì)豐富，有可靠的保障能力，可大規(guī)模開發(fā)利用。但其中，風(fēng)能和太陽(yáng)能等都具有顯著的不穩(wěn)定性和間斷性，所在電網(wǎng)必須具有足夠的事故備用容量和可靠的蓄能設(shè)備。

現(xiàn)如今正處于新舊能源交替時(shí)期，火電、水電發(fā)展迅猛，已達(dá)高潮，由于煤炭、石化和水能資源日趨短缺，2020～2030年，這種發(fā)展將趨緩，而新能源將逐漸取代前者。結(jié)合我國(guó)當(dāng)前情況，節(jié)能減排任重道遠(yuǎn)，除應(yīng)抓緊可再生新能源的開發(fā)，從耗能工業(yè)、交通、電力和能源等行業(yè)的生產(chǎn)運(yùn)行分別進(jìn)行優(yōu)化外，還應(yīng)通過其他不同途徑予以完善。

2 抽水蓄能的興起

我國(guó)已進(jìn)入了一個(gè)空前繁榮的新時(shí)期。國(guó)民經(jīng)濟(jì)及工農(nóng)業(yè)等的急劇增長(zhǎng)，城鄉(xiāng)用水及電力的供應(yīng)時(shí)有供不應(yīng)求的現(xiàn)象，且日趨嚴(yán)重。而水利水電進(jìn)展神速，一些地區(qū)水資源和水能資源已出現(xiàn)開發(fā)殆盡現(xiàn)象，再修建新的工程將受到限制，并影響水利水電的可持續(xù)發(fā)展。甚至有人認(rèn)為，我國(guó)水資源和水利水電的開發(fā)利用已瀕臨極限。

水利水電的發(fā)展離不開當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)。一般電網(wǎng)由水電和火電等組成，因水電具有較好的調(diào)峰性能，可改善電網(wǎng)輸電質(zhì)量，當(dāng)該地區(qū)水能資源開發(fā)殆盡，水電不能與火電同步增長(zhǎng)，水電所占比重低下時(shí)（小于20%～30%），造成電網(wǎng)中可調(diào)峰電能減少，而低谷時(shí)又造成電流周波和電壓加大，影響輸電質(zhì)量。隨著時(shí)間的推移，由于國(guó)民經(jīng)濟(jì)和生活質(zhì)量的提高，電網(wǎng)的容量往往逐漸由小到大。但當(dāng)水電發(fā)展受水能資源限制，新能源（如風(fēng)電、太陽(yáng)能、核電、生物能發(fā)電等）大量興起時(shí)，電網(wǎng)中水電可調(diào)峰電能比重減低。當(dāng)?shù)貐^(qū)電力負(fù)荷急劇變動(dòng)時(shí)，更顯示出調(diào)峰電源的不足。當(dāng)水電發(fā)展受阻，不能與其他電源同步增長(zhǎng)時(shí)，電網(wǎng)中峰谷差加大，尖峰時(shí)缺電而低谷時(shí)又有多余，這種現(xiàn)象將會(huì)與日俱增。尖峰時(shí)缺電，可臨時(shí)增設(shè)燃?xì)廨啓C(jī)等解決，而低谷時(shí)多余電能所占比重達(dá)一定程度后，將會(huì)影響電網(wǎng)輸電質(zhì)量，并增加能耗和有害氣體排放量較難處理，使電力系統(tǒng)的進(jìn)一步發(fā)展受到阻礙。

由于社會(huì)對(duì)電力的需要日益增長(zhǎng)，我國(guó)各地區(qū)電網(wǎng)中主要能源煤電增加很快，而常規(guī)水電受水能資源的限制，往往不能與他種能源成比例地增加，因此電網(wǎng)中水電比重日益降低，這樣將導(dǎo)致調(diào)峰電源缺乏，造成電網(wǎng)中能源比例失調(diào)，在不得已時(shí)常采用以下兩種措施：①火電機(jī)組深度調(diào)峰（大于40%～50%），有的甚至采用分班制，不僅造成煤耗能耗增加，并影響火電機(jī)組的穩(wěn)定運(yùn)行和電網(wǎng)輸電的質(zhì)量；②水電棄水調(diào)峰，在我國(guó)很多以煤電或火電為主的電網(wǎng)，為不因調(diào)峰而使占絕對(duì)多數(shù)的機(jī)組受阻，讓水電在洪水期間甚至在需要時(shí)棄水調(diào)峰。據(jù)統(tǒng)計(jì)，全國(guó)2015年水電平均利用小時(shí)數(shù)僅為3621h/年（一般水電的設(shè)計(jì)值常在4000～5000h/年）。

作為水電的補(bǔ)充，抽水蓄能電站使水電重新步入了新的境界。雖然已無新的水能資源供開發(fā)，但可利用電力系統(tǒng)低谷電能，通過抽水蓄能儲(chǔ)存轉(zhuǎn)換，在尖峰時(shí)發(fā)電，這樣蓄能運(yùn)行使水利水電的發(fā)展增加了新的活力。近十余年來，我國(guó)已建和在建抽水蓄能電站容量約0.43億kW。

水電不能與火電等同步增長(zhǎng)，電網(wǎng)中的峰谷差日益增加。由于調(diào)峰電源的短缺，不僅影響電網(wǎng)的平穩(wěn)運(yùn)行和輸電質(zhì)量，更加劇有害氣體的排放，節(jié)能減排已成為全球關(guān)注的問題。節(jié)能減排主要應(yīng)從上述有關(guān)工業(yè)、交通、能源等著手，而發(fā)展抽水蓄能對(duì)各種能源可持續(xù)發(fā)展十分有利的，現(xiàn)將抽水蓄能的優(yōu)點(diǎn)闡述如下：

（1）抽水蓄能雖不能生產(chǎn)電能，但可利用低谷剩余電能抽水，在峰荷時(shí)發(fā)電既可調(diào)峰填谷、調(diào)頻調(diào)相、旋轉(zhuǎn)備用和應(yīng)急事故備用等，故實(shí)質(zhì)上起到了一種能量?jī)?chǔ)存轉(zhuǎn)換和改善優(yōu)化等功能。當(dāng)前一些電網(wǎng)總?cè)萘咳找嬖黾樱姳戎厝找嫦陆?，低谷剩余電能將與日俱增，為抽水蓄能的發(fā)展提供必要的動(dòng)力。

（2）抽水蓄能與煤電、油電、氣電比，跟蹤負(fù)荷和調(diào)峰性能好、開停機(jī)靈活并節(jié)煤節(jié)油；與常規(guī)水電比，具有填谷功能，節(jié)能減排功效倍增。

（3）抽水蓄能電站的工程量和投資等指標(biāo)優(yōu)于火電和常規(guī)水電。若擬建一座百萬千瓦級(jí)常規(guī)水電，常有大壩和大型泄洪、輸泄水和導(dǎo)流建筑物，淹沒移民數(shù)常以數(shù)萬和數(shù)十萬人計(jì)，而抽水蓄能往往僅以百人或千人計(jì)。

3 新形勢(shì)下的抽水蓄能

火電出現(xiàn)了超臨界和超超臨界機(jī)組，工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家都在競(jìng)相研發(fā)中，我國(guó)也在引進(jìn)消化新技術(shù)、新設(shè)備。據(jù)悉，過去我國(guó)中高壓機(jī)組的煤耗為500～600kg/kWh，而今亞臨界、超臨界、超超臨界機(jī)組可降至300～270kg/kWh，這說明煤耗已削減一半，且機(jī)組的壓負(fù)荷運(yùn)行限制幅度可從過去的20%～30%增至50%，這對(duì)電網(wǎng)調(diào)峰是有利的，在技術(shù)上是很大的進(jìn)步。有人說，火電也有較好的調(diào)峰能力，殊不知火電由于壓負(fù)荷運(yùn)行，往往使機(jī)組不能在最優(yōu)或較優(yōu)工況下穩(wěn)定運(yùn)行，對(duì)節(jié)能減排是不利的。

抽水蓄能是一種較古老的技術(shù)，但由于近年來土建開挖填筑技術(shù)不斷提高，出現(xiàn)了碾壓式堆石壩、土石壩和碾壓混凝土壩，不但開挖料可作為填筑料的補(bǔ)充，還相應(yīng)增加了上、下水庫(kù)庫(kù)容；此外，考慮地下洞室圍巖地應(yīng)力的襯砌設(shè)計(jì)的理論、方法都有較大的革新和改進(jìn)。這些土建、機(jī)電等方面的技術(shù)進(jìn)步和革新為簡(jiǎn)化工程結(jié)構(gòu)和高水頭蓄能電站的發(fā)展作出貢獻(xiàn)。有人說，抽水蓄能4kWh電換3kWh電不合算，殊不知這4kWh電為抽水時(shí)所耗用的低谷電，而發(fā)出的3kWh電在峰荷，其能耗比前面4kWh電的能耗還低，對(duì)節(jié)約煤耗是有利的。

抽水蓄能作為水電的補(bǔ)充，可使電網(wǎng)中各種類型機(jī)組，如火電水電核電機(jī)組等都可在較好的工況下平穩(wěn)運(yùn)行，可盡量延長(zhǎng)上述機(jī)組的運(yùn)行時(shí)間和減少啟停次數(shù)，節(jié)約能耗，減少有害氣體排放，并保證運(yùn)行安全，作用巨大，在技術(shù)和經(jīng)濟(jì)上都是可行和有效的。

風(fēng)能、太陽(yáng)能、核能、生物能等可再生新能源將迅速發(fā)展，電網(wǎng)更應(yīng)有足夠的調(diào)蓄能力予以支持。可以預(yù)期，配置適當(dāng)容量的抽水蓄能后，可優(yōu)化電力系統(tǒng)的組成，理順能源可持續(xù)發(fā)展的構(gòu)圖，使原本無法充分利用的部分低谷電能，循環(huán)更新、變廢為寶，在促進(jìn)和發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)和節(jié)能減排，改善環(huán)境等方面作用巨大。

水電因來水有豐有枯，保證出力一般在20%～30%，而對(duì)火電無此類規(guī)定。但因燃料供應(yīng)跟不上需要，火電的出力也受限。如前所述，抽水蓄能有調(diào)峰填谷的作用，還有應(yīng)急事故備用的作用，其替代容量的比值很高。抽水蓄能本身的作用明顯，而且還可相應(yīng)增加該系統(tǒng)中水、火電機(jī)組的出力，可以通過計(jì)算知其效益。國(guó)內(nèi)外實(shí)踐和分析研究認(rèn)為，當(dāng)抽水蓄能占該電網(wǎng)總裝機(jī)容量的10% 左右時(shí)，可使電網(wǎng)中各種機(jī)組均可在各自最優(yōu)或較優(yōu)工況下運(yùn)行，可使各種機(jī)組均得益，使水電機(jī)組的替代容量增至80%～90%，而火電機(jī)組在低谷時(shí)也不必進(jìn)行深度調(diào)峰，故增加出力和尖峰發(fā)電量的效益十分巨大。

4 抽水蓄能的特殊功能

水利水電發(fā)展往往受限于水資源和水能資源，火電受限于礦石資源和有害氣體的排放，核電無調(diào)峰能力，而可再生新能源風(fēng)能、太陽(yáng)能既不穩(wěn)定，會(huì)隨機(jī)跳動(dòng)，而且有間歇性。在上述電源發(fā)展受阻時(shí)，如考慮蓄能運(yùn)行即增設(shè)抽水蓄能后，情況往往會(huì)有大的改觀，呈現(xiàn)新的發(fā)展空間。抽水蓄能的特殊功能闡述如下：

（1）儲(chǔ)存轉(zhuǎn)換、更新利用、以豐補(bǔ)歉、循環(huán)再生?？稍偕履茉春退娀痣姲l(fā)展都離不開其他資源和行業(yè)的相互支持、共同提高。抽水蓄能作為水電的補(bǔ)充，可彌補(bǔ)水能資源和能源的不足，使電網(wǎng)中低谷時(shí)剩余電能轉(zhuǎn)換成尖峰時(shí)的電能。實(shí)質(zhì)上，其作用相當(dāng)于使電網(wǎng)中日益增長(zhǎng)的、如不用反會(huì)帶負(fù)面影響的剩余電能轉(zhuǎn)換成為可再次利用的電能，和再生能源一樣，再次使用。這樣，水利水電和其他資源通過抽水蓄能和電網(wǎng)載體可以和諧共處，共謀發(fā)展，形成可持續(xù)發(fā)展的循環(huán)機(jī)制，如圖1所示。低谷抽水存入上水庫(kù)，可供尖峰時(shí)再發(fā)電和需要時(shí)供水，形成了可持續(xù)發(fā)展的循環(huán)鏈，電和水可重復(fù)再生利用。抽水蓄能作為水電的補(bǔ)充可以促進(jìn)水利水電和能源的可持續(xù)發(fā)展。如不設(shè)抽水蓄能，不能形成循環(huán)鏈，阻止了可持續(xù)發(fā)展，往往只能采用“火電深度調(diào)峰”，“水電棄水調(diào)峰”或“以水定電”等不合理措施，導(dǎo)致電能和水能的大量流失。

（2）新的發(fā)展空間?？紤]蓄能運(yùn)行后，提出以下新途徑：

1）江河入?？谒虻拈_發(fā)。利用水下地形修建較長(zhǎng)的擋潮閘壩以圍海造地并攔蓄海水，并考慮蓄能運(yùn)行，荷蘭長(zhǎng)達(dá)十?dāng)?shù)公里的EastSchelt閘，不僅對(duì)發(fā)展沿海灘涂，并對(duì)整條河流的水量調(diào)蓄都很有好處。我國(guó)長(zhǎng)江、珠江等?？诘日谶M(jìn)行這種研究和設(shè)計(jì)。

2）江河上游山區(qū)河源段的開發(fā)利用是又一個(gè)新的開發(fā)空間。河源段集雨面積一般很小，只能修建小型或中型水利水電樞紐。但從我國(guó)和歐美等的經(jīng)驗(yàn)，某一小流域面積內(nèi)有了抽水蓄能的參與，容量會(huì)有大幅度的增加，有時(shí)會(huì)從數(shù)萬千瓦增至百萬千瓦。

圖1 通過抽水蓄能形成循環(huán)鏈——能源可持續(xù)發(fā)展構(gòu)圖Fig. 1 The cycle chain forming by pumped storage—energy sustainable development

3）跨流域引水，跨地區(qū)送電。必要時(shí)可考慮抽水蓄能，這樣在引水和送電范圍內(nèi)進(jìn)行水量及電量調(diào)度，使水資源的開發(fā)利用達(dá)到更高水平。

5 能源發(fā)展新形勢(shì)下應(yīng)關(guān)注的問題

當(dāng)前我國(guó)火電、水電發(fā)展迅猛，已達(dá)高潮，由于煤、油和水能資源日趨短缺，預(yù)計(jì)至2020年它們的進(jìn)展將減慢，屆時(shí)，我國(guó)總裝機(jī)容量將達(dá)約19.34億kW，其中火電、常規(guī)水電、風(fēng)電和核電依次為11.9億、3.45億、1.6億、0.8億kW。至2050年，總裝機(jī)容量將達(dá)36.3億kW。預(yù)計(jì)進(jìn)入21世紀(jì)下半葉，風(fēng)電、太陽(yáng)能發(fā)電和核電等新能源將逐漸成為主力。當(dāng)前正處于新舊能源交替時(shí)期，要針對(duì)具體進(jìn)程關(guān)注以下問題：

（1）清潔和可再生新能源開發(fā)。核電、風(fēng)電和太陽(yáng)能電等的開發(fā)利用終將取代日益短缺的火電和水電資源，且它們的資源相對(duì)豐富，有可靠的保障能力，可大觀模開發(fā)利用。但它們無調(diào)峰能力，且風(fēng)電和太陽(yáng)能電還有顯著的不穩(wěn)定性和間斷性，必須有可靠的蓄能措施和足夠的備用容量予以支持。如以水電為主的電網(wǎng)，有調(diào)節(jié)性能較好的水電，尤其是具有大規(guī)模抽水蓄能裝機(jī)，可以提供必要的備用容量來應(yīng)對(duì)風(fēng)力等出力的無規(guī)律變化。而以火電為主的電網(wǎng)，只能依靠壓負(fù)荷運(yùn)行，使電能的燃料消耗和排放廢氣增加從而損失風(fēng)力發(fā)電所獲的效益，導(dǎo)致成本增加。故節(jié)能減排不能只從某一電站單獨(dú)衡量，而是要從整體（全電網(wǎng)）的實(shí)效和數(shù)據(jù)判斷。

（2）節(jié)能減排。我國(guó)耗能工業(yè)、交通、能源等行業(yè)飛速發(fā)展，散發(fā)出的有害氣體總量已居世界前列。此外電網(wǎng)中峰谷差達(dá)40%以上，水電比重極低，可調(diào)峰電源短缺，不僅影響電網(wǎng)內(nèi)各種機(jī)組的平穩(wěn)運(yùn)行和輸電質(zhì)量，更加劇了有害氣體的排放，已成為重大問題。我國(guó)政府對(duì)此已制訂了規(guī)劃，要繼續(xù)大力發(fā)展清潔和可再生能源。

（3）優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)。以煤電為主的火電為主導(dǎo)的局面亟需改變，但也不能操之過急。在建設(shè)中，清潔和可再生新能源要盡量采用新技術(shù)，必要時(shí)可通過引進(jìn)、消化、研發(fā)；火電也要逐漸淘汰舊機(jī)組，采用新的超超臨界機(jī)組。而抽水蓄能作為水電的補(bǔ)充，既可在低谷時(shí)作為耗電用戶以抽水蓄能，在尖峰時(shí)發(fā)電，在優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)中應(yīng)一并予以考慮。

（4）開發(fā)模式和電價(jià)。抽水蓄能有獨(dú)立開發(fā)和聯(lián)合開發(fā)兩種模式：①在各種火電水電等站點(diǎn)外獨(dú)立興建抽水蓄能電站，利用低谷電抽水，峰荷時(shí)發(fā)電，即填谷削峰功能通過電網(wǎng)載體完成（見圖1）；②因電力體制改革，在某種意義上抽水蓄能與電網(wǎng)已聯(lián)為一體。抽水蓄能與某一電廠聯(lián)合開發(fā)模式，可融蓄能、電網(wǎng)、電廠于一體。

電價(jià)如何制訂，是單一制還是二部制，一直困擾著抽水蓄能的發(fā)展。合適的分時(shí)分項(xiàng)電價(jià)有利于抽水蓄能的健康發(fā)展。對(duì)一般蓄能電站，當(dāng)峰谷電價(jià)一時(shí)不易制訂得很合理時(shí)，也有擯棄獨(dú)立自主經(jīng)營(yíng)而采用租賃模式，或聯(lián)合開發(fā)模式。經(jīng)實(shí)踐證明，后兩種模式都是可行的，對(duì)雙方都有利，呈雙贏局面：電網(wǎng)都可以根據(jù)需要，安排抽水蓄能進(jìn)行填谷削峰、調(diào)頻調(diào)相和事故備用等任務(wù)，而抽水蓄能電站無需單獨(dú)考慮經(jīng)濟(jì)盈虧問題，化解了制訂電價(jià)的難題。以上租賃和聯(lián)合開發(fā)都有成功實(shí)例，天津桃花寺抽水蓄能電站由于地理環(huán)境和建設(shè)條件優(yōu)越，是一座較好的聯(lián)合開發(fā)的范例。

6 結(jié)束語(yǔ)

抽水蓄能的大規(guī)模發(fā)展，有利于清潔能源消納和節(jié)能減排，建議：

（1）為應(yīng)對(duì)風(fēng)能、太陽(yáng)能、生物能等清潔可再生間歇性能源的迅速興起，電網(wǎng)須有足夠的調(diào)蓄能力予以支持，否則過大的峰谷差將影響網(wǎng)內(nèi)機(jī)組的平穩(wěn)運(yùn)行。建議配置足夠規(guī)模的抽水蓄能等設(shè)施，可優(yōu)化電力系統(tǒng)的組成，理順能源可持續(xù)發(fā)展的循環(huán)機(jī)制。應(yīng)該著重指出：電力系統(tǒng)中各種電源（水電、火電、風(fēng)電、核電、太陽(yáng)能發(fā)電等）要優(yōu)化配置，要在技術(shù)經(jīng)濟(jì)上作整體考慮，并具體考慮各自機(jī)組的運(yùn)行特性曲線，務(wù)求都在較優(yōu)工況下運(yùn)行。

（2）優(yōu)化配置、合理調(diào)度。設(shè)計(jì)、施工、業(yè)主等各方視實(shí)際情況針對(duì)各種能源特點(diǎn)，結(jié)合抽水蓄能，對(duì)電源組成做優(yōu)化配置，合理調(diào)度運(yùn)行，這樣消納清潔能源的效果才能在整個(gè)電網(wǎng)中體現(xiàn)出來。如核電、風(fēng)電和太陽(yáng)能發(fā)電等都有它們各自配套要求和設(shè)施。

（3）加速修建大、中、小型抽水蓄能站，對(duì)高水頭河流梯級(jí)水電站可考慮設(shè)置或部分改用，或預(yù)留可逆式蓄能機(jī)組的可能性，否則會(huì)給增建和擴(kuò)建增加很多困難，如美國(guó)大古力、胡佛等電站；或事后多次擴(kuò)建水泵和可逆式機(jī)組，或至今還在研究利用下游梯級(jí)擴(kuò)建抽水蓄能的可能性。此外，通過發(fā)電和抽水蓄能使上下諸梯級(jí)起到聯(lián)合調(diào)度，可增加總的調(diào)蓄作用，對(duì)水利水電可持續(xù)發(fā)展有利。

（4）抽水蓄能規(guī)劃選點(diǎn)工作，要做到布局合理、規(guī)模適度。在電網(wǎng)中應(yīng)優(yōu)先發(fā)展一些調(diào)節(jié)性能顯著的抽水蓄能，上、下水庫(kù)選擇有利地形使具有較大庫(kù)容。

（5）我國(guó)在20年前建成的水電水利工程已大大超出了原定的設(shè)計(jì)水平年，由于國(guó)民經(jīng)濟(jì)的提高，往往顯出水庫(kù)庫(kù)容和裝機(jī)容量和供水要求偏低。我國(guó)修建大壩達(dá)8萬多座，居世界首位，但水庫(kù)總庫(kù)容僅約6000億m3，僅為美國(guó)和原蘇聯(lián)的一半。故建議在新建、改建、擴(kuò)建中注意考慮增建抽水蓄能和擴(kuò)大水庫(kù)庫(kù)容，以增加電網(wǎng)和水庫(kù)的調(diào)蓄能力。

綜上所述：在當(dāng)前能源發(fā)展新形勢(shì)下，可再生新能源等正在興起，并將逐漸取代當(dāng)前正在發(fā)展的火電和水電。在新、舊能源交替的各個(gè)時(shí)段，要及時(shí)考慮各種電能連同抽水蓄能的優(yōu)化配置、合理調(diào)度運(yùn)行，同時(shí)所在電網(wǎng)還必須具備與各種新舊電能相配套的事故備用容量，以保證安全運(yùn)行并發(fā)揮節(jié)能減排的預(yù)期效果。

[1] 錢正英.中國(guó)水利.北京：中國(guó)水利水電出版社，1989.Qian Zhengying. China Water Resources. Beijing： China Water Conservancy and Hydropower Press，1989.

[2] 潘家錚，何璟.中國(guó)大壩50年.北京：中國(guó)水利水電出版社，2000.Pan Jiazheng，He Jing.50 years Chinese Dam. Beijing： Water Conservancy and Hydropower Press，2000.

[3] 曹楚生.抽水蓄能的開發(fā)模式和電力的發(fā)展.水力發(fā)電，2000（5）：1-3.Cao Chusheng. The Development Ways of Pumped Storage Power Plant and the Power Industry Development. Water Power，2000（5）：1-3.

[4] Cao Chusheng. The Ideas and Exploration Path Soft the Retainable Development of China Small and Medium Water Power. China Small Hydropower Hangzhou Conf，2006，4.

[5] 高蘇杰. 抽水蓄能的責(zé)任[J]. 水電與抽水蓄能. 2015，1（1）：1-7.Gao Sujie. The Responsibility of Pumped Storage[J]. Hydropower and Pumped Storage，2015，1（1）：1-7.

Pumped Storage Benefits to New Energy Consumption

CAO Chusheng
（Tianjin University / China Water Resources Beifang Investigation，Design and Research Co. Ltd. Tianjin 300222，China）

When the operation of hydropower，thermal power，nuclear power and wind power，solar power of the power grids consider combination with the pumped storage station，it will be very beneficial to new energy consumption，energy-saving reduction and environmental protection. But the power grids must have enough storage capacity to deal with the rapid rise of the clean renewable and intermittent energy including wind power，solar power and bioenergy，otherwise large difference between peak load and vale load will affect the smooth running of the power units in the power grids. Therefore distribution sufficient pumped storage station can optimize the composition of the power system and straighten out the cycle mechanism of energy sustainable development.

hydropower； pumped storage； power grids； new energy consumption； sustainable development； energy-saving reduction

TK71

A學(xué)科代碼：480.6030

10.3969/j.issn.2096-093X.2017.03.001

2017-05-01

2017-05-28