抽水蓄能電站：電力系統(tǒng)超級(jí)“充電寶”

李耕拓

日前，湖南省衡陽市兩個(gè)大型抽水蓄能電站——衡南大王廟抽水蓄能電站、常寧抽水蓄能電站，先后通過國(guó)家相關(guān)單位的審核，即將開工建設(shè)。

可能會(huì)有不少人提出這樣的疑問：什么是抽水蓄能電站？抽水蓄能電站設(shè)有上、下兩個(gè)水庫，在用電低谷時(shí)將下水庫的水抽取儲(chǔ)存到上水庫中，在用電高峰時(shí)再?gòu)纳纤畮旆潘l(fā)電，以補(bǔ)充電力不足，用來解決用電峰谷差過大造成的“高峰不夠用，低谷用不完”的問題。

作為利用水力能源的一種重要方式，抽水蓄能電站就像電力銀行一樣，能儲(chǔ)電發(fā)電，轉(zhuǎn)換效率可達(dá)75％甚至更高，即用4度電抽上去的水能發(fā)3度電甚至更多。這如同用4個(gè)蘋果去換人家3個(gè)同樣的蘋果，這看起來有點(diǎn)吃虧，但實(shí)際上是3大于4，因?yàn)樾钏玫氖堑凸入?，而發(fā)出的是高峰電。所以，建抽水蓄能電站就是用4個(gè)蘋果換取3個(gè)蘋果的好買賣。這是因?yàn)殡娏Φ纳a(chǎn)和消費(fèi)是同步完成的，通常很難用其他方法儲(chǔ)存，剩余的電力如果不這樣利用就會(huì)化為烏有，所以建設(shè)抽水蓄能電站是很劃算的。

抽水蓄能電站有不少優(yōu)點(diǎn)，如建設(shè)費(fèi)用低，而且不受河流地域限制，可建在用電中心區(qū)域附近，有利于減少電能輸送的損失。特別是啟動(dòng)迅速，運(yùn)行靈活、可靠，適合承擔(dān)調(diào)頻、調(diào)相、事故備用等任務(wù)。水也可以反復(fù)利用，降低了電網(wǎng)成本，因此對(duì)我國(guó)特高壓、智能電網(wǎng)的發(fā)展、穩(wěn)定安全運(yùn)行有著重要意義。如出現(xiàn)意外或緊急事故全部瓦解時(shí)，抽水蓄能電站從啟動(dòng)到滿負(fù)荷運(yùn)行只需一兩分鐘，由抽水運(yùn)行轉(zhuǎn)換到發(fā)電工況僅需三四分鐘，而起用火電時(shí)間要長(zhǎng)得多?？傊?，抽水蓄能電站是現(xiàn)代電網(wǎng)的“快速反應(yīng)部隊(duì)”，如果把儲(chǔ)能比作電力系統(tǒng)的“充電寶”，那么抽水蓄能電站相當(dāng)于便宜、環(huán)保又安全的超級(jí)“充電寶”。

世界上最早的抽水蓄能電站，是1882年建于瑞士蘇黎世的奈特拉抽水蓄能電站，起初發(fā)展緩慢，直到20世紀(jì)六七十年代后才得以迅速發(fā)展。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，現(xiàn)在世界上抽水蓄能電站有400多座，總裝機(jī)容量在1億千瓦以上。世界上許多發(fā)達(dá)國(guó)家，如美國(guó)、英國(guó)、法國(guó)、意大利、日本等，很早就興建了不少大型的抽水蓄能電站。這類電站占發(fā)達(dá)國(guó)家電站總數(shù)10％～15％，在法國(guó)更高達(dá)19%。國(guó)外抽水蓄能電站的迅速發(fā)展不僅表現(xiàn)在數(shù)量和容量上，還表現(xiàn)在電站的類型及調(diào)節(jié)性能方面更加多樣。

我國(guó)能源長(zhǎng)期緊張，因此抽水蓄能電站的發(fā)展有很大的潛力。我國(guó)抽水蓄能電站建設(shè)始于20世紀(jì)70年代后期，起步較晚，但起點(diǎn)較高，現(xiàn)在已處于世界一流水平。到2022年10月，我國(guó)在建、在運(yùn)的抽水蓄能電站有70座，單個(gè)抽水蓄能電站裝機(jī)容量以及全國(guó)裝機(jī)總量均位居世界首位。

我國(guó)現(xiàn)有兩座并列為世界第二大的抽水蓄能電站——廣東省的廣州抽水蓄能電站、惠州抽水蓄能電站，總裝機(jī)容量均為240萬千瓦，僅次于美國(guó)1985年建成的裝機(jī)容量300.3萬千瓦的巴斯康蒂抽水蓄能電站。

目前，我國(guó)在建的江西靖安洪屏抽水蓄能電站，總裝機(jī)容量也達(dá)到240萬千瓦。工程分兩期建設(shè)，一期工程裝機(jī)容量為120萬千瓦，已于2016年建成投產(chǎn)。在建的河北省承德市豐寧抽水蓄能電站更是巨無霸，總裝機(jī)容量360萬千瓦，全部建成后將成為世界上最大的同類電站。電站分兩期開發(fā)，一期工程180萬千瓦機(jī)組已于2021年12月30日正式投產(chǎn)發(fā)電，隨后就服務(wù)于北京冬奧會(huì)的綠電供應(yīng)。

不過，我國(guó)抽水蓄能電站的裝機(jī)容量占國(guó)內(nèi)電源總裝機(jī)容量比例僅約1.5％，與發(fā)達(dá)國(guó)家和地區(qū)4％～8％的水平還有很大差距。為此，國(guó)家能源局2021年9月印發(fā)了《抽水蓄能中長(zhǎng)期發(fā)展規(guī)劃（2021～2035年）》，到2025年抽水蓄能投產(chǎn)總規(guī)模較“十三五”翻一番，到2030年抽水蓄能投產(chǎn)總規(guī)模再翻一番。簡(jiǎn)單估算，未來15年我國(guó)抽水蓄能裝機(jī)將迎來約10倍的增長(zhǎng)，為我國(guó)經(jīng)濟(jì)向穩(wěn)向好提供更加可靠的動(dòng)力。