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抽水蓄能 - 新型电力系统下重要的调理器
2023-02-15
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近些年全球应对气候变革，我国为了实现“双碳”目标，可再生能源发电规� ？焖偬嵘�，能源转型生长成为未来趋势，其中电力体系的稳定性和灵活性将是转型的焦点，而储能系统建设便成为要害因素。
抽水蓄能作为储能系统的重要形式之一，技术成熟，经济性优，可以有效提升电力系统的灵活调理能力，有利于实现新能源大规模宁静可靠替代的优势。结合我国能源资源条件，抽水蓄能电站将是目前及未来一段时间内构建以新能源为主体的新型电力系统的重要手段。
抽水蓄能的基来源理
抽水蓄能的运行原理是利用水作为储能介质，通过电能与势能相互转化，实现电能的贮存和治理。在电力负荷低谷期将水从下水库抽到上水库，将电能转化成水的势能贮存起来，在电力负荷岑岭期，释放上水库中的水发电，将水的势能重新转化为电能。抽水蓄能技术成熟、使用经济、运行环保，是当今世界最具经济性的大规模储能方法。
抽水蓄能电站与一般水电站相比的区别：
1. 1.抽水蓄能电站不需要连续的上游来水，只需要使用发电岑岭时富足的电能，将水从下水库抽到上水库，再在低谷时将水泻下，即可通过和古板水电站完全相同的发电方法进行发电。
2. 2.抽水蓄能电站所消耗的水量，也只要满足库内蒸发损耗即可，无需依赖连续上游来水，因此在选址上比古板水电站越发便捷。
抽水蓄能的作用
因抽水蓄能电站具有技术成熟、效率高、容量大、寿命长、储能周期不受限制、选址相对容易等特点，可以在电力系统中发挥双向调峰、调频、调相、旋转备用、黑启动等功效，有效提升电网运行的宁静性和经济性�；谏鲜鎏氐�，抽水蓄能电站的功效主要体现为包管大电网宁静、调峰填谷优化电力系统性能、配套新能源及核电有利增进消纳。
抽水蓄能的生长历程
抽蓄在外洋的生长历史
世界上第一座抽水蓄能电站于1882年降生在瑞士，较具规模的开发始于20世纪50年代，国际上的生长主要经历了四个阶段。
第一个阶段：20世纪上半叶，此时抽水蓄能电站生长缓慢，以蓄水为主要目的，主要用于调理通例水电站发电的季节不平衡性，大多是汛期蓄水，枯水期发电。
第二个阶段：20世纪60～80年代，美国、西欧、日本等兴旺国家和地区陆续建造了大宗核电站，带来了较大的调峰需求。为配合核电运行，这一时期建设了较多的抽水蓄能电站，两者的建设近似坚持“同步”的节拍。因此，这是抽水蓄能建设蓬勃生长的黄金时期，抽水蓄能电站主要担负调峰和备用功效。
第三个阶段：20世纪90年代至21世纪初，抽水蓄能电站生长进入了成熟期，增长速度开始放缓，这并非由于合适的水文资源开发殆尽，而是兴旺国家经济增速大大放缓，导致电力负荷增长放慢；同时，天然气管网迅速生长，液化天然气（LNG）和液化石油气（LPG）电站快速增加，也挤占了部分抽水蓄能电站的生长空间。
第四个阶段：21世纪初至今，随着新能源的快速生长，抽水蓄能电站因其灵活调理特性，成为了包管风电、太阳能等不可控新能源发电的重要手段，抽水蓄能电站的计划建设又一次进入各主要国家决策者视野。
抽蓄在中国的生长历史
我国抽水蓄能电站起步较晚，生长始于20世纪60年代后期。1968年，河北岗南水库电站装置了一台容量1.1万千瓦的进口抽水蓄能机组；1973年和1975年，北京密云水库白河水电站划分改建并装置了两台天津发电设备厂生产的1.1万千瓦抽水蓄能机组，总装机容量2.2万千瓦。这两座小型混淆式抽水蓄能电站的投运，标记着我国抽水蓄能电站建设拉开序幕。
20世纪70年代之前，我国抽水蓄能一直处于探索与试验中。80年代后，经济的快速生长带来了电力需求的提升，核电站的规�；ㄉ栌执呱说缌┯Σ嗟骼砟芰θ狈Φ奈侍�，调峰需求逐步明显，推动了抽水蓄能电站的建设生长。2000年后，电力负荷迅速增长，调峰需求加大，抽水蓄能建设也随之加速，2000-2010年全国新投运抽水蓄能电站8990MW，2011-2020年新投运规模增长至16980MW，工业也逐渐成熟。
截至2020年底，全球已投运的抽水蓄能装机为1.725亿千瓦，其中中国抽水蓄能装机抵达3149万千瓦，占比凌驾18%，位居世界第一。
双碳时代开启，抽水蓄能将迎来其黄金生长期
截至2020年年底，中国新能源装机容量已达5.3亿千瓦，占全球新能源装机总量的比重已凌驾三分之一。凭据“双碳”目标计划，到2030年，中国风电、光伏装机容量将抵达12亿千瓦以上。到2035年，中国电力系统最大峰谷差预计将凌驾10亿千瓦。由于新能源具有显著的随机性、波动性的特点，大规� ？⑿履茉葱枰痪岣叩缌ο低车钠胶獾骼砟芰�，以及对新能源消纳能力，以包管电网宁静稳定运行，这就需要依靠能够储能的双向调峰电源。抽水蓄能是目前公认的最宁静、最稳定、最成熟、最环保、最经济的储能方法，具有储能容量大、储放效率高、运行灵活、反应迅速等特点，能够与新能源形成良好互补。2021年8月，国家能源局宣布《抽水蓄能中恒久生长计划（2021-2035年）》。该文件指出，目今我国正处于能源绿色低碳转型生长的要害时期，风电、光伏发电等新能源大规模高比例生长，对调治电源的需求越发迫切，以新能源为主体的新型电力系统对抽水蓄能生长提出更高要求。凭据计划，到2025年，抽水蓄能投产总规模较“十三五”翻一番，抵达62GW以上；到2030年，抽水蓄能投产总规模较“十四五”再翻一番，抵达120GW左右。国际可再生能源署(IRENA)的相关研究也反应了世界各国的抽水蓄能建设意向，IRENA展望报告《电力贮存与可再生能源：2030年的本钱与市场》的基本预测情景中提出，到2030年，抽水蓄能装机增长幅度约为40%～50%。
结语
抽水蓄能电站是建设现代智能电网新型电力系统的重要支撑，将是构建清洁低碳、宁静可靠、智慧灵活、经济高效新型电力系统的重要组成部分。
END
参考资料：
抽水蓄能中恒久生长计划（2021—2035年）（来源：国家能源局）
能源科技热词：抽水蓄能（来源：国家能源局）
抽水蓄能简史：从蹒跚起步到万亿风口（来源：能源研究院，中国水力发电工程学会）
抽水蓄能：电网灵活性“王者”，黄金生长期或已至（来源：中金研究）
《新型电力系统场景下抽水蓄能的应用探讨》（2021），（来源：中金公司研究部，王磊等）
抽水蓄能生长历史与现状（来源：微信民众号“电价研究前沿” 作者：陈龙翔）
中国未来电力系统：抽水蓄能发电将占据要害职位（来源：董秀成闲说能源）
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