部分國(guó)家抽水蓄能項(xiàng)目發(fā)展?fàn)顩r

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部分國(guó)家抽水蓄能項(xiàng)目發(fā)展?fàn)顩r

摘要：隨著間歇性可再生能源(比如風(fēng)能、太陽能)的發(fā)展，世界各國(guó)都面臨著大規(guī)模的能源儲(chǔ)存技術(shù)問題。為了保證電網(wǎng)能夠平穩(wěn)運(yùn)行，抽水蓄能發(fā)電成了能源儲(chǔ)存技術(shù)的首選。對(duì)世界上部分國(guó)家推行的抽水蓄能商業(yè)開發(fā)狀況、美國(guó)為抽水蓄能開發(fā)工作所做的建模研究、巴西對(duì)發(fā)展抽水蓄能的可行性所開展的分析研究工作情況，以及俄羅斯與中國(guó)所簽訂的關(guān)于合作開發(fā)抽水蓄能項(xiàng)目的相關(guān)協(xié)議等情況進(jìn)行了介紹。

關(guān)鍵詞：抽水蓄能水電站；發(fā)展前景；評(píng)估分析；世界

1概述

目前，世界上有一些地區(qū)正在對(duì)抽水蓄能行業(yè)的發(fā)展前景進(jìn)行評(píng)估、分析。這些地區(qū)包括長(zhǎng)期從事水力發(fā)電開發(fā)的主要國(guó)家，比如：美國(guó)、巴西以及俄羅斯等。這些國(guó)家在推廣使用抽水蓄能開發(fā)技術(shù)方面取得了一定的進(jìn)步。

在美國(guó)，水力發(fā)電的潛能是美國(guó)阿貢國(guó)家實(shí)驗(yàn)室(Argonne National Laboratory)的研究焦點(diǎn)。美國(guó)阿貢國(guó)家實(shí)驗(yàn)室報(bào)告表明，需要建立一個(gè)能有助于杠桿作用發(fā)展的工具和市場(chǎng)，尤其是比較先進(jìn)的系統(tǒng)。

最近，在巴西舉辦了一次戰(zhàn)略會(huì)議，以對(duì)國(guó)家對(duì)電網(wǎng)服務(wù)的需求以及抽水蓄能的開發(fā)潛能展開討論。該會(huì)議由巴西北部發(fā)輸電公司(Eletronorte)舉辦，許多設(shè)備制造商及其他一些組織也參加了此次會(huì)議。

在俄羅斯，俄羅斯水力發(fā)電公司(RusHydro)已經(jīng)與中國(guó)電力建設(shè)有限公司(中國(guó)電建集團(tuán))達(dá)成了協(xié)議，共同開發(fā)抽水蓄能工程。該公司還提出了扎戈?duì)?Zagorskaya)2抽水蓄能項(xiàng)目基礎(chǔ)沉降的修復(fù)工作所需的相關(guān)保險(xiǎn)方面的要求。

2美國(guó)開展的研究

相應(yīng)研究表明，抽水蓄能在美國(guó)能源儲(chǔ)存系統(tǒng)中仍占據(jù)著優(yōu)勢(shì)。

據(jù)粗略統(tǒng)計(jì)，美國(guó)約有40座抽水蓄能電站，其總裝機(jī)容量大約為22 GW，而且這些抽水蓄能電站安裝的機(jī)組都為標(biāo)準(zhǔn)的額定轉(zhuǎn)速，均為同步發(fā)電機(jī)組設(shè)備。但是美國(guó)開發(fā)抽水蓄能電站的可能性并不是一成不變的。

為了能及時(shí)地輸送能源，正越來越多地針對(duì)測(cè)試增加容量的范圍和規(guī)模開展研究。

3美國(guó)抽水蓄能建模研究

美國(guó)阿貢國(guó)家實(shí)驗(yàn)室在2014年已經(jīng)發(fā)布了2篇關(guān)于美國(guó)抽水蓄能電站發(fā)展?jié)撃艿难芯繄?bào)告。

第一項(xiàng)研究由阿貢國(guó)家實(shí)驗(yàn)室主導(dǎo)，研究主題為“建模分析美國(guó)先進(jìn)的抽水蓄能價(jià)值”，并在2014年6月提交了最終研究報(bào)告。借助于該項(xiàng)研究，一些團(tuán)隊(duì)于2013～2014年發(fā)表了關(guān)于調(diào)查研究先進(jìn)的抽水蓄能在多方面的價(jià)值報(bào)告，阿貢實(shí)驗(yàn)室對(duì)這些報(bào)告進(jìn)行了歸納總結(jié)。

報(bào)告宣稱，他們的研究發(fā)現(xiàn)能夠支持這些抽水蓄能項(xiàng)目像傳統(tǒng)水力發(fā)電項(xiàng)目一樣作為商業(yè)案例進(jìn)行開發(fā)，因此有助于吸引投資。

與阿貢實(shí)驗(yàn)室一起作為該研究團(tuán)隊(duì)核心成員的還包括：美華集團(tuán)(MWH)、西門子(Siemens)公司、贊普拉能源(Energy Exemplar)以及美國(guó)國(guó)家可再生能源實(shí)驗(yàn)室(NREL)。由行業(yè)協(xié)會(huì)、研究機(jī)構(gòu)和監(jiān)管機(jī)構(gòu)組成的咨詢工作組為該團(tuán)隊(duì)提供咨詢和指導(dǎo)。美國(guó)能源部的節(jié)能和可再生能源辦公室為該研究提供資助。

為了該研究中的建模工作，對(duì)許多可以提供給電網(wǎng)的抽水蓄能參數(shù)，以及在如何利用新技術(shù)來提高這些動(dòng)態(tài)響應(yīng)方面開展了大量研究。這些新技術(shù)包括：可逆機(jī)組(水泵水輪機(jī))的轉(zhuǎn)速變量、三元抽水蓄能系統(tǒng)(利用分開的水力發(fā)電設(shè)備：同軸水輪機(jī)水泵)。

該研究的尋求結(jié)果包括利用中立廠商的方法對(duì)先進(jìn)技術(shù)的影響進(jìn)行建模，對(duì)美國(guó)西部電網(wǎng)在2022水平年的成本/收入進(jìn)行建模。同時(shí)，也扣除了控制因素和不同的時(shí)間段。

近期，也就是在2014年8月份，阿貢國(guó)家實(shí)驗(yàn)室完成了進(jìn)一步的研究報(bào)告，即抽水蓄能發(fā)電：有利于電網(wǎng)的可靠性和可再生能源變量的集成。有研究人員指出，在該報(bào)告中大量引用了先前的報(bào)告內(nèi)容。按照水力發(fā)電監(jiān)管效率法案(2013年)的要求，這份研究報(bào)告應(yīng)屬于技術(shù)審查，是用于為了支持美國(guó)能源部向美國(guó)國(guó)會(huì)介紹抽水蓄能發(fā)電潛能所做的準(zhǔn)備材料。

同時(shí)，在該報(bào)告中還指出，抽水蓄能這種特別先進(jìn)的技術(shù)或許可以成為西部電網(wǎng)輔助服務(wù)的重要組成部分，盡管報(bào)告只考慮了總?cè)萘康?%。

據(jù)說，市場(chǎng)結(jié)構(gòu)調(diào)整將有必要使抽水蓄能電站從其能夠提供的快速、重大支撐和調(diào)峰服務(wù)中更好地實(shí)現(xiàn)商業(yè)效益。該報(bào)告還強(qiáng)調(diào)指出，結(jié)構(gòu)調(diào)整將促進(jìn)類似的升級(jí)和電站商業(yè)運(yùn)行案例的發(fā)展，并提高其商業(yè)收入，從而有助于促進(jìn)投資。

2014年，聯(lián)邦能源調(diào)整委員會(huì)(FERC)給一項(xiàng)試驗(yàn)開了綠燈：為部分水力發(fā)電行業(yè)建立一個(gè)現(xiàn)代化的2 a許可制方法展開研究。研究?jī)?nèi)容主要包括：由FERC提出的閉合回路項(xiàng)目研究(在一個(gè)封閉系統(tǒng)中循環(huán)用水)。

阿貢國(guó)家實(shí)驗(yàn)室在其最后一個(gè)研究報(bào)告中指出：“……研究結(jié)論表明，為新的抽水蓄能機(jī)組的研發(fā)提供進(jìn)一步支持，對(duì)現(xiàn)有機(jī)組速度進(jìn)行調(diào)整和改造，將會(huì)有利于電網(wǎng)運(yùn)行的可靠性，促成可變?cè)偕茉吹拈_發(fā)，從而減少美國(guó)電網(wǎng)的碳排放?！?/p>

報(bào)告在結(jié)尾部分提出了以下幾個(gè)關(guān)鍵步驟。

(1) 研制新工具，以對(duì)將現(xiàn)有抽水蓄能電站轉(zhuǎn)換為可變速式的可行性進(jìn)行評(píng)估；

(2) 調(diào)查市場(chǎng)機(jī)制，以確定抽水蓄能向電網(wǎng)提供所有服務(wù)的準(zhǔn)確補(bǔ)償。

雙軌制問題工具(改造和升級(jí))和機(jī)制(市場(chǎng)規(guī)則)在歐洲正在持續(xù)展開討論并著手進(jìn)行相關(guān)的工作，例如，伊斯特歐(eStorage)的倡議，伊斯特歐已經(jīng)獲得了歐盟的資助。該項(xiàng)工作正由以阿爾斯通(Alstom)為首的聯(lián)盟負(fù)責(zé)實(shí)施，該聯(lián)盟包括法國(guó)電力集團(tuán)(EDF)、比利時(shí)埃利亞公司(Elia)、挪威船級(jí)社(DNV KEMA)、倫敦帝國(guó)學(xué)院(Imperial College)以及Algoe公司，根據(jù)計(jì)劃，將于2017年年底完成該項(xiàng)工作。

阿貢國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的研究人員在報(bào)告的最后指出：盡管存在著一些技術(shù)挑戰(zhàn)和市場(chǎng)壁壘，抽水蓄能已經(jīng)被認(rèn)可的效益早已推動(dòng)了一大波新建項(xiàng)目的浪潮，而且已經(jīng)提出將要新建50座抽水蓄能電站，總裝機(jī)容量將達(dá)40 GW。

4美國(guó)西北水力發(fā)電協(xié)會(huì)開展的研究

西北水力發(fā)電協(xié)會(huì)(NWHA)最近對(duì)西北電力及保護(hù)委員會(huì)的水力發(fā)電(包括抽水蓄能)潛能的規(guī)模進(jìn)行了研究。

該研究于2014年11月發(fā)布了研究報(bào)告，對(duì)2013～2014年期間進(jìn)行的24項(xiàng)研究成果進(jìn)行了審查，按照水力發(fā)電類別進(jìn)行整理，包括抽水蓄能發(fā)電。2007～2014年期間，對(duì)4項(xiàng)關(guān)于抽水蓄能發(fā)電的項(xiàng)目進(jìn)行了研究。

該審查報(bào)告稱，根據(jù)這些研究，可以確定美國(guó)西北太平洋地區(qū)廣泛而變化萬千的水力發(fā)電潛能的范圍。但是值得注意的是，他們沒有對(duì)假定條件、數(shù)據(jù)及適用范圍進(jìn)行完全重疊研究，因此，需要更多的交叉驗(yàn)證來確立其一致性。

研究發(fā)現(xiàn)，對(duì)哥倫比亞河流域的聯(lián)邦電力系統(tǒng)整合風(fēng)電并恢復(fù)運(yùn)行的靈活性來說，抽水蓄能發(fā)電非常重要。盡管已經(jīng)提出將新建更多的抽水蓄能電站，然而，截至目前，該區(qū)域內(nèi)只有一座抽水蓄能電站(該電站為約翰·W·科斯Ⅲ電站，裝機(jī)容量為314 MW，位于大古力，由美國(guó)墾務(wù)局建設(shè))。

該審查報(bào)告用了一個(gè)章節(jié)來介紹抽水蓄能的發(fā)展?fàn)顩r，對(duì)于相關(guān)信息和數(shù)據(jù)進(jìn)行了篩選，在此基礎(chǔ)上得出了結(jié)論。結(jié)論表明，該地區(qū)在不久的將來可以新建3個(gè)總裝機(jī)容量接近3 500 MW的新項(xiàng)目，分別為：JD普爾(JD Pool)項(xiàng)目(裝機(jī)容量為1 500 MW)、斯旺萊克北(Swan Lake North)項(xiàng)目(裝機(jī)容量為1 000 MW)、班克斯萊克(Banks Lake)南項(xiàng)目(裝機(jī)容量為1 040 MW)或者班克斯萊克(Banks Lake)北項(xiàng)目(裝機(jī)容量為1 000 MW)。還有計(jì)劃中的其他一些項(xiàng)目，包括戈登巴特(Gordon Butte)項(xiàng)目(裝機(jī)容量為400 MW)。

根據(jù)FERC的最新(2014年10月1日)數(shù)據(jù)地圖，抽水蓄能工程在美國(guó)西部的應(yīng)用更加廣泛，加利福尼亞州為抽水蓄能發(fā)展頒布的初步許可證的總裝機(jī)容量為9 691 MW、華盛頓州的為5 100 MW、內(nèi)華達(dá)州的為3 650 MW、亞利桑那州的為2 700 MW、猶他州的為2 300 MW、俄勒岡州的為1 400 MW。加利福尼亞州的抽水蓄能類型主要是采用的開放環(huán)路系統(tǒng)，其他州的則主要是采用的閉合回路系統(tǒng)。

5巴西發(fā)展抽水蓄能的可行性

巴西對(duì)發(fā)展抽水蓄能的可行性開展了研究，這是巴西北部發(fā)輸電公司在2014年11月舉辦的研討會(huì)上的焦點(diǎn)。巴西北部發(fā)輸電公司是一家大型公共事業(yè)公司，該公司為巴西聯(lián)邦政府的國(guó)有電力公司的子公司。

水力發(fā)電在巴西的電力行業(yè)中扮演著重要角色，由于巴西對(duì)更大容量的電網(wǎng)支持服務(wù)的需求不斷增長(zhǎng)，會(huì)議的核心內(nèi)容主要是關(guān)注抽水蓄能是否能夠加入發(fā)電體系中。

巴西國(guó)家經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展銀行(BNDES)方面稱，為巴西能源行業(yè)預(yù)測(cè)了一個(gè)更為復(fù)雜的發(fā)電基礎(chǔ)。該銀行強(qiáng)調(diào)，雖然間歇性可再生能源的發(fā)展(比如風(fēng)能、太陽能等)，將會(huì)使更多的熱力發(fā)電廠為電網(wǎng)提供支持，但是水力發(fā)電仍將繼續(xù)扮演主角兒。

將能源行業(yè)作為其最新投資前景，即2015～2018年行業(yè)前景與投資前景的一部分進(jìn)行探討。BNDES指出，由于有些地方的許多水電開發(fā)方案受到河流流量的限制，因而水力發(fā)電所能做的貢獻(xiàn)也就有限，在這些地方，越來越多的資金開始投向間歇性可再生能源行業(yè)。銀行方面稱，電網(wǎng)公司可能會(huì)尋求更多燃?xì)獍l(fā)電廠來獲得電網(wǎng)所需的支撐。

據(jù)稱，水力發(fā)電行業(yè)投資被預(yù)測(cè)高達(dá)563億雷亞爾(約合194億美元)，或者占2015～2018年期間預(yù)計(jì)發(fā)電總資產(chǎn)1 188億雷亞爾(約合384億美元)的47%。銀行方面補(bǔ)充道，BNDES已經(jīng)在將2022年之前完工的項(xiàng)目納入其研究中。

作為對(duì)照，同時(shí)期的風(fēng)能和太陽能的投資預(yù)計(jì)分別為355億雷納爾(約合121億美元)和66億雷納爾(約合23億美元)。

目前尚未獲得抽水蓄能方面的相關(guān)數(shù)據(jù)，但是已經(jīng)在對(duì)能源與水力發(fā)電供應(yīng)鏈的可行性開展研究。

研討會(huì)由巴西北部發(fā)輸電公司于2014年年末在巴西利亞舉辦。會(huì)議吸引了許多來自歐洲國(guó)家的業(yè)界代表，以探討抽水蓄能發(fā)電的發(fā)展機(jī)遇。

此次研討會(huì)的贊助商中也包括設(shè)備制造商，比如：福伊特(Voith)、安德里茨(Andritz)、阿爾斯通、阿西布朗勃法瑞(ABB)公司以及通用電氣(GE)公司，同時(shí)也包括公共事業(yè)公司，比如：法國(guó)電力公司(EDF)、巴西國(guó)有能源研究與設(shè)計(jì)公司-能源研究公司(EPE)。

此外，在此次研討會(huì)上，巴西國(guó)家電力調(diào)度中心(ONS)巴西礦業(yè)與能源部(MME)做了專題報(bào)告。

研討會(huì)議題的重點(diǎn)包含討論界定正確的監(jiān)管和市場(chǎng)框架來促進(jìn)抽水蓄能投資的方式。該議題具有足夠的吸引力來吸引電廠業(yè)主、投資者、支持者以及資助人。

6俄羅斯與中國(guó)簽訂合作開發(fā)協(xié)議

2014年年末，俄羅斯水力發(fā)電公司通過與中國(guó)電力建設(shè)有限公司(中國(guó)電建集團(tuán))簽訂協(xié)議，來促進(jìn)其抽水蓄能裝機(jī)容量的發(fā)展。為此，2家公司還成立了合資公司，在合資公司中，俄羅斯水力發(fā)電公司擁有51%的股份，為控股方；中國(guó)電建集團(tuán)占49%的股份。

在簽署協(xié)議時(shí)，2家公司同意其新成立的合資公司開始進(jìn)行俄羅斯水力發(fā)電公司旗下的列寧格勒(leningradskaya)抽水蓄能項(xiàng)目開發(fā)的前期工作，該項(xiàng)目位于圣彼得堡(ST Petersburg)附近。然后，有可能繼續(xù)合作開發(fā)俄羅斯的其它抽水蓄能項(xiàng)目。

列寧格勒抽水蓄能電站的裝機(jī)容量為1560MW(僅為發(fā)電模式)，并且按照“設(shè)計(jì)、采購(gòu)、施工”的EPC模式建設(shè)。合資公司的協(xié)議允許中國(guó)電建集團(tuán)組建財(cái)團(tuán)和中國(guó)會(huì)計(jì)事務(wù)所。

俄羅斯水力發(fā)電公司稱，列寧格勒抽水蓄能電站的初步投資估計(jì)為1 380億盧布(約合22.5億美元)，其中大部分投資(高達(dá)75%)由中國(guó)和俄羅斯籌集。俄羅斯水力發(fā)電公司的首席執(zhí)行官D.葉夫根尼(Evgeny Dob)在一份聲明中稱：“該協(xié)議的簽署，是俄羅斯與中國(guó)合作中一個(gè)重要的里程碑，為俄羅斯能源行業(yè)引進(jìn)了中國(guó)的投資、技術(shù)、人才”。他還補(bǔ)充道：“我們堅(jiān)信這項(xiàng)合作將會(huì)為合作伙伴創(chuàng)造價(jià)值，并造福俄羅斯電力行業(yè)，開發(fā)運(yùn)行方式靈活的抽水蓄能電站發(fā)電，是提高俄羅斯能源系統(tǒng)和電力供應(yīng)可靠性的關(guān)鍵”。

中國(guó)電建集團(tuán)董事長(zhǎng)范集湘表示，中國(guó)電建集團(tuán)高度重視俄羅斯電力、基礎(chǔ)設(shè)施以及公路設(shè)施的發(fā)展，如今，中國(guó)與俄羅斯2國(guó)最大的公司(中國(guó)電建集團(tuán)和俄羅斯水力發(fā)電公司)共同努力，來推進(jìn)俄羅斯最大的抽水蓄能電站的建設(shè)。

該協(xié)議為俄羅斯水力發(fā)電公司與中國(guó)電建集團(tuán)在最近洽談的兩大戰(zhàn)略協(xié)議之一。另一項(xiàng)協(xié)議(與抽水蓄能無關(guān))是與中國(guó)長(zhǎng)江三峽集團(tuán)公司合作開發(fā)俄羅斯遠(yuǎn)東地區(qū)的防洪發(fā)電項(xiàng)目，特別是開發(fā)阿穆爾(Amur)河流域。這項(xiàng)合作也是按照合資公司的形式進(jìn)行。

7扎戈?duì)?2抽水蓄能項(xiàng)目的修復(fù)與改造

目前，已經(jīng)有2/3的保險(xiǎn)公司同意為俄羅斯水力發(fā)電公司屬下的扎戈?duì)?2抽水蓄能建設(shè)項(xiàng)目(裝機(jī)容量為840 MW)的地基沉降修復(fù)工作支付賠付款。

最近，俄羅斯水力發(fā)電公司預(yù)計(jì)，電站的試運(yùn)行工作將分為2個(gè)階段實(shí)施：第1階段計(jì)劃在2017年；第2階段在2018年。

俄羅斯水力發(fā)電公司稱，電站設(shè)計(jì)方JSC水利研究所(JSC Institute hydroproject)已經(jīng)為修復(fù)工作設(shè)計(jì)了多個(gè)備選方案。該公司與拉米耶國(guó)際公司(Lahmeyer International)及其他各方一起，將共同審查備選方案。同時(shí)表示，在廠房結(jié)構(gòu)下部進(jìn)行補(bǔ)償灌漿是最可取的選擇方案。

該電站位于莫斯科州的謝爾吉耶沃地區(qū)(Sergievo-Posadskiy Distirct Moscow region)，目前正在改造中。在其施工接近完工的時(shí)候，該電站廠房的基礎(chǔ)于2013年9月份遭受破壞。

俄羅斯水力發(fā)電公司在2015年2月末曾經(jīng)聲稱：“阿爾法保險(xiǎn)公司(AlfaStrakhovanie)和Sogaz保險(xiǎn)公司已分別認(rèn)定該事故為‘應(yīng)保險(xiǎn)的事件’，保險(xiǎn)公司將會(huì)在分析項(xiàng)目文件并評(píng)估修復(fù)工作預(yù)算后給予賠付”?！暗?家保險(xiǎn)公司—Ingosstrakh保險(xiǎn)公司，也已經(jīng)決定對(duì)保險(xiǎn)的合法性進(jìn)行評(píng)估以及開展可能的賠付工作”。俄羅斯水力發(fā)電公司補(bǔ)充道。

扎戈?duì)?2抽水蓄能項(xiàng)目一期工程原計(jì)劃于2012年年末進(jìn)行試運(yùn)行，雖然協(xié)議對(duì)并網(wǎng)發(fā)電有一定靈活性而免于處罰，2012年年末的試運(yùn)行也獲得了成功，但是并網(wǎng)工作則被推遲到了一期工程上線之后。

然而，下庫(kù)沒有被發(fā)現(xiàn)的滲漏已經(jīng)破壞了電站廠房的部分基礎(chǔ)、廠房結(jié)構(gòu)右側(cè)出現(xiàn)了下沉，而且廠房本身也被淹沒，因此，不得不進(jìn)行人員疏散和撤離。

滲漏的產(chǎn)生歸因于伸縮縫被破壞和未完建的壓力鋼管取水口。在進(jìn)一步地調(diào)查工作中，通過鉆孔檢查發(fā)現(xiàn)了沖腔。

已經(jīng)有2個(gè)調(diào)查組對(duì)廠房基礎(chǔ)遭受的破壞情況展開了調(diào)查。其中一個(gè)調(diào)查組由俄羅斯水力發(fā)電公司負(fù)責(zé)，另一個(gè)則由俄羅斯聯(lián)邦生態(tài)、技術(shù)和原子能監(jiān)督局(Rostekhnadzor)牽頭。盡管規(guī)劃工作始于1990年，但該項(xiàng)目于2007年才獲得審批。俄羅斯水力發(fā)電公司于2010年收購(gòu)了設(shè)計(jì)方——JSC水利研究所。

該電站的初步加固工作已于2014年完成，但項(xiàng)目的主要修復(fù)工作仍還在進(jìn)行中。

(周榮胡平編譯)

發(fā)展動(dòng)態(tài)

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：中圖法分類號(hào)：TV743A

文章編號(hào)：1006-0081(2015)11-0017-04

收稿日期：2015-09-23