抽水蓄能電站綜合評價研究及問題分析

(華北水利水電大學電力學院，河南 鄭州 450045)

0 引言

電力商品從生產(chǎn)、輸送，最后到消費者使用，幾乎同時發(fā)生，電力的需求也在1 d之內(nèi)有很大的波動，有時用電低谷期電量不到高峰電量的一半。因此，儲能成為電力系統(tǒng)不可或缺的一部分，成為智能電網(wǎng)、可再生能源高占比能源系統(tǒng)、能源互聯(lián)網(wǎng)的重要組成部分和關(guān)鍵支撐技術(shù)。抽水蓄能是全球裝機規(guī)模最大的儲能技術(shù)，也是目前發(fā)展最為成熟的儲能技術(shù)。

1 蓄能電站國內(nèi)外發(fā)展狀況

抽水蓄能電站已有130多年建設歷史，1882年第一座抽水蓄能興建于瑞士蘇黎世。1950年以前，抽水蓄能電站的建設主要集中在西歐少數(shù)國家，目的是汛期蓄水，枯期發(fā)電，輔助調(diào)節(jié)常規(guī)水電發(fā)電的季節(jié)性不平衡，因此發(fā)展十分緩慢。從20世紀50年代開始，由于電力負荷的波動幅度不斷增加，調(diào)節(jié)峰谷負荷的任務日趨迫切，抽水蓄能電站的發(fā)展進入起步階段，各國的電力系統(tǒng)得到迅速發(fā)展，抽水蓄能電站開始承擔調(diào)峰、調(diào)頻等動態(tài)任務，顯示出其在電力系統(tǒng)中不可替代的重要作用。到1990年，全球抽水蓄能裝機容量從3.5 kW×106kW增加到8.3 kW×107kW。到2010年，已達1.35 kW×108kW，繼續(xù)保持較快增長。

我國在20世紀60年代后期開始對抽水蓄能電站研究、開發(fā)和使用，主要解決電力系統(tǒng)中遇到的調(diào)峰問題。1968年建成的崗南小型混合式抽水蓄能電站標志著我國拉開了建設抽水蓄能電站的序幕[1]。20世紀80年代中后期，抽水蓄能電站的建設步伐開始加快。1992年，潘家口混合式抽水蓄能電站投入運行，迎來我國抽水蓄能電站建設的第一次高潮。20世紀90年代，隨著國民經(jīng)濟快速發(fā)展，先后興建了廣蓄一期、北京十三陵、浙江天荒坪等幾座大型抽水蓄能電站?！笆濉逼陂g，又相繼開工了張河灣、西龍池、白蓮河等一批大型抽水蓄能電站。國家“十三五”規(guī)劃要求我國加快抽水蓄能電站建設，并明確“十三五”期間新開工抽水蓄能容量6 000萬kW左右，到2020年運行裝機容量達到4 000萬kW，并預計在2025年達到9 000萬kW。

2 抽水蓄能電站的作用和特征

抽水蓄能電站作為電網(wǎng)綜合輔助管理工具，以水能轉(zhuǎn)換為載體，通過提供系統(tǒng)儲能服務和多工況調(diào)度運行，在電網(wǎng)中承擔調(diào)峰填谷、調(diào)頻、調(diào)相、備用、黑啟動等任務[2]，是現(xiàn)代電力系統(tǒng)重要的穩(wěn)壓器、調(diào)節(jié)器和存儲器，在電網(wǎng)安全、穩(wěn)定和經(jīng)濟運行中發(fā)揮重要作用。

1)在技術(shù)方面。抽水蓄能電站既是負載又是電源，可在泵和發(fā)電機之間隨時轉(zhuǎn)換，抽水蓄能電站是負載調(diào)節(jié)的最佳工具，具有靈活的操作模式；抽水蓄能電站是電力轉(zhuǎn)換和儲備的工具，也是目前儲能的最佳工具，可以有效地調(diào)節(jié)電力系統(tǒng)在發(fā)電和利用中的動態(tài)平衡。

2)在經(jīng)濟方面。電站的運行可以使電網(wǎng)的所有參與者受益，例如發(fā)電公司，輸電和配電公司以及電力客戶；沒有實行峰谷和輔助服務價格，無法準確測量抽水蓄能電站帶來的經(jīng)濟價值，因此需要正確反映電站提供服務的成本，并給予合理的經(jīng)濟補償。

3 抽水蓄能電站綜合評價的必要性和意義

抽水蓄能電站綜合評價是以事實為依據(jù)，將抽水蓄能電站的建設效果與抽水蓄能電站項目決策之初的預定目標進行獨立、公正、客觀、科學地全面評價，分析在建設中出現(xiàn)的各種問題和影響效果，并分析其產(chǎn)生的原因，制定對策，為下次項目建設積累有參考價值的經(jīng)驗，從而提高企業(yè)的項目決策水平和工程整體效益。

3.1 抽水蓄能電站綜合評價的必要性

1)及時反饋建設信息，加強監(jiān)督管理。綜合評價對于電站施工管理工作具有監(jiān)督和約束作用。通過綜合評價檢查項目的進度、投資和質(zhì)量的績效，并以此提出獎罰依據(jù)，可促進工程建設的科學性和合理性。

2)提高設計水平。綜合評價可以總結(jié)失敗設計的經(jīng)驗，為下一次同類設計提供參照和依據(jù)，提高設計水平，為設計創(chuàng)新打下堅實基礎。

3)提高項目管理和決策水平。綜合評價實際上是對項目建設結(jié)果的整體反饋，建設和運行過程中的管理經(jīng)驗，可以有效的提升業(yè)主工程管理和運營水平，及時采取措施，調(diào)整資源分配，確保電站發(fā)揮效益，帶來更多的經(jīng)濟效益。

4)提高項目透明度。綜合評價將提高項目實施過程的透明度，滿足社會民眾關(guān)切的需要，產(chǎn)生對項目實施有利的社會環(huán)境。

3.2 抽水蓄能電站綜合評價的意義

1)從理論意義上來講，通過研究抽水蓄能電站綜合評價，綜合考慮各方面的可能影響因素，為其提供發(fā)展的建議，為我國抽水蓄能電站的發(fā)展和完善提供更好的理論借鑒[3]。

2)從現(xiàn)實意義上來講，對抽水蓄能電站進行綜合評價研究，并將研究成果應用到實踐中，實現(xiàn)理論與實踐更好地結(jié)合，改善我國抽水蓄能電站的管理與運行水平，發(fā)揮出抽水蓄能電站的應有作用，彌補可能出現(xiàn)的各種突發(fā)問題帶來的電力供應的短缺，為國民經(jīng)濟的發(fā)展做出更多的貢獻，為人民生活帶來更好的電力保障，更好地推動抽水蓄能行業(yè)的發(fā)展。

4 抽水蓄能電站綜合評價研究現(xiàn)狀

20世紀60年代，國外開始對抽水蓄能電站的經(jīng)濟效益進行簡單的定性研究。隨著計算機模擬的引入，1984年在美國“蓄能電站運行動態(tài)效益”國際研討會開始了抽水蓄能電站動態(tài)效益進行定量評價的關(guān)鍵一步，實現(xiàn)了抽水蓄能電站評價質(zhì)的飛躍。美國電力研究院和麻省理工學院首次將抽水蓄能電站的動態(tài)效益運用定量指標進行表述，分為旋轉(zhuǎn)備用、調(diào)頻、負荷跟蹤、同步調(diào)相、增加系統(tǒng)可靠性和滿足爬坡效益6個方面。孟亞敏和孫薇[1]從經(jīng)濟效益、電網(wǎng)效益、社會效益以及環(huán)境效益等4個方面構(gòu)建了抽水蓄能評價指標體系。顧曉亮[4]分別從靜態(tài)、動態(tài)及環(huán)境效益3個方面構(gòu)建了抽水蓄能電站的評價指標體系和效益評價屬性識別模型，為評估抽水蓄能電站效益提供了參考依據(jù)。

但是，當前抽水蓄能電站評價研究主要是對電站某方面進行評價分析，涵蓋范圍小、不充分，研究方法與指標體系也不完善，沒有形成系統(tǒng)的研究體系和理論框架。

5 對策分析

抽水蓄能行業(yè)將面臨著巨大的發(fā)展機遇，對其進行綜合評價研究具有現(xiàn)實意義。

1)對不同綜合評價方法進行對比分析，主、客觀權(quán)重分別選擇合適評價方法，評價結(jié)果注意對比，增加說服力。

2)綜合抽水蓄能電站各方面因素，廣泛收集電站數(shù)據(jù)，構(gòu)建較為合理的抽水蓄能電站綜合評價模型。

3)結(jié)合抽水蓄能電站的預可研報告進行對比，對電站的建設、運行提出建設性意見。