主题：转：抽水蓄能与风电互补的探讨

张乐平 宋 臻（西北勘测设计研究院）
摘 要：论述抽水蓄能与风电两种电源各自特性以及互补的必要性、可行性。从电力市场需求角度论述二者互补对优化电源结构，适应电力市场用户需求，改善电网运行环境，提高供电质量、安全保证率、经济效益等方面的作用。
关键词：抽水蓄能 风电 互补 探讨

1 我国能源发展形势

到2005年底，我国常规水电装机达到11430亿kW，抽水蓄能达到627万kW，风电突破100万kW。现在的能源供给70%是靠煤，而煤炭中的60%又用来发电，煤电占全国电力的70%以上。目前这样的电源结构对国家的资源、运输、环保以及煤矿生产安全都造成了很大的压力。为进一步优化电源结构、缓解相关压力，2005年国家用于可再生能源投资60亿美元，居全球首位。可再生能源法已于2006年1月1日起正式实行，显示了我国发展可再生能源的决心。要实现2020年的发展目标，大约需要2000亿美元的投资，并以目前12倍的速度发展可再生能源，且形成可再生能源技术的成熟市场。

我国清洁可再生能源种类很多，但近期可以规模开发的，仅有常规水电、抽水蓄能和风电。根据有关规划研究成果，2010年水电装机要达到1.94亿kW，占全国装机容量的26%，占其技术可开发量的35%，2015年装机容量达到2.7亿kW、2020年达到3.28亿kW，均占全国电力装机的28.6%，达到其技术开发量的50～60%；抽水蓄能2005年装机达到627万kW，2010年达到1800万kW，2015年装机规模达到3400万kW，2020年达到5000万kW；2005年风电装机达到100万kW，2010年达到500万kW，2015年达到1500万kW，2020年达到3000万kW。

抽水蓄能电站利用水作为载体进行能量转换，可以提高电力系统内火电、核电、风电等电源的利用率，从而达到降低成本提高整个电力系统效益的目的。抽水蓄能电站为电力系统带来的高效、安全、稳定和经济性效果，正逐步为世界各国所认可，在我国新能源建设和可持续发展中的重要作用也逐步显现出来。

2 抽水蓄能电站特点及开发现状

随着可再生能源法的实施，尤其是电力系统中风电比重的加大，抽水蓄能电站在以火电为主或水电比重虽大而调节性能差的电网中存在的必要性更为突出，其作用也将越来越明显。抽水蓄能电站是一种特殊形式的水电站，它既是电源点，又是负荷。抽水蓄能电站是世界公认的可靠调峰电源，启动迅速、爬坡卸荷速度快、运行灵活可靠，既能调峰又可填谷。并能很好地适应电力系统负荷变化，改善火电、核电机组运行条件，其快速转变的灵活性可弥补风力发电的随机性和不均匀性，不仅可以打破电网规模对于风电容量的限制，为大力发展风电创造条件；而且可为电网提供更多的调峰填谷容量和调频、调相、紧急事故备用电源，提高供电可靠性和经济效益。

抽水蓄能的调峰填谷作用和灵活的快速启停特性，在保障系统安全与提高供电质量的同时，可有效降低系统旋转备用容量和吸收低谷负荷而达到降低系统能耗的作用，有效提高系统运行水平与环保性能。抽水蓄能以其独有的技术属性，在通过对电力系统安全性、经济性与环保型贡献的同时，充分体现其社会价值。可以说，抽水蓄能与风电互补运行是构建绿色电力体系有效的手段之一。

作为特殊形式的水电站——抽水蓄能电站，不改变河水的流向，不改变下游的生态环境，基本不破坏地面自然景观，除了坝和水库以外，所有的设施都尽可能设置在地下。此外，为了减少破坏地面植被，筑坝材料尽可能在库内淹没区开挖，并尽可能做到挖填平衡。在环境保护日益重要的今天，减轻工程对环境的不利影响，已成为工程建设的重要方面。新建的抽水蓄能电站在设计施工中满足工程要求的同时，还可以结合旅游景观需求建设，使工程建设和环境建设同步完成，完建一项工程开发一处旅游景点，这在国内外抽水蓄能中已累见不鲜。

我国目前已、在建的抽水蓄能电站总装机容量为1557万kW。福建、重庆、四川、西北等电网尚无已、在建抽水蓄能电站。

3 风电特点及开发现状

风是空气流动的现象，是一种天然的用之不尽的清洁再生能源。具有不污染环境，没有燃料运输、废料处理等问题，而且建设周期短，运行管理方便，但目前由于机组基本依赖进口、工程造价高、电力保障程度底，与常规能源相比目前仍处于不利的地位。利用风能发电在国外起源于20世纪70年代，其技术成熟于80年代。90年代以后，风电进入到大发展阶段，单机容量兆瓦级风电设备已投入商业化运行，投资主体也发生了较大的变化，国家、地区、电力部门、金融机构、国际财团和企业集团等纷纷筹资用于风电的开发建设，使全世界的风电快速增长。2005年，全球风能市场再创纪录，新增装机容量1176.9万kW，目前，全球风能发电总装机容量达5932.2万kW，比2004年提高了25%。截至到2005年底，欧洲仍是风能发电最大的市场，其总装机容量超过4050万kW，约占全球总容量的69%，去年欧洲风能发电增幅为18%，提供了欧洲近3%的电力。2005年新增容量最大的是美国243.1万kW，中国居第六位，49.8万kW。

我国濒临太平洋，季风强盛，海岸线长超过18000km，内陆的许多山系改变了气压的分布，形成了分布很广的风能资源。根据全国气象台风能资料估算，我国陆地可开发装机容量约2.5亿kW，海上可开发装机容量7.5亿kW，总共可开发装机容量10亿kW。近年来，随着人们环保意识的增强和国家政策的扶持。风电场的建设数量和规模快速扩大，在建设、运行、管理等方面都取得了一些成功的经验，初步具备了规模性开发建设风电的能力和条件。截至到2005年底，全国并网型风电总装机容量达26.8万kW，分布在新疆、宁夏、甘肃、内蒙古、广东、浙江等省（区），占全国总装机容量的0.092%，发电量约6亿kW•h，占全国发电量的0.05%。根据中国可再生能源发展预测2010年、2020年、2030年风电装机容量分别为500万kW、3000万kW、5000万kW。

4 抽水蓄能、风电互补运行可行性经济合理性分析

可再生能源和抽水蓄能电站的发展研究，从运行特性看，宜注重蓄能电站和风力发电的互补研究。风电间歇性的运行特性，导致其对电网的不稳定性影响客观存在，风电对电网影响到底有多大？尤其是大型风电场对电网的影响程度如何，风力发电在整个电力系统的装机比例占多少合理，都有待研究论证，并在实践中检验。

抽水蓄能电站是解决电网调峰填谷的最佳手段，国内外已有成熟的经验，在运行实践中，已显示出其在改善电网运行条件，提高经济效益方面的优越性。对于风电较集中或风电资源丰富准备大规模开发的电网，在大力发展风电的同时，建设一定规模的抽水蓄能电站，实现风蓄联合开发，应该是能源资源优化配置的具体体现。风蓄联合开发，可利用抽水蓄能电站的多种功能和灵活性弥补风力发电的随机性和不均匀性，不仅可以打破电网规模对于风电容量的限制，为大力发展风电创造条件；而且可为电网提供更多的调峰填谷容量和调频、调相、紧急事故备用的手段，改善其运行条件。对于风能资源丰富的地区，无论是外送还是就地消化，抽水蓄能发电和风力发电互补运行，应该是一个发展趋势。

从抽水蓄能电站诞生和发展的历史看，它是各国经济发展到一定程度的产物。世界各国是这样，我国也如此。在经济发达国家，电网的供电质量必须随时满足用户的要求，用户利益是受法律保护的。而我国在长时间严重缺电的情况下，建设的重点放在了多产电量的燃煤电厂方面，对电网的供电质量顾及较少，电网不得不采取行政手段要求用户承担削峰填谷的责任，高峰时拉闸减负荷，低谷时要求用户增加用电。因电网周波不稳，拉闸限电等现象时有发生。改革开放以来，我国国民经济进入高速增长阶段。经济发展了，用电结构变化了，无论在数量上还是质量上，都对电力系统提出了更高的要求。若要解决这些问题，电网就应有足够的调峰能力。而抽水蓄能电站既能调峰填谷，又能承担调频、调相、爬坡和紧急事故备用等动态任务，是提高供电质量，适应电网瞬息变化的重要措施。选择技术、经济指标都比较理想的抽水蓄能电站来实现电网安全稳定运行，以保证供电质量，赢得用户应是明智之举。

市场经济是靠经济链条连接的，在这个链条中，抽水蓄能电站和风电互补，其各自的特性决定了互补运行可获取更大的利益。风力发电是一种清洁可再生的能源，不污染环境，没有燃料运输、废料处理等问题，建设周期短，运行管理方便。风能资源丰富的省、市和自治区，可充分利用当地资源，发挥这一优势。由于风能存在随机性和不均匀性，因此其在电网中的比例必然要受到电网规模的限制。尤其是随着工业化程度的提高，用户对电力系统发电质量的要求也会相应提高，而性能优越、在维持发电质量中起重要作用的抽水蓄能电站，其建设、运行成本又低于常规水电和热力机组，故风蓄互补运行不仅技术上是必要的，其经济效益也应该是较高的。

抽水蓄能电站在电网中联合运行以后，重要贡献是使得电网企业具备了电力储蓄功能，改变了电力系统发电和用电之间瞬间同时完成电量交换的常规固有特性。实现常规市场条件下的电量自由流通，抽水蓄能的这种贡献，使得电网在电力传输过程中扮演着经济链中的经商环节。电价改革以后（目前只有部分电网出台了峰、谷电价政策，大部分电网尚未实行），上网峰谷电价要拉开差距，并逐步实现各项动态服务（如调频、调相、紧急事故备用等），按质收费。电源公司的业主为了提高经济效益，也需要实现电源优化组合，如低谷通过风电抽水蓄能，高峰时，再把水库的水放出来发电，使一部分基荷电变为峰荷电出售，可以提高上网电价。

从电力市场需求角度看，风蓄互补对优化电源结构，适应电力市场用户需求，改善电网运行环境，提高供电质量、安全保证率、经济效益等方面的作用是显著的。积极开发利用风能资源，不仅要有国家的政策扶持，还需要有电力市场的认知、接受，按照产业化、商业化发展的规律，加快风机国产化步伐，降低成本，逐步加大建设规模，开展规模经营；同时需要加快其互补电源——抽水蓄能电站的建设，利用蓄能电站的调峰填谷作用和灵活的快速启停特性，弥补风力发电的随机性和不均匀性，提高其在电力市场上的竞争力，使其真正成为电力构成中的一支重要力量，在保护环境、优化结构、实施可持续发展战略方面发挥其重要作用。

以宁夏、新疆电网为例，初步分析蓄能发电和风力发电互补的必要性和经济合理性。宁夏电网处于西北电网中北部，是西北电网的重要组成部分，目前主网电压为220kV、330kV，通过4回330kV线路与西北主网联网运行。电源结构以火电为主，截止2004年底宁夏全区发电装机容量420万kW，其中火电378.3万kW，占90.1%；水电36.6万kW，占8.7%；风电5.1万kW，占1.2%。按“十一五”经济发展规划，从2000年至2020年宁夏经济年均增长10%。根据西北电网规划报告，基本方案中陕甘青宁电网2010年、2020年总的需电量分别为2494、4748亿kW•h；最高负荷分别为3730、7300万kW，其中宁夏电网2010年、2020年需电量分别为565、945亿kW•h；最高负荷分别为850、1440万kW。为满足电力用户对电力电量的需求，无论是西北电网还是宁夏省网都需要在加快电源建设的同时优化电源结构。就宁夏电网而言，由于其水力资源较少，常规水电开发潜力不大，从环保、可持续发展的角度考虑，需要积极开发风力发电，宁夏的风能资源十分丰富，技术可开发量为356万kW。2005年底，贺兰山风电场安装了132台风力发电机组，风电总装机容量达到11.22万kW，全部发电量通过110kV输电线路输入宁夏电网，目前运行情况良好。青铜峡风电场的红碴子一期工程，安装14台单机容量750kW的风力发电机组，总装机容量为1.05万kW，于2006年初投产发电。

从目前运行情况看，由于风电装机规模小，尚不构成对系统的负面影响，但是随着风电规模增加，其在系统中所占比例加大，其运行特性对系统的影响将逐步显现出来，按全区规划到2010年风电装机规模超过100万kW，届时如果没有一定规模的抽水蓄能电站同步投入运行，为保证系统安全运行、保障电能质量，不仅需要增加调峰电源，还需要增加更多的旋转备用，以弥补因风力发电瞬时变化给电力系统带来的影响。

目前新疆电网风电装机规模约占电网总装机容量的2%，其对系统的影响已有所显现，例如其对旋转备用要求等等。新疆的风能资源丰富且质地优良，在“十一五”规划中提出了适度发展风力发电、择优开发建设水电，重点建设有一定调节能力的龙头水库和调峰电源。

由于风力是间歇性发电，其装机容量占电网总容量的合适比例，有专家认为是3%、也有认为可以是10%。到底多少合适，需要在实践中摸索论证，但[B]有一点是肯定的，那就是在风电较集中的或准备大规模开发风电的电网，需要建设抽水蓄能电站，把随机的、质量不高的风电电量转换为稳定的、高质量的峰荷电量。在目前风电比重较大的电网和正在准备大规模开发风电的省份，为了充分利用当地资源，在发展风电的同时，配备一定比重的抽水蓄能电站，不仅是非常必要的也是经济合理的[/B]。

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大力发展已经成为我国能源战略组成部分，随着风电比例的增加，三峡及金沙江下游等水电站增加抽水蓄能功能将逐步从幻想变为现实。水电的定价依据与标准也将因此而发生质的飞跃。

我国水电资源总量丰富，但具备完全年调节性能可全年承担调峰任务的水电站比例不高，分布集中，又多在西部，远离负荷中心(东、中部)。抽水蓄能电站耗水量少，且我国的江河湖泊和高山、台地很多，遍布全国各省区，可以满足各个时期电网配置的需求。抽水蓄能电站在电力系统中主要承担调峰、调频、调相和紧急事故备用等，此外，风电比例高的电网还需要建设一些抽水蓄能电站以解决瞬时电力冲击的问题。水电远距离“西电东送”的最终规模可能超过1亿kW，而中部和南部地区人口密集，受输电走廊的控制，只能送基荷和少量腰荷，因此，中东部受电区，由于受通道影响和从安全、经济方面考虑，也需要建设相应的抽水蓄能电站，以解决调峰和保安电源等问题。2030年以后，我国人口预计将增加到15亿，在节电的基础上以人均装机1kW计，届时装机总量约15亿kW，调峰容量约4.5亿kW。估计常规水电和单循环的燃气机可承担1/3峰荷，约1.5亿kW，则抽水蓄能机组仅从调峰考虑就需要1.5亿kW，再加上紧急事故备用和风电配套等，届时，我国抽水蓄能电站的规模应在1.7亿～2亿kW左右。2030年以后，我国常规水电基本开发完毕，抽水蓄能电站仍可继续开发，以满足电网不断增长的调峰、调频、调相、紧急事故备用和风电配套的需要。


该贴内容于 [2008-10-08 00:43:27] 最后编辑

抽水蓄能本质还是一个水电站，不同只是可以机组可以开“倒车”---发电和抽水。
现在水电资源还没能得到充分、合理、高效利用。又乱搞抽水蓄能不太合适。真有本事，去沙漠建个抽水蓄能电站出来，算你牛比！。可别不分丰、枯水期乱抽水哦，否则影响了农业生产，别说农民不答应，咱全国人民也不答应哦。[FACE]ico41.gif[/FACE]也别打海水的主意哦，咱土地盐分够多了，不想种出来的全是咸菜，咱还是喜欢自己下调味料啊[FACE]ico41.gif[/FACE]。它风电可以卖1块多，还有国家补贴，你水电能卖多少？[B]将来要协调的事情多去了[/B]。要干就让风电企业自己去干，或电网公司干，三总有钱愿为他人做嫁衣咱不反对，600900坚决不能搞，有这份钱咱留着搞新的的水电站。


该贴内容于 [2009-12-05 09:13:41] 最后编辑

szz朋友,好久不见,今日冒泡，也许是水怪再现！别入黑手党，愿做赵云关云长，来来来大战三百回合，不打不相识吗！[FACE]ico41.gif[/FACE][FACE]ico41.gif[/FACE]

szzy兄弟好，感谢你提供的资料。
对潮汐能的利用，没什么研究不好评论。
对抽水蓄能，我是反对600900搞的，我也不说太多的东西，咱直奔要害。抽水蓄能是存储能源的一种方式，是改善 风电、太阳能、火电甚至核能的一种补充角色，因为 风电、太阳能存在随意和间歇性， 火电和核电则存在不能随意、方便停机和启动，水电则不完全同，闸门一下、一提就完成了，像我们扳开关一样方便时间不过几分钟。为什么我反对600900搞抽水蓄能呢？一是对600900自身而言没有必要，二 是抽水蓄能是需要成本的，因为抽水是要用电的。这和水电站大大不同，[B]咱水电站的水可都是天上来水，上天恩赐的[/B]。[B]抽水蓄能需要用电抽水，这电费可不是免费的[/B]， 这就让人掐住了命门。万一大坝和水库建起来了，将来在抽水用电方面出现问题，麻烦可就大了。你能像其他工厂那样搬走？投资大坝和库区不是一笔小数，可不是说笑，想投就投的。[B]将来的变数和要协调的事情多去了。要干就让风电企业自己去干，或电网公司干[/B]。有这份闲钱咱还是投新的水电站合算。

该贴内容于 [2009-12-05 20:27:22] 最后编辑

风电水电的相互按转化问题可以解决风电上网的系统稳定问题，这在技术上没有任何问题，这在行内众人皆知，主要是经济技术比较问题。而该文没有做关键的经济分析比较！此文没有任何价值！