大規(guī)模的能量?jī)?chǔ)存系統(tǒng)及技術(shù)

-4-大規(guī)模的能量?jī)?chǔ)存系統(tǒng)及技術(shù)摘要現(xiàn)代社會(huì)，人類社會(huì)越來越離不開電了，但是電能只能即發(fā)即用，那么如何將電能儲(chǔ)存，并實(shí)現(xiàn)大規(guī)模的儲(chǔ)存將會(huì)對(duì)人類的現(xiàn)代化作出進(jìn)一步的貢獻(xiàn)。據(jù)調(diào)查研究，目前國(guó)內(nèi)外儲(chǔ)存電能的形式有飛輪蓄能、抽水蓄能、蓄冷蓄能、蓄熱蓄能、高效電池蓄能、壓縮空氣蓄能、燃料電池蓄能以及超導(dǎo)電磁尋能等，但基于技術(shù)及經(jīng)濟(jì)方面的考慮，抽水儲(chǔ)能仍然是目前的主流儲(chǔ)存電能的方式，本文將簡(jiǎn)單的談下抽水儲(chǔ)能方面的技術(shù)及系統(tǒng)。關(guān)鍵詞：電能儲(chǔ)存技術(shù)，抽水儲(chǔ)能，電力系統(tǒng)0引言近年來，隨著我國(guó)人民生活水平的提高和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整，系統(tǒng)中電力負(fù)荷結(jié)構(gòu)也在不斷發(fā)生變化，電力的增長(zhǎng)速度超過電量的增長(zhǎng)速度，系統(tǒng)的負(fù)荷峰谷差逐年增大，使各系統(tǒng)的調(diào)峰問題愈來愈突出，運(yùn)行中經(jīng)常由于突然出現(xiàn)的負(fù)荷高峰與預(yù)測(cè)相距較大而造成電網(wǎng)拉閘限電，嚴(yán)重影響了電力系統(tǒng)的供電質(zhì)量及電力系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)效益，也給國(guó)民經(jīng)濟(jì)帶來了很大損失。現(xiàn)代電網(wǎng)的大規(guī)?；ヂ?lián)，使系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和運(yùn)行方式越來越復(fù)雜多變，而越來越嚴(yán)格的環(huán)境和生態(tài)要求，又使建造新的發(fā)電和輸電系統(tǒng)非常困難，隨著電力系統(tǒng)的重構(gòu)和市場(chǎng)化，對(duì)已有設(shè)備的充分利用就顯得日益重要。互聯(lián)電力系統(tǒng)運(yùn)行在越來越接近其傳輸極限的水平上，這進(jìn)一步增加了輸電系統(tǒng)的壓力。當(dāng)一個(gè)大系統(tǒng)由于事故的連鎖反應(yīng)而導(dǎo)致系統(tǒng)瓦解，出現(xiàn)大面積停電時(shí)，會(huì)造成難以估計(jì)的經(jīng)濟(jì)損失和社會(huì)影響。規(guī)劃和運(yùn)行中的不確定因素和不安全因素的增加對(duì)系統(tǒng)的安全穩(wěn)定控制提出了越來越嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。而無(wú)論是調(diào)峰問題，還是穩(wěn)定問題，其根源都在于能量的不平衡，或者說是電能的生產(chǎn)、輸送、消費(fèi)的瞬時(shí)不平衡，電能存儲(chǔ)技術(shù)可以提供一種簡(jiǎn)單的解決電能供需不平衡問題的辦法。各種形式的儲(chǔ)能裝置可以在電網(wǎng)負(fù)荷低谷的時(shí)候作為化學(xué)形式,物理形式又可以分為機(jī)械儲(chǔ)能和電磁場(chǎng)儲(chǔ)能。1電能儲(chǔ)存現(xiàn)狀1.1飛輪儲(chǔ)能飛輪儲(chǔ)能技術(shù)作為一種新的電能存儲(chǔ)技術(shù)，與超導(dǎo)儲(chǔ)能技術(shù)、燃料電池技術(shù)一樣，都是近年來出現(xiàn)的有很大發(fā)展前景的儲(chǔ)能技術(shù)，已經(jīng)開始越來越廣泛地應(yīng)用于國(guó)內(nèi)外許多行業(yè)。飛輪儲(chǔ)能裝置主要有3個(gè)核心構(gòu)件：飛輪、電機(jī)和電力電子裝置。基本工作原理是：將外界輸入的電能通過電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)化為飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)的動(dòng)能儲(chǔ)存起來；當(dāng)外界需要電能時(shí)，又通過發(fā)電機(jī)將飛輪的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為電能，輸出到外部負(fù)載。它要求飛輪空閑運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)候損耗非常小。當(dāng)外設(shè)通過電力電子裝置給電機(jī)供電時(shí)，電機(jī)就作為電動(dòng)機(jī)使用，它的作用是給飛輪加速，儲(chǔ)存能量；當(dāng)負(fù)載需要電能時(shí)，飛輪給電機(jī)施加轉(zhuǎn)矩，電機(jī)又作為發(fā)電機(jī)使用，通過電力電子裝置給外設(shè)供電；當(dāng)飛輪空閑運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，整個(gè)裝置就以最小損耗運(yùn)行。飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)具有高效率（80%～90%）、無(wú)污染、合理的功率密度及充能迅速等優(yōu)點(diǎn)，極具發(fā)展?jié)摿?，目前?yīng)用最多的是汽車動(dòng)能的儲(chǔ)存或電能儲(chǔ)存。但其儲(chǔ)能密度與飛輪材料的強(qiáng)度、質(zhì)量和幾何形狀有關(guān)，故要慎重選擇適當(dāng)材料及飛輪形狀；而且所需軸承質(zhì)量不輕，須適應(yīng)長(zhǎng)時(shí)間高速旋轉(zhuǎn)的要求。1．2抽水蓄能即把低水位的水泵至高水位的水庫(kù)中，將電能轉(zhuǎn)換成水的勢(shì)能儲(chǔ)存起來。待負(fù)荷尖峰出現(xiàn)時(shí)，再啟動(dòng)水輪發(fā)電機(jī)組向電網(wǎng)補(bǔ)充電能。抽水蓄能電站在電網(wǎng)中的調(diào)峰填谷、緊急事故備用、調(diào)頻、調(diào)相等作用已被世界各國(guó)公認(rèn)，但在我國(guó)，人們對(duì)抽水蓄能電站的作用和效益仍比較陌生。其實(shí)，一定比例的抽水蓄能電站在電力系統(tǒng)中是必不可少的。抽水蓄能電站具有兩大特性：一、它既是發(fā)電廠，又是用戶，抽水儲(chǔ)能是在電能過剩的情作用是其他任何類型發(fā)電廠所沒有的；二、啟動(dòng)迅速，運(yùn)行靈活、可靠，對(duì)負(fù)荷的急劇變化可做出快速反應(yīng)，除調(diào)峰填谷外，還適合承擔(dān)調(diào)頻、調(diào)相、事故備用等任務(wù)。抽水儲(chǔ)能是目前最古老、技術(shù)最成熟、設(shè)備容量最大的商業(yè)化技術(shù)，在世界各國(guó)得到普遍采用。但是這種儲(chǔ)能方式造價(jià)較高，建設(shè)周期較長(zhǎng)，而且抽水儲(chǔ)能電站的選址又受到地形的限制，建設(shè)難度較大。1.3蓄熱蓄能電量富余時(shí)，用電生產(chǎn)蒸汽導(dǎo)入蓄熱器儲(chǔ)存，電量短缺時(shí)，再將蓄熱器的蒸汽送給汽輪機(jī)組發(fā)電。還有的電廠以高壓熱水形式儲(chǔ)存熱能。1.4蓄冰蓄能用夜間電網(wǎng)用電低谷的電能制冷（或制冰），在白天將儲(chǔ)存的冷量放出作空調(diào)用。采用這種技術(shù)的中央空調(diào)用戶,它可在夏季非空調(diào)使用時(shí)間或用電低谷時(shí)段內(nèi),使空調(diào)機(jī)處于制冰狀態(tài),把冷量以冰的形式儲(chǔ)存起來,再于空調(diào)使用時(shí)間內(nèi)把冰塊融化,將冷量釋放出來,從而做到電能“儲(chǔ)蓄”之效?，F(xiàn)行的峰谷分時(shí)電價(jià)規(guī)定(以福建為例,各地略有差別):每日用電高峰時(shí)段,其電價(jià)比基本電價(jià)上浮50%,而在用電低谷時(shí)段(即每日的后半夜),其電價(jià)比基本電價(jià)下降60%,兩者之間價(jià)差達(dá)數(shù)倍。如果我們采用蓄冷蓄熱技術(shù),在用電低谷時(shí)段的低電價(jià)位多用電,而在用電高峰時(shí)段少用電,由此獲得的效益將相當(dāng)可觀。據(jù)保守估計(jì),每臺(tái)中央空調(diào)可因此而節(jié)約運(yùn)行費(fèi)用30%以上。1.5壓縮空氣蓄能以為受端電網(wǎng)提供事故備用電源，而且可以彌補(bǔ)遠(yuǎn)距離直流輸電時(shí)高峰不能輸出無(wú)功、低谷不能吸收無(wú)功的缺陷。此外，抽水蓄能電站在低谷時(shí)吸納電量，可以顯著增加電網(wǎng)遠(yuǎn)距離輸電能力，提高線路的輸送效率，改善線路運(yùn)行狀況。為保護(hù)環(huán)境、應(yīng)對(duì)氣候變化，近年來我國(guó)風(fēng)電、太陽(yáng)能發(fā)電快速增長(zhǎng)，對(duì)電力系統(tǒng)的安全可靠運(yùn)行提出了更高要求。目前，在甘肅、內(nèi)蒙古等風(fēng)電投產(chǎn)速度較快的地區(qū)，普遍存在風(fēng)電并網(wǎng)后電量難以全部消納送出的問題。國(guó)網(wǎng)能源研究院副總經(jīng)濟(jì)師兼能源戰(zhàn)略與規(guī)劃所所長(zhǎng)白建華認(rèn)為，為保證大規(guī)模風(fēng)電開發(fā)最終能順利并網(wǎng)消納，需要在送電端電網(wǎng)或受電端電網(wǎng)建設(shè)大量抽水蓄能電站等調(diào)峰電源來實(shí)現(xiàn)配套輸送。為適應(yīng)風(fēng)能、太陽(yáng)能等間歇式能源入網(wǎng)的特點(diǎn)，抽水蓄能在我國(guó)電網(wǎng)中的比重和作用將越來越大。專家分析，按照我國(guó)目前火電、核電、風(fēng)電的發(fā)展速度，到2015年左右，必須新增3000萬(wàn)至4500萬(wàn)千瓦的抽水蓄能機(jī)組，以滿足電網(wǎng)安全穩(wěn)定經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的需求。特別是在“西電東送、南北互供、全國(guó)聯(lián)網(wǎng)”電力發(fā)展戰(zhàn)略以及智能電網(wǎng)建設(shè)不斷推進(jìn)之際，大力發(fā)展蓄能機(jī)組已是當(dāng)務(wù)之急。由于抽水蓄能電站的建設(shè)有天然的資源要求，蓄能電站應(yīng)該因地制宜采用多種方式。只要設(shè)計(jì)合理，幾乎所有常規(guī)的梯級(jí)水電站只要把幾臺(tái)機(jī)組換成雙向可逆的抽水蓄能機(jī)組，就都可以起到抽水蓄能電站的作用。如果經(jīng)濟(jì)合理，有些已經(jīng)建成的水電站也可以考慮增加抽水設(shè)備改造。如果我們打開這一思路，我國(guó)抽水蓄能的資源將會(huì)得到大幅度的提高。建設(shè)費(fèi)用也會(huì)大幅度降低。有關(guān)專家還建議，除了蓄水發(fā)電，調(diào)水工程也可以進(jìn)行抽水蓄能的建設(shè)。據(jù)介紹，美國(guó)加州的北水南調(diào)工程就利用提水用電和放水發(fā)電的時(shí)機(jī)進(jìn)行抽水蓄能據(jù)了解，我國(guó)在上世紀(jì)90年代以前建成的抽水蓄能電站基本是由電網(wǎng)統(tǒng)一核算，電站成本回收通過電網(wǎng)銷售電量實(shí)現(xiàn)。上世紀(jì)90年代后，我國(guó)已建抽水蓄能電站探索出了一套成本回收方式。北京十三陵抽水蓄能電站采用單一電量電價(jià)的辦法；浙江天荒坪抽水蓄能電站采用兩部制電價(jià)經(jīng)營(yíng)，成本回收通過上網(wǎng)容量和電量實(shí)現(xiàn)；廣州抽水蓄能電站采用電網(wǎng)租賃經(jīng)營(yíng)，成本回收通過租賃費(fèi)實(shí)現(xiàn)。由于抽水蓄能電站的建設(shè)受地形影響較大，單位容量造價(jià)差異較大，相應(yīng)電價(jià)定價(jià)差異也較大。而且，抽水蓄能電站的調(diào)峰填谷、調(diào)頻、調(diào)相、事故備用等輔助服務(wù)的收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)難以確定。下一步，還需要進(jìn)一步探索建立有效合理的成本回收方式和電價(jià)機(jī)制，吸引多方參股，保證抽水蓄能電站的可持續(xù)發(fā)展由于抽水蓄能電站工程建設(shè)投資大，建設(shè)周期長(zhǎng)，是一項(xiàng)資金密集和技術(shù)密集融為一體的復(fù)雜系統(tǒng)工程，還必須加強(qiáng)抽水蓄能電站的統(tǒng)一建設(shè)和運(yùn)營(yíng)管理。專家指出，在抽水蓄能電站的規(guī)劃上必須結(jié)合目前及未來電源結(jié)構(gòu)變化、電網(wǎng)發(fā)展、電源和電網(wǎng)布局、負(fù)荷變化特點(diǎn)等相關(guān)因素，以維護(hù)電力系統(tǒng)安全、穩(wěn)定運(yùn)行，提高供電質(zhì)量和可靠性。同時(shí)，以合理利用資源為目標(biāo)，確定抽水蓄能電站的合理比重、分布和建設(shè)時(shí)間，確保抽水蓄能電站實(shí)現(xiàn)健康、可持續(xù)發(fā)展。3抽水儲(chǔ)能工作原理及功能3.1抽水儲(chǔ)能的工作原理抽水蓄能電站在電力系統(tǒng)中具有不同于一般發(fā)電站的工作特性。抽水蓄能不能利用一次能源直接發(fā)電，它通過水泵工況抽水將系統(tǒng)中的多余電能轉(zhuǎn)化為上水庫(kù)水的勢(shì)能，在系統(tǒng)需要時(shí)，通過水輪發(fā)電機(jī)將水的勢(shì)能轉(zhuǎn)化為電能。抽水蓄能的低吸高發(fā)功能，實(shí)現(xiàn)了電能的有效存儲(chǔ)，有效調(diào)節(jié)了電力系統(tǒng)生產(chǎn)、供應(yīng)、使用，保持了三者之間的動(dòng)態(tài)平衡。抽水蓄能是能夠大規(guī)模儲(chǔ)能的發(fā)電裝置，是保障電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定經(jīng)濟(jì)運(yùn)行有效調(diào)節(jié)裝置。3.2抽水儲(chǔ)能的功能

抽水蓄能在電力系統(tǒng)中具有調(diào)峰填谷、事故備用、調(diào)頻、調(diào)相、黑啟動(dòng)等多種功能，是當(dāng)前最成熟、最經(jīng)濟(jì)的大規(guī)模電能儲(chǔ)存工具。1.調(diào)峰填谷：低谷時(shí)電網(wǎng)有多余電力，高峰時(shí)電網(wǎng)電力不足。抽水蓄能電站利用低谷多余電力抽水蓄能，高峰時(shí)放水發(fā)電承擔(dān)高峰負(fù)荷，可明顯減少電網(wǎng)峰谷差。2.事故備用：抽水蓄能電站從靜止達(dá)到滿負(fù)荷運(yùn)行僅需1—2分鐘，能夠快速啟動(dòng)，迅速轉(zhuǎn)換工況。由它來承擔(dān)系統(tǒng)事故備用容量，可以有效減少火電機(jī)組承擔(dān)的旋轉(zhuǎn)備用容量，起到改善火電機(jī)組運(yùn)行方式、減少系統(tǒng)燃料消耗以及穩(wěn)定系統(tǒng)頻率和緩解事故等重要作用。3.儲(chǔ)能：抽水蓄能通過水泵工況抽水將系統(tǒng)中的多余電能轉(zhuǎn)化為上水庫(kù)水的勢(shì)能，在系統(tǒng)需要時(shí)，通過水輪發(fā)電機(jī)將水的勢(shì)能轉(zhuǎn)化為電能，是當(dāng)前最成熟、最經(jīng)濟(jì)的大規(guī)模電能儲(chǔ)存工具，儲(chǔ)能是其實(shí)現(xiàn)各項(xiàng)功能的基礎(chǔ)。4.調(diào)頻：在電網(wǎng)的頻率下降至設(shè)定值時(shí)，抽水蓄能機(jī)組會(huì)自動(dòng)從水泵工況、調(diào)相工況或停機(jī)狀態(tài)轉(zhuǎn)為發(fā)電工況，向電網(wǎng)輸送電力，使電網(wǎng)的頻率自動(dòng)調(diào)整到設(shè)定值，保證了電網(wǎng)的頻率質(zhì)量。5.調(diào)相：調(diào)節(jié)系統(tǒng)無(wú)功，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性，是抽水蓄能電站的又一顯著特征，隨著技術(shù)的進(jìn)步和電網(wǎng)運(yùn)行的需要，目前大型抽水蓄能機(jī)組均可以在抽水和發(fā)電兩種工況下調(diào)節(jié)系統(tǒng)的無(wú)功功率。6.黑啟動(dòng)：黑啟動(dòng)己成為電網(wǎng)崩潰后系統(tǒng)恢復(fù)正常運(yùn)行的重要措施。一旦電網(wǎng)發(fā)生垮網(wǎng)事故，抽水蓄能電站在無(wú)外界幫助情況下，便可利用電站的上水庫(kù)的蓄水沖動(dòng)水輪發(fā)電機(jī)，完成電廠自救發(fā)電,同時(shí)向無(wú)自救能力的火電廠提供廠用電，啟動(dòng)火電機(jī)組，使電網(wǎng)得以恢復(fù)正常運(yùn)行。4我國(guó)及國(guó)外抽水儲(chǔ)能的發(fā)展現(xiàn)狀與規(guī)劃4.1我國(guó)抽水儲(chǔ)能的發(fā)展現(xiàn)狀

截至2009年底，我國(guó)有18座抽水蓄能電站投入運(yùn)行，裝機(jī)容量達(dá)到1454.5萬(wàn)千瓦;在建抽水蓄能電站12座，在建容量1114萬(wàn)千瓦。我國(guó)抽水蓄能電站發(fā)展速度雖很快，但抽水蓄能裝機(jī)容量占總裝機(jī)容量的比例還很低，僅為1.66%。2005年，英國(guó)、美國(guó)、日本等國(guó)在燃?xì)鈾C(jī)組占本國(guó)裝機(jī)比重33%、22%、25%的情況下，抽水蓄能裝機(jī)仍分別達(dá)到了本國(guó)裝機(jī)比重的4%、2%和10%。世界發(fā)達(dá)國(guó)家的抽水蓄能占系統(tǒng)總裝機(jī)的比重一般在3%—10%之間。我國(guó)抽水蓄能裝機(jī)2009年底僅占系統(tǒng)裝機(jī)比重的1.66%，國(guó)家電網(wǎng)公司經(jīng)營(yíng)區(qū)域更低至1.56%，與世界發(fā)達(dá)國(guó)家相比，我國(guó)抽水蓄能裝機(jī)明顯不足，遠(yuǎn)不能滿足我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)快速發(fā)展和經(jīng)煤為主的電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的需要。2006年底我國(guó)已建抽水儲(chǔ)能電站情況電網(wǎng)省份電站名稱投產(chǎn)容量/萬(wàn)kw東北電網(wǎng)吉林省白山30華北電網(wǎng)山東省泰安75北京市密云2.2河北省崗南1.1河北省潘家口27北京市十三陵80浙江省天荒坪180華東電網(wǎng)浙江省溪口8江蘇省沙河10安徽省瑯琊山15浙江省桐柏60安徽省響洪甸8華中電網(wǎng)湖北省天堂7四川省寸塘口0.2河南省回龍12南方電網(wǎng)廣東省廣蓄240西藏羊卓雍湖9合計(jì)764.5截至2006年底，全國(guó)在建抽水蓄能電站13座，在建規(guī)模1226萬(wàn)kW(詳見表2)，其中：國(guó)家電網(wǎng)公司經(jīng)營(yíng)區(qū)域內(nèi)在建抽水蓄能電站12座，在建規(guī)模986萬(wàn)kW。根據(jù)項(xiàng)目進(jìn)展情況，預(yù)計(jì)2010年我國(guó)抽水蓄能電站投產(chǎn)規(guī)模在1700萬(wàn)kW左右，約占全國(guó)總裝機(jī)容量的1.9%。2006年我國(guó)在建抽水儲(chǔ)能電站情況電網(wǎng)省份電站名稱在建容量/萬(wàn)kw東北電網(wǎng)遼寧省蒲石河120華北電網(wǎng)河北省張河灣100山東省泰安25山西省西龍池120華東電網(wǎng)浙江省桐柏60安徽省瑯琊山45安徽省佛磨16安徽省響水澗100江蘇省宜興100華中電網(wǎng)湖北省白蓮河120河南省寶泉120湖南省黑麋峰60南方電網(wǎng)廣東省惠州240合計(jì)12264.2我國(guó)抽水儲(chǔ)能規(guī)劃情況2009年8月，國(guó)家能源局在山東省泰安市召開了抽水蓄能電站建設(shè)工作座談會(huì)，會(huì)議明確，要充分認(rèn)識(shí)當(dāng)前做好抽水蓄能電站建設(shè)工作的重要性，扎實(shí)做好已建電站運(yùn)行管理和各前期項(xiàng)目工作;切實(shí)加強(qiáng)規(guī)劃工作，國(guó)家電網(wǎng)公司和南方電網(wǎng)公司要會(huì)同水規(guī)總院及地方相關(guān)部門，認(rèn)真做好抽水蓄能電站建設(shè)布局的研究和規(guī)劃工作。此次座談會(huì)的召開，對(duì)加快我國(guó)抽水蓄能的發(fā)展起到了積極促進(jìn)作用。為落實(shí)國(guó)家能源局抽水蓄能電站建設(shè)工作座談會(huì)議精神，國(guó)家電網(wǎng)公司積極部署，與中國(guó)水電工程顧問集團(tuán)聯(lián)合，配合“十二五”規(guī)劃開展了國(guó)網(wǎng)經(jīng)營(yíng)區(qū)域抽水蓄能的選點(diǎn)規(guī)劃工作。從2009年8月底到2010年上半年，基本完成了國(guó)網(wǎng)經(jīng)營(yíng)區(qū)域19個(gè)省市的抽水蓄能選點(diǎn)規(guī)劃任務(wù)，復(fù)核和新選了大量的抽水蓄能站址;南方電網(wǎng)公司也先后開展了廣東、海南兩省的抽水蓄能選點(diǎn)規(guī)劃工作。這些工作為我國(guó)抽水蓄能的可持續(xù)發(fā)展打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。4.3國(guó)外抽水儲(chǔ)能現(xiàn)狀世界上第一座抽水蓄能電站是一百多年前建造于瑞士的蘇黎世抽水蓄能電站，其裝機(jī)容量為515千瓦，揚(yáng)程153米。上個(gè)世紀(jì)60年代開始，抽水蓄能電站得到迅速發(fā)展。據(jù)統(tǒng)計(jì)，1960年全世界抽水蓄能電站總裝機(jī)容量350萬(wàn)千瓦，1970年為1600萬(wàn)千瓦，1980年為4600萬(wàn)千瓦，1990年為8300萬(wàn)千瓦，2000年達(dá)到11328萬(wàn)千瓦，40年增加了32倍，平均年增長(zhǎng)9．1％。世界上抽水蓄能電站發(fā)展最快、裝機(jī)容量最多的是日本；其次是美國(guó)、意大利、德國(guó)、法國(guó)、西班牙等，日本和美國(guó)抽水蓄能電站總裝機(jī)容量均已超過2000萬(wàn)千瓦。各國(guó)抽水蓄能電站在投資、管理模式上各有特點(diǎn)，下面介紹英國(guó)、法國(guó)、美國(guó)和日本的情況。1.英國(guó)到2002年底，英國(guó)抽水蓄能電站共有4座，總裝機(jī)容量為278．7萬(wàn)千瓦。其中Dinorwig電站裝機(jī)172。8萬(wàn)千瓦，是歐洲最大的抽水蓄能電站之一，也是世界上第一座能在16秒內(nèi)滿負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)的抽蓄電站。隨著英國(guó)電力體制改革的進(jìn)行，Dinorwig電站的管理體制也幾經(jīng)變遷。該電廠系國(guó)家投資興建，1984年投運(yùn)，屬國(guó)家電力局。1991年英國(guó)實(shí)行私有化改革后，作價(jià)12億英鎊賣給私營(yíng)的國(guó)家電網(wǎng)公司。然后又轉(zhuǎn)讓給EdisonMissionEnergy公司獨(dú)立經(jīng)營(yíng)，參與英格蘭和威爾士電力市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)。在英國(guó)實(shí)行私有化前，Dinorwig抽水蓄能電站與電網(wǎng)簽訂協(xié)議，決定每年收費(fèi)，作為對(duì)抽水蓄能電站提供動(dòng)態(tài)效益的補(bǔ)償。收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)是直接成本加電網(wǎng)補(bǔ)貼。直接成本是機(jī)組的運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用，電網(wǎng)補(bǔ)貼是機(jī)組的電量損失補(bǔ)貼。按照此項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)Dinorwig抽蓄電站的補(bǔ)貼達(dá)到其全部收入的近50％。英國(guó)電力實(shí)行私有化后，由國(guó)家電網(wǎng)向電廠購(gòu)買全部的輔助服務(wù)，包括無(wú)功補(bǔ)

償、熱備用、頻率調(diào)整等，再以上浮價(jià)格形式向供電局征收輔助服務(wù)的費(fèi)用。在英國(guó)，參加電網(wǎng)調(diào)峰的電廠除上報(bào)電價(jià)外，還要增報(bào)啟動(dòng)價(jià)和空載價(jià)，以更好地反映其運(yùn)營(yíng)性能和成本。蓄能電廠由于價(jià)格低廉、性能優(yōu)越，在競(jìng)爭(zhēng)中常能受到電網(wǎng)的青睞。Dinorwig抽水蓄能電站的全部收益中，調(diào)峰電力銷售收入、輔助服務(wù)收入以及填谷效益各占1／3左右，電站年盈利額基本上維持在l億英鎊，效益還是很可觀的。2．法國(guó)在法國(guó)，核電占總發(fā)電量的比例達(dá)到近80％，而水電只有12％左右。法國(guó)目前水電主要方針是改造現(xiàn)有水電站，發(fā)展抽水蓄能電站，提高水電的利用率和經(jīng)濟(jì)性。目前法國(guó)已建成1萬(wàn)千瓦以上、機(jī)組容量和特點(diǎn)各異的抽水蓄能電站18座。建于1987年的GrandMaison是其最大的抽水蓄能電站。法國(guó)的抽水蓄能電站主要由法國(guó)電力公司(EDF)統(tǒng)一建設(shè)經(jīng)營(yíng)和管理。抽水蓄能電站并沒有獨(dú)立的經(jīng)營(yíng)權(quán)，完全按照EDF的調(diào)度要求進(jìn)行抽水、發(fā)電運(yùn)行，同時(shí)EDF也統(tǒng)一負(fù)責(zé)電站的成本、還本付息、利潤(rùn)和稅收等開支以及對(duì)電站的運(yùn)行進(jìn)行考核。抽水蓄能電站除用于調(diào)峰、填谷、備用外，有10％的容量用于調(diào)頻和與外國(guó)交換電能，調(diào)相的時(shí)間占總運(yùn)行時(shí)間的12％～20％。抽水蓄能電站對(duì)于保障電網(wǎng)總體安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行所起的作用，與其發(fā)電量所產(chǎn)生的電量效益相比更為重要。3．美國(guó)美國(guó)對(duì)抽水蓄能電站的投資相當(dāng)大，超過20萬(wàn)千瓦的抽水蓄能電站有20多座，并確定了1700萬(wàn)千瓦的開發(fā)計(jì)劃。美國(guó)最大的抽水蓄能電站Bathcoanty電站于1984年投運(yùn)，裝機(jī)容量210萬(wàn)千瓦。美國(guó)的抽水蓄能電站一般都由電網(wǎng)公司建設(shè)和經(jīng)營(yíng)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，1999年為止，電網(wǎng)公司建設(shè)和擁有蓄能電站容量為1790萬(wàn)千瓦，同期非電網(wǎng)公司的抽水蓄能電站為170萬(wàn)千瓦。事實(shí)上，美國(guó)1992年開始電力市場(chǎng)化，抽水蓄能電站才由獨(dú)立的電力生產(chǎn)商建設(shè)，但成效不是很大。Bathcoanty電站在系統(tǒng)中的作用就是在電網(wǎng)調(diào)度下靈活地滿足系統(tǒng)峰荷需求和降低系統(tǒng)運(yùn)行與電站抽水費(fèi)用。由于美國(guó)各州電力體制改革的方式不同，抽水蓄能電站在各州的運(yùn)營(yíng)存在差異。美國(guó)加州在能量市場(chǎng)外設(shè)立了以競(jìng)價(jià)為基礎(chǔ)的輔助服務(wù)市場(chǎng)。抽水蓄能電站可以在主電能市場(chǎng)和輔助服務(wù)市場(chǎng)間進(jìn)行策略選擇，以獲得最大收益。而在輔助服務(wù)市場(chǎng)建立以前，抽水蓄能電站主要依照它所替代常規(guī)機(jī)組的發(fā)電費(fèi)用來計(jì)取收入。容量達(dá)150萬(wàn)千瓦的Summit抽水蓄能電站采取的是向電網(wǎng)租賃的模式。在電站建設(shè)之前，SES(Summitenergystoragelnc)與俄亥俄州電力公司簽訂備忘錄，就電站的租賃容量、輸變電服務(wù)輔助設(shè)施以及調(diào)度控制等方面達(dá)成協(xié)議，最大程度上降低抽水蓄能電站的運(yùn)營(yíng)風(fēng)險(xiǎn)，并以此作為貸款保證金。SES公司要保證租賃期間抽水蓄能電站的設(shè)備可用率和機(jī)組啟動(dòng)成功率。而電站運(yùn)行過程中的維修費(fèi)用以及低谷抽水用電都由承租者提供。因此，容量租賃費(fèi)實(shí)際上只包括建設(shè)投資的償還以及投資者的利潤(rùn)。投資者的利潤(rùn)率定在15％一20％，抽水蓄能電站的基本投資額和基本租金要按照貸款利率和套期保值利率的變化進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整，基本租金根據(jù)電站平均綜合效率作出相應(yīng)變化。承租者除支付容量租金外，還要向抽蓄電站逐月支付燃料費(fèi)用。4．日本水電在日本總裝機(jī)容量構(gòu)成中比重小，不到10％，為了加強(qiáng)電網(wǎng)的調(diào)峰能力，近年來日本興建了大量抽水蓄能電站。至1999年，日本共建成抽水蓄能電站43座，裝機(jī)容量達(dá)2430．5萬(wàn)千瓦，占水電總裝機(jī)容量的53％。已建成的抽水蓄能電站中，容量在20萬(wàn)千瓦以上的有34座，其中100萬(wàn)千瓦及以上的11座。日本全國(guó)按地區(qū)成立了九個(gè)私營(yíng)電力公司，其抽水蓄能電站的建管方式有兩種。一是從電站建設(shè)開始到投產(chǎn)上網(wǎng)完全由電力公司統(tǒng)一管理，電力公司既是建設(shè)單位也是運(yùn)行管理單位。二是由九大電力公司和政府合資組建國(guó)營(yíng)的電源開發(fā)公司，只負(fù)責(zé)建設(shè)抽

水蓄能電站，不負(fù)責(zé)運(yùn)行管理，所建電站租賃給當(dāng)?shù)氐碾娏?，每年?dāng)?shù)仉娏鞠螂娫撮_發(fā)公司支付一筆投產(chǎn)前以合同方式簽訂的租賃費(fèi)用，以滿足電站運(yùn)行維修、還貸、稅收及利潤(rùn)等需要。此外，電網(wǎng)還對(duì)抽水蓄能電站實(shí)行獎(jiǎng)懲考核，如電站未能按電網(wǎng)要求參與調(diào)峰、調(diào)頻則受罰，如電站大修少于規(guī)定時(shí)間則進(jìn)行獎(jiǎng)勵(lì)。5抽水儲(chǔ)能的缺陷與發(fā)展趨勢(shì)5.1抽水儲(chǔ)能的缺陷(1)由于我國(guó)抽水蓄能電站發(fā)展時(shí)間較短，缺乏對(duì)抽水蓄能電站功能和作用的充分認(rèn)識(shí)，對(duì)抽水蓄能電站的系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性缺乏客觀評(píng)價(jià)，導(dǎo)致了抽水蓄能電站的投資機(jī)制、經(jīng)營(yíng)模式及電價(jià)政策不盡合理。(2)廠網(wǎng)分開后，國(guó)家要求抽水蓄能電站由電網(wǎng)企業(yè)全資建設(shè)，不利于調(diào)動(dòng)地方建設(shè)抽水蓄能電站的積極性，從而可能導(dǎo)致抽水蓄能電站建設(shè)、運(yùn)行困難，影響抽水蓄能電站的正常發(fā)展。5.2抽水儲(chǔ)能的發(fā)展前景5.2.1抽水蓄能電站建設(shè)規(guī)模與一次能源開發(fā)利用和電源結(jié)構(gòu)有關(guān)。從我國(guó)今后電源發(fā)展看，預(yù)計(jì)2010年我國(guó)的發(fā)電裝機(jī)將達(dá)到9億kW，2020年將達(dá)到13億kW以上。我國(guó)以煤為主的能源格局決定了未來的裝機(jī)構(gòu)成中仍將以煤電為主。從系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性和安全性的角度考慮，系統(tǒng)需要配置3%—5%的抽水蓄能電站，因此，到2020年我國(guó)需要建設(shè)4000萬(wàn)—6000萬(wàn)kW的抽水蓄能電站。5.2.2為減少化石能源消耗，控制大氣污染物排放，應(yīng)積極優(yōu)化我國(guó)的電源結(jié)構(gòu)。長(zhǎng)遠(yuǎn)來看，國(guó)家將大力發(fā)展核電、風(fēng)電及其他可再生能源發(fā)電。從經(jīng)濟(jì)與安全運(yùn)行的角度，核電應(yīng)當(dāng)盡可能避免調(diào)峰，主要承擔(dān)基荷。風(fēng)電等可再生能源發(fā)電的可控性較差，具有反調(diào)節(jié)特性，往往給調(diào)峰帶來更大的困難。因此，隨著核電、風(fēng)電及其他可再生能源發(fā)電比重的不斷提高，