抽水蓄能技術(shù)課件第1學(xué)時(shí)

抽水蓄能電站技術(shù)pumped-storagepowerstation主要內(nèi)容工作原理在電力系統(tǒng)中的作用與功能興建前提條件發(fā)展概況及前景電力的生產(chǎn)、輸送和使用是同時(shí)發(fā)生的，一般情況下又不能儲(chǔ)存，而電力負(fù)荷的需求卻瞬息萬(wàn)變。一天之內(nèi)，白天和前半夜的電力需求較高(其中最高時(shí)段稱為高峰)；下半夜大幅度地下跌(其中最低時(shí)段稱為低谷)，低谷有時(shí)只及高峰的一半甚至更少。鑒于這種情況，發(fā)電設(shè)備在負(fù)荷高峰時(shí)段要滿發(fā)，而在低谷時(shí)段要壓低出力，甚至得暫時(shí)關(guān)閉，為了按照電力需求來(lái)協(xié)調(diào)使用有關(guān)的發(fā)電設(shè)備，需采取一系列的措施。抽水蓄能電站工作原理一、概念和基本原理抽水蓄能電站的工作原理是利用可以兼具水泵和水輪機(jī)兩種工作方式的蓄能機(jī)組，在電力負(fù)荷出現(xiàn)低谷時(shí)（夜間）做水泵運(yùn)行，用基荷火電機(jī)組、核電發(fā)出的多余電能將上水庫(kù)的水抽到上水庫(kù)存儲(chǔ)起來(lái)，在電力負(fù)荷出現(xiàn)高峰（下午及晚間）做水輪機(jī)運(yùn)行，將水放下來(lái)發(fā)電。抽水蓄能電站工作原理發(fā)電工況工作原理示意圖抽水工況工作原理示意圖抽水蓄能電站受兩次能量轉(zhuǎn)換的影響，運(yùn)行效率較低，但在電力系統(tǒng)調(diào)峰、調(diào)頻中能起著重大作用?？蓽p少火電機(jī)組開(kāi)停機(jī)次數(shù)，使核電站平穩(wěn)運(yùn)行，節(jié)省火電機(jī)組低出力運(yùn)行的高燃料耗費(fèi)和機(jī)組起停的額外燃料耗費(fèi)，增長(zhǎng)火電和核電機(jī)組運(yùn)行壽命。在以火電、核電為主的電力系統(tǒng)中，修建適當(dāng)比例的抽水蓄能電站還是經(jīng)濟(jì)的。抽水蓄能電站工作原理1、作用調(diào)峰填谷調(diào)頻調(diào)相事故備用提高水（火、核）電站的綜合利用率降低系統(tǒng)的能耗提高電力系統(tǒng)的靈活性和可靠性提高水電效益二、抽水蓄能電站在電力系統(tǒng)中的作用與功能2功能(1)發(fā)電功能(2)調(diào)峰功能(3)調(diào)頻功能(4)調(diào)相功能(5)事故備用功能(6)黑啟動(dòng)功能二、抽水蓄能電站在電力系統(tǒng)中的作用與功能3、抽水蓄能電站適用的電力系統(tǒng)

由于能源在地區(qū)分布上的差別，電網(wǎng)的構(gòu)成也有所不同，大致可分為兩類：一類是以火電（包括核電）為主；另一類是以水電為主或水、火比例大致相當(dāng)。根據(jù)我國(guó)各地區(qū)、各電網(wǎng)的具體情況，抽水蓄能電站適用于以下情況：二、抽水蓄能電站在電力系統(tǒng)中的作用與功能1）以火電為主的、沒(méi)有水電或水電很少的電網(wǎng)。這些電網(wǎng)需要抽水蓄能電站承擔(dān)調(diào)峰填谷、調(diào)頻、調(diào)相和緊急事故備用。2）雖然有水電，但水電的調(diào)蓄性能較差的電網(wǎng)。如具有年調(diào)節(jié)及以上能力的水電站比例較小，枯水期可利用水電進(jìn)行調(diào)峰，汛期水電失去調(diào)節(jié)能力，若要利用水電調(diào)峰，則只能被迫采取棄水調(diào)峰方式。在這樣的電網(wǎng)，配備了抽水蓄能電站后，可吸收汛期基荷電，將其轉(zhuǎn)化為峰荷電，從而減少或避免汛期棄水，提高經(jīng)濟(jì)效益并改善水電汛期運(yùn)行狀況，較大地改善電網(wǎng)的運(yùn)行條件。二、抽水蓄能電站在電力系統(tǒng)中的作用與功能3）沿海地區(qū)的省份，不但火電比例較大，而且還有核電站。如廣東已有大亞灣核電站、浙江已有秦山核電站，江蘇的連云港核電站正在建設(shè)，遼寧、山東、福建等省正在籌建核電站。我國(guó)的核電站多是按基荷方式運(yùn)行設(shè)計(jì)的，一則是為保證核電機(jī)組的安全，再則是為提高利用小時(shí)數(shù)，降低上網(wǎng)電價(jià)。為此，必須有抽水蓄能電站與之配合運(yùn)行，如廣州抽水蓄能電站與大亞灣核電站配合的成功經(jīng)驗(yàn)。二、抽水蓄能電站在電力系統(tǒng)中的作用與功能4）遠(yuǎn)距離送電的受電區(qū)。如我國(guó)“西電東送”工程，西部電源點(diǎn)和東部受電區(qū)之間的距離都在1000~2000km甚至2500km以上，除保證安全供電外，還應(yīng)考慮經(jīng)濟(jì)效益問(wèn)題。輸電距離遠(yuǎn)到一定限度后，送基荷將比送峰荷經(jīng)濟(jì)，特別是電價(jià)改革后，上網(wǎng)峰谷電價(jià)差增大，受電區(qū)自然要求買便宜的低谷電，但不能解決缺調(diào)峰容量的矛盾。如在受電當(dāng)?shù)刈越ǔ樗钅茈娬竞螅蓪⒌凸入娂庸こ杉夥咫?，?jīng)濟(jì)效益更好。二、抽水蓄能電站在電力系統(tǒng)中的作用與功能5）風(fēng)電比例較高或風(fēng)能資源比較豐富的?。ㄗ灾螀^(qū)）。這些電網(wǎng)配備了抽水蓄能電站后，可把隨機(jī)的、質(zhì)量不高的電量轉(zhuǎn)換為穩(wěn)定的、高質(zhì)量的峰荷。二、抽水蓄能電站在電力系統(tǒng)中的作用與功能

興建抽水蓄能電站要考慮地形、地質(zhì)、地理位置、水源、施工、水庫(kù)淹沒(méi)、環(huán)境影響等以上7個(gè)條件。（一）地形條件

抽水蓄能電站的地形條件直接關(guān)系到電站的建設(shè)規(guī)模、工程參數(shù)、經(jīng)濟(jì)指標(biāo)及其在電力系統(tǒng)中所能發(fā)揮的作用，是決定抽水蓄能電站技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的重要因素。國(guó)內(nèi)抽水蓄能電站選點(diǎn)規(guī)劃實(shí)踐表明，地形條件不同，抽水蓄能電站的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)相差很大。三、興建抽水蓄能電站的前提條件抽水蓄能電站的地形條件主要從以下幾個(gè)方面考慮：（1）上、下水庫(kù)之間的天然高差和水平距離；（2）上水庫(kù)地形條件；（3）下水庫(kù)地形條件；（4）廠房及輸水系統(tǒng)地形條件；（5）抽水蓄能電站上、下水庫(kù)組建形式三、興建抽水蓄能電站的前提條件（1）上、下水庫(kù)之間的天然高差和水平距離三、興建抽水蓄能電站的前提條件從左圖可以看出，抽水蓄能電站的最大水頭、最小水頭和平均水頭分別為：2、上水庫(kù)地形條件上水庫(kù)主要幾種形式如下：(1)利用高山盆地筑壩(包括主壩和副壩）形成水庫(kù)(2)利用高位臺(tái)地筑堤壩圍建成水庫(kù)(3)利用天然湖泊(4)利用已建人工水庫(kù)三、興建抽水蓄能電站的前提條件2、上水庫(kù)地形條件上水庫(kù)有利地形條件：(1)基本封閉的完整庫(kù)盆，庫(kù)周邊坡平順，庫(kù)岸山體雄厚。(2)庫(kù)區(qū)較開(kāi)闊，具有能滿足蓄能要求的水庫(kù)容積。(3)壩址河谷較窄，溝底高程較高，比降較小，壩軸線距離下游陡峭底坡較遠(yuǎn)，兩岸山坡平順，坡度適中。(4)進(jìn)(出)水口段山坡坡度適中，坡面平順，前沿寬度較大，進(jìn)洞條件較好，取水條件較佳。三、興建抽水蓄能電站的前提條件3、下水庫(kù)地形條件下水庫(kù)主要有以下幾種形式：(1)峽谷中筑壩形成水庫(kù)(2)利用河谷盆地筑壩形成水庫(kù)(3)利用低洼湖田筑堤壩圍建成水庫(kù)(4)利用人工水庫(kù)(5)利用天然湖泊(6)利用海洋下水庫(kù)有利的地形要滿足的條件與上水庫(kù)基本相同。三、興建抽水蓄能電站的前提條件

4、廠房及輸水系統(tǒng)地形條件地下廠房及輸水系統(tǒng)等地下建筑的布置應(yīng)滿足以下條件：(1)地下廠房的位置應(yīng)考慮高壓管道、岔管以及出線洞、交通洞的布置要求，同時(shí)壓力隧洞沿線洞頂高程應(yīng)在水壓力波線2m以下，不出現(xiàn)負(fù)壓。(2)對(duì)于非鋼襯地下壓力輸水道的埋藏深度有一定的要求。(3)調(diào)壓室應(yīng)滿足頂部高于最高涌浪水位，底部低于最小涌浪水位的要求。三、興建抽水蓄能電站的前提條件

5、抽水蓄能電站上、下水庫(kù)組建形式(1)上水庫(kù)利用高山盆地筑壩形成，下水庫(kù)利用深切溝谷筑壩形成(2)上水庫(kù)利用已建水庫(kù)進(jìn)行加固改造，下水庫(kù)在溪流上筑壩形成(3)上水庫(kù)利用高山盆地筑壩形成，下水庫(kù)利用已建水庫(kù)(4)上水庫(kù)利用溝谷源頭筑壩形成，下水庫(kù)利用天然湖泊(5)上水庫(kù)利用天然湖泊，下水庫(kù)利用大江大河(6)上水庫(kù)利用已建水庫(kù)進(jìn)行加固改造，下水庫(kù)也利用已建水庫(kù)進(jìn)行加固改造(7)上水庫(kù)利用高山盆地筑壩形成，下水庫(kù)利用低洼地區(qū)筑堤圍建(8)上水庫(kù)利用高山盆地筑壩形成，下水庫(kù)為海洋三、興建抽水蓄能電站的前提條件三、興建抽水蓄能電站的前提條件（二）、地質(zhì)條件1、區(qū)域構(gòu)造抽水蓄能電站一般地下工程較多，建筑物抗震要求較嚴(yán)，要盡可能在區(qū)域穩(wěn)定條件較好的地區(qū)選擇抽水蓄能電站站址。區(qū)域性地質(zhì)構(gòu)造發(fā)育地區(qū)容易出現(xiàn)構(gòu)造斷裂通過(guò)壩址或庫(kù)區(qū)，不僅造成嚴(yán)重的壩基穩(wěn)定和滲漏問(wèn)題，也會(huì)引起嚴(yán)重的水庫(kù)向鄰谷滲漏及庫(kù)岸邊坡穩(wěn)定問(wèn)題，而且為了搞清這些工程地質(zhì)問(wèn)題，需要花費(fèi)相當(dāng)多的時(shí)間和經(jīng)費(fèi)做大量的地質(zhì)勘察工作。2、上、下水庫(kù)庫(kù)區(qū)及壩址地質(zhì)條件（1）庫(kù)盆防滲條件

（2）庫(kù)岸穩(wěn)定條件

（3）壩址地質(zhì)條件（三）地理位置抽水蓄能電站位置選擇時(shí)，一般要求位于供電地區(qū)負(fù)荷中心附近。（1）以盡可能利用電網(wǎng)已有輸電線路的空閑輸送容量，縮短受電線路和送電線路長(zhǎng)度，以節(jié)省輸變電工程投資，減少輸電損失。（2）能有效發(fā)揮抽水蓄能電站的調(diào)頻、調(diào)相及旋轉(zhuǎn)備用等作用。三、興建抽水蓄能電站的前提條件（四）水源條件（1）必須有足夠的水源滿足水庫(kù)初期蓄水和蒸發(fā)滲漏損失補(bǔ)給；（2）考慮蒸發(fā)量大于降雨量，對(duì)于這種情況一般在上水庫(kù)或下水庫(kù)預(yù)留部分庫(kù)容（抵消蒸發(fā)和滲漏損失）。（五）施工條件施工條件包括站址交通條件(包括對(duì)外交通和施工場(chǎng)地交通)、施工支洞及堆渣場(chǎng)布置條件、施工場(chǎng)地布置條件(包括場(chǎng)地面積、高差、距離及施工干擾等條件)、建筑材料條件(包括料場(chǎng)位置、儲(chǔ)量及開(kāi)采加工條件)、施工用水、用電條件等。三、興建抽水蓄能電站的前提條件（六）水庫(kù)淹沒(méi)條件一般淹沒(méi)損失很小，但個(gè)別具有調(diào)節(jié)功能的水庫(kù)，特別是下水庫(kù)如若涉及較大的村莊、軍事設(shè)施或重要的工礦企業(yè)，就需認(rèn)真對(duì)待，甚至需作專門論證。（七）環(huán)境影響條件（1）對(duì)環(huán)境不利的方面。了解水庫(kù)選擇站直的環(huán)境制約因素，盡量不在有重大環(huán)境影響問(wèn)題的地區(qū)選擇抽水蓄能站址。（2）對(duì)環(huán)境有利的一面。三、興建抽水蓄能電站的前提條件1882年首座抽水蓄能電站誕生在瑞士，至今已有百余年歷史。世界上最早的抽水蓄能電站建于1882年，是瑞士蘇黎世的奈特拉電站，揚(yáng)程153m，功率515kW，是一座季節(jié)型抽水蓄能電站。四、抽水蓄能發(fā)展簡(jiǎn)況抽水蓄能電站在上世紀(jì)五十年代后得到迅速發(fā)展。據(jù)統(tǒng)計(jì)，1960年至2000年全世界抽水蓄能電站總裝機(jī)容量從350萬(wàn)千瓦發(fā)展到11328萬(wàn)千瓦，短短40年間增加了32倍，平均年增長(zhǎng)9.1%，比常規(guī)水電的發(fā)展速度快得多。世界上抽水蓄能電站發(fā)展最快、裝機(jī)容量最多的國(guó)家是日本，其次是美國(guó)、意大利、德國(guó)、法國(guó)、西班牙等?，F(xiàn)階段，日本、美國(guó)和西歐諸國(guó)的抽水蓄能電站裝機(jī)容量占全世界總規(guī)模的80%以上。然而，隨著可經(jīng)濟(jì)開(kāi)發(fā)的常規(guī)水能資源逐漸減少、經(jīng)濟(jì)發(fā)展中心的轉(zhuǎn)移等諸多因素，上世紀(jì)90年代以后，抽水蓄能電站的發(fā)展重點(diǎn)也由歐美向亞洲轉(zhuǎn)移。我國(guó)1968年和1973年才分別在河北崗南和北京密云兩座常規(guī)水電站上安裝了1.1萬(wàn)千瓦和2.2萬(wàn)千瓦抽水蓄能機(jī)組。由于對(duì)抽水蓄能電站在電力系統(tǒng)中的作用和經(jīng)濟(jì)效益認(rèn)識(shí)不夠，我國(guó)抽水蓄能電站的發(fā)展較慢。從1968年建成崗南小型混合式抽水蓄能電站開(kāi)始，至今僅40余年，與世界抽水蓄能電站發(fā)展的130年相比起步較晚。20世紀(jì)80年代中期以后，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和電網(wǎng)規(guī)模的擴(kuò)大，電網(wǎng)峰谷差不斷加大，電網(wǎng)調(diào)峰矛盾日益突出。特別是以火電為主的華北、華東電網(wǎng)，隨著大容量火電機(jī)組的投入，電網(wǎng)供需矛盾逐步由缺電量轉(zhuǎn)為缺調(diào)峰容量，且受地區(qū)資源的限制，可供開(kāi)發(fā)的水電站很少，電網(wǎng)缺乏調(diào)峰手段，因此，建設(shè)抽水蓄能電站解決以火電為主電網(wǎng)的調(diào)峰問(wèn)題逐步成為共識(shí)。為此，國(guó)家有關(guān)部門組織開(kāi)展了較大范圍的抽水蓄能電站資源普查和規(guī)劃選點(diǎn)，制定了相應(yīng)的發(fā)展規(guī)劃，抽水蓄能電站的建設(shè)開(kāi)始加快。可以說(shuō)，現(xiàn)階段正是我國(guó)發(fā)展抽水蓄能電站大好時(shí)機(jī)。我國(guó)抽水蓄能電站建設(shè)起步較晚，二十世紀(jì)六十年代末才開(kāi)始現(xiàn)代抽水蓄能技術(shù)的研究工作，并建成了崗南混合式蓄能電站，八十年代開(kāi)始我國(guó)第一座混流式大型蓄能電站（十三陵）的設(shè)計(jì)研究工作，九十年代先后建成了廣蓄一期（1200MW）、十三陵（800MW）和天荒坪（1800MW）等我國(guó)第一批大中型抽水蓄能電站。根據(jù)相關(guān)統(tǒng)計(jì)資料，目前我國(guó)投產(chǎn)的抽水蓄能電站共25座，投產(chǎn)總?cè)萘?7245MW，在建抽水蓄能電站10座，總?cè)萘?0400MW。目前我國(guó)已建和在建抽水蓄能電站布局主要分布在華南、華中、華北、華東、東北等以火電為主的地區(qū)。我國(guó)已建、在建、待建以及正在進(jìn)行可行性研究工作的抽水蓄能電站總?cè)萘考s為55000MW

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至2008年底，我國(guó)大陸已建抽水蓄能電站裝機(jī)容量合計(jì)1092.1萬(wàn)kW，在建抽水蓄能電站10座，總?cè)萘?270萬(wàn)kW，已建、在建合計(jì)2362.1萬(wàn)kW。區(qū)域已建裝機(jī)（萬(wàn)kW）在建裝機(jī)（萬(wàn)kW）已建、在建合計(jì)裝機(jī)（萬(wàn)kW）華東電網(wǎng)486370856華北電網(wǎng)308.1240548.1南方電網(wǎng)240240480華中電網(wǎng)19300319東北電網(wǎng)30120150西藏電網(wǎng)909合計(jì)1092.112702362.1我國(guó)大陸抽水蓄能電站建設(shè)現(xiàn)狀（截止2008年底）抽水蓄能電站建設(shè)現(xiàn)狀截止2008年底，我國(guó)裝機(jī)容量達(dá)7.92億kW。我國(guó)電源結(jié)構(gòu)現(xiàn)狀由于資源分布的特點(diǎn)，我國(guó)常規(guī)水電大部分在中西部地區(qū)，東部地區(qū)運(yùn)行靈活、調(diào)峰性能優(yōu)良的水電比重很??；在我國(guó)電源結(jié)構(gòu)中，燃煤火電比重偏高，比世界平均水平高40多個(gè)百分點(diǎn)。蓄能電站比重很低，不能滿足電網(wǎng)運(yùn)行需要。國(guó)外蓄能電站發(fā)展較快的國(guó)家主要有美國(guó)、日本、英國(guó)、法國(guó)等國(guó)家。日本是一個(gè)能源資源貧乏的國(guó)家，2006年常規(guī)水電裝機(jī)2080萬(wàn)kW，占總裝機(jī)的8.86%；核電裝機(jī)4947萬(wàn)kW，占總裝機(jī)的21.1%；蓄能電站裝機(jī)2516萬(wàn)kW，占總裝機(jī)的10.71%。日本電網(wǎng)調(diào)峰機(jī)組比重較高。日本認(rèn)為，在以火電和核電為主的電力系統(tǒng)中，需要建設(shè)10%~15%的抽水蓄能電站。日本電源結(jié)構(gòu)日本電網(wǎng)平均發(fā)電裝機(jī)利用小時(shí)4143h，核電6134h，抽水蓄能390h，煤電達(dá)7261h，燃油、燃?xì)鈾C(jī)組3059h。說(shuō)明日本的抽水蓄能電站運(yùn)行小時(shí)較低，主要承擔(dān)調(diào)峰和備用任務(wù)，燃油和燃?xì)鈾C(jī)組承擔(dān)一定的調(diào)峰任務(wù)，核電和燃煤機(jī)組利用小時(shí)較高，主要以提供電量為主。美國(guó)能源資源比較豐富，電源結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)多樣化。2006年美國(guó)公用事業(yè)總裝機(jī)10.4366億kW，其中核電1.0559億kW，占10.12%；常規(guī)水電7711萬(wàn)kW，占7.39%；抽水蓄能2146萬(wàn)kW，占2.06%；燃油燃?xì)鈾C(jī)組4.86億kW，占46.66%。美國(guó)抽水蓄能裝機(jī)比重不大，但具有較好調(diào)峰能力的燃油和燃?xì)鈾C(jī)組比重較高。

美國(guó)電源結(jié)構(gòu)美國(guó)核電利用小時(shí)7700h，水電3746h，抽水蓄能1200h，燃油燃?xì)鈾C(jī)組1695h，燃煤機(jī)組6330h。核電和燃煤機(jī)組利用小時(shí)很高，基本上基荷運(yùn)行。由于美國(guó)燃油燃?xì)鈾C(jī)組比重大，利用小時(shí)較低，這些機(jī)組作為調(diào)峰電源在電網(wǎng)中承擔(dān)了較大的調(diào)峰和備用任務(wù)，電網(wǎng)調(diào)峰能力較強(qiáng)，因而蓄能電站比重相對(duì)較低。法國(guó)核電裝機(jī)1980年就達(dá)到1439萬(wàn)kW，1990年達(dá)到5575萬(wàn)kW，2006年全法核電裝機(jī)6326萬(wàn)kW，占總裝機(jī)的57.82%，核電裝機(jī)世界第二。除核電外，2006年水電裝機(jī)2054萬(wàn)kW，占18.77%；抽水蓄能430萬(wàn)kW，占3.93%；煤電1977萬(wàn)kW，占18.07%。

法國(guó)電源結(jié)構(gòu)法國(guó)核電裝機(jī)利用小時(shí)達(dá)7100h.，主要在基荷運(yùn)行，向鄰國(guó)大力輸出基荷電量，抽水蓄能利用小時(shí)1200h，主要承擔(dān)調(diào)峰任務(wù)，法國(guó)燃煤機(jī)組（包括油氣機(jī)組）利用小時(shí)很低，基本上作為電網(wǎng)的備用容量。華東電網(wǎng)2008年燃煤火電裝機(jī)高達(dá)76.25%，燃油和燃?xì)鈾C(jī)組占6.4%，常規(guī)水電和蓄能電站分別占9.82%和2.74%。我國(guó)華東電網(wǎng)電源結(jié)構(gòu)華東電網(wǎng)2008年裝機(jī)利用小時(shí)4500h，抽水蓄能電站1081h，燃?xì)鈾C(jī)組1698h，核電7489h，煤電5028h。日、美電源結(jié)構(gòu)均呈多樣化，燃煤機(jī)組比重不高，調(diào)峰能力較強(qiáng)的水電、蓄能電站和燃油燃?xì)鈾C(jī)組比重較高，電網(wǎng)總體調(diào)峰能力較強(qiáng)。我國(guó)電源結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是以火電為主（全國(guó)火電76.01%，華東煤電76.25%），總體調(diào)峰能力不強(qiáng)。項(xiàng)目合計(jì)常規(guī)水電蓄能燃油燃?xì)饷弘姾穗娖渌A東電網(wǎng)1009.822.746.476.252.861.93日本1008.8610.7144.2214.9321.070.21美國(guó)1007.392.0646.6631.8310.121.95法國(guó)10018.773.93018.0757.821.4華東電網(wǎng)與日、美、法電源結(jié)構(gòu)比較表注：華東電網(wǎng)為2008年數(shù)，日、美、法為2006年數(shù)。與日、美、法電源結(jié)構(gòu)比較從利用小時(shí)分析，華東電網(wǎng)2008年裝機(jī)利用小時(shí)4500h，抽水蓄能電站1081h，與日本相近；燃?xì)鈾C(jī)組1698h，核電7489h，煤電5028h，煤電利用小時(shí)較日、美均低，說(shuō)明我國(guó)煤電承擔(dān)調(diào)峰任務(wù)較重。項(xiàng)目全網(wǎng)平均常規(guī)水電蓄能燃油燃?xì)饷弘姾穗娖渌A東電網(wǎng)4520249410811698502874893956日本41433807390305972616134--美國(guó)3965374612031695633077303869法國(guó)505526761228--202671171712華東電網(wǎng)與日、美、法利用小時(shí)比較表注：?jiǎn)挝唬琱2006年日本和美國(guó)調(diào)峰電源比重為74.5%、58.17%，調(diào)峰電源比重較大，調(diào)峰能力較強(qiáng)；法國(guó)調(diào)峰電源比重也達(dá)26.63%。與國(guó)外相比，我國(guó)以火電為主電網(wǎng)調(diào)峰能力不足。由于這些地區(qū)常規(guī)水電資源已基本得到開(kāi)發(fā)，我國(guó)又不具備大規(guī)模發(fā)展燃油和燃?xì)怆娬镜臈l件，因此建設(shè)調(diào)峰能力較強(qiáng)的抽水蓄能電站是解決我國(guó)華東、廣東、華北、東北等電網(wǎng)調(diào)峰問(wèn)題的重要手段。從華東電網(wǎng)電源結(jié)構(gòu)看，2008年調(diào)峰電源比重僅占21.6%，華北、南方電網(wǎng)的廣東和東北電網(wǎng)情況也基本如此。目前，我國(guó)可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略已經(jīng)確立：要在各種資源的可持續(xù)開(kāi)發(fā)利用和良好的生態(tài)環(huán)境的基礎(chǔ)上,不僅要保持經(jīng)濟(jì)的高速增長(zhǎng),還要謀求社會(huì)的穩(wěn)定與發(fā)展。水電除了要滿足自身的可持續(xù)性外,還要滿足環(huán)境、經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，社會(huì)對(duì)電力的需要日益增長(zhǎng)，電網(wǎng)中各種能源包括煤電、油電、核電、地?zé)岚l(fā)電，以及天然氣發(fā)電等增加很快。而常規(guī)水電因受水能資源的限制，往往不能成比例增長(zhǎng),在電網(wǎng)中所占比例減少。這就造成電力系統(tǒng)中可調(diào)峰電源短缺，而低谷時(shí)又造成電流周波加大，影響送電質(zhì)量。抽水蓄能電站利用電力系統(tǒng)后半夜低谷剩余電能抽水蓄能轉(zhuǎn)換在尖峰時(shí)發(fā)電，存在很大的發(fā)展空間。一般認(rèn)為，抽水蓄能電站的工程量比常規(guī)水電站少得多，但可逆機(jī)組目前國(guó)內(nèi)還無(wú)成熟制造經(jīng)驗(yàn)，需要從國(guó)外引進(jìn),其價(jià)格較高。即便如此，抽水蓄能電站單位容量投資一般仍比常規(guī)水電為低，同時(shí)施工期限亦短。目前,全國(guó)水利水電和電力建設(shè)形勢(shì)對(duì)抽水蓄能的發(fā)展非常有利,主要表現(xiàn)在以下幾方面:1)各地區(qū)和各流域,常規(guī)水電發(fā)展很不平衡,部分地區(qū)水能資源儲(chǔ)量貧乏或已開(kāi)發(fā)殆盡,不得不發(fā)展抽水蓄能以補(bǔ)水電所占電網(wǎng)中比重不足,如華北、東北、及東南沿海地區(qū)。2)有些地區(qū)水電比重雖不低,但多徑流水電。如四川、湖南、江西、湖北亦需建抽水蓄能電站。3)我國(guó)煤炭資源不均衡，運(yùn)煤困難，發(fā)展坑口電站，相應(yīng)帶來(lái)北電南送。目前我國(guó)西部大開(kāi)發(fā)在即，而水電西南西北多，又將實(shí)現(xiàn)西電東送。隨著三峽大壩的建成,我國(guó)東西南北輸電網(wǎng)已經(jīng)形成。這些輸送電對(duì)平衡全國(guó)各地區(qū)電力有好處，但這也增大了系統(tǒng)發(fā)生事故的風(fēng)險(xiǎn)和強(qiáng)度，增建一些配套的抽水蓄能電站勢(shì)在必行。4)我國(guó)風(fēng)電、核電已在浙江、廣東投入運(yùn)行并將在江蘇、山東興起,也需相應(yīng)配套增建抽水蓄能電站。總之，抽水蓄能電站是為了解決電網(wǎng)高峰、低谷之間供需矛盾而產(chǎn)生的，是間接儲(chǔ)存電能的一種方式。在抽水——發(fā)電運(yùn)作過(guò)程中，雖然部分能量會(huì)在轉(zhuǎn)化間流失，但相比之下，使用抽水蓄能電站仍然比增建煤電發(fā)電設(shè)備來(lái)滿足高峰用電而在低谷壓負(fù)荷、停機(jī)這種情況來(lái)的便宜，效益更佳。除此以外，抽水蓄能電站還能擔(dān)負(fù)調(diào)頻、調(diào)相和事故備用等動(dòng)態(tài)功能。所以，抽水蓄能電站是電網(wǎng)運(yùn)行管理的重要工具，是確保電網(wǎng)安全、經(jīng)濟(jì)、穩(wěn)定生產(chǎn)的支柱，發(fā)展抽水蓄能電站是非常必要的。為了更好地滿足電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行和電源結(jié)構(gòu)調(diào)整的要求，甚至一些以水電為主的電網(wǎng)也開(kāi)始研究興建一定規(guī)模的抽水蓄能電站。目前,我國(guó)抽水蓄能電站的建設(shè)和規(guī)劃設(shè)計(jì)工作正在全國(guó)范圍內(nèi)蓬勃展開(kāi)。從我國(guó)已建和在建的抽水蓄能電站看，它們各具特色，有高、中、低水頭的，有大型也有小型的，為我國(guó)抽水蓄能電站建設(shè)走出了第一步，并取得了寶貴的經(jīng)驗(yàn)?；谏鲜鲈?，預(yù)計(jì)抽水蓄能電站建設(shè)將在華北、東北、東南沿海地區(qū)以及華中、中南等地迅速展開(kāi)。風(fēng)電與抽水蓄能的關(guān)系？我國(guó)風(fēng)能資源非常豐富，我國(guó)陸上高度50m區(qū)3級(jí)（年平均風(fēng)功率密度大于300W/m2）以上風(fēng)能資源可開(kāi)發(fā)量約23.8億kW，近海水深5～25m高度50m區(qū)3級(jí)以上風(fēng)能資源可開(kāi)發(fā)量約2億kW。目前我國(guó)規(guī)劃了八大風(fēng)電基地。根據(jù)我國(guó)能源發(fā)展規(guī)劃，到2020年、2030年，我國(guó)風(fēng)電規(guī)劃開(kāi)發(fā)容量分別達(dá)到2.0億kW、3.0億kW。目前我國(guó)風(fēng)能資源開(kāi)發(fā)容量約為60000MW，上網(wǎng)容量約為三分之二,風(fēng)電裝機(jī)容量主要集中在河北北部、內(nèi)蒙古、西北地區(qū)及東北地區(qū)。序號(hào)省份“十二五”末2020年2030年累計(jì)容量累計(jì)容量累計(jì)容量1河北1100016000200002蒙東700020000300003蒙西1300038000520004吉林600015000200005甘肅1300020000400006新疆1000020000300007江蘇600010000150008山東80001500020000以上八大基地小計(jì)74000154000227000由于風(fēng)電受自然因素影響較大，風(fēng)電的運(yùn)行，對(duì)電網(wǎng)的影響比較大。我國(guó)風(fēng)電資源目前主要集中在我國(guó)北部地區(qū)，這些地區(qū)用電負(fù)荷比較小，對(duì)風(fēng)電消納能力有限，因此造成了風(fēng)電上網(wǎng)困難。輸電線路配套不能滿足風(fēng)電輸送需求。根據(jù)規(guī)劃到2020年我國(guó)風(fēng)電裝機(jī)容量要達(dá)到2.0億kW，這些容量主要集中在華北、西北、東北地區(qū)。這些地區(qū)因用電負(fù)荷較小，只能消納很少部分，大部分需要外送至華中、華東等經(jīng)濟(jì)比較發(fā)達(dá)、對(duì)能源需求規(guī)模較大的地區(qū)進(jìn)行消納。但不論把風(fēng)電送到哪里，鑒于風(fēng)電運(yùn)行的特點(diǎn)，必須要采取一定手段，才能夠很好的消納風(fēng)電。如不采取措施，消納2.0億kW的風(fēng)電是非常困難的。如蒙西電網(wǎng)2010年投入的風(fēng)電容量?jī)H為3600MW，但在冬季供暖期間，特別是在夜間，幾乎全部停機(jī)棄風(fēng)，以保證電網(wǎng)運(yùn)行的安全。在蒙東地區(qū)大約只有三分之一的風(fēng)電容量能夠上網(wǎng)。主要原因也是電網(wǎng)難以消納。目前在風(fēng)電資源比較豐富的地區(qū)，不能很好的消納風(fēng)電的另外一個(gè)原因，就是電網(wǎng)缺乏有效的調(diào)節(jié)手段。在目前消納風(fēng)電比較有效的手段，就是配套建設(shè)一定規(guī)模的抽水蓄能電站。根據(jù)目前的研究成果，在2020年規(guī)劃建設(shè)2.0億kW風(fēng)電容量，考慮電網(wǎng)本身的需要，需要配套建設(shè)約1.0億kW的蓄能電站，才能夠很好的將規(guī)劃建設(shè)的風(fēng)電容量消納。根據(jù)對(duì)風(fēng)電的特性進(jìn)行研究，在電網(wǎng)負(fù)荷低谷時(shí)段，棄風(fēng)率達(dá)到60%，而在其他時(shí)段棄風(fēng)不要超過(guò)30%，這樣風(fēng)電95%的電量可以得到有效利用。因此單從配合風(fēng)電考慮，約需要配套風(fēng)電容量的30～40%的蓄能電站容量，可以使建設(shè)的風(fēng)電容量能夠在電網(wǎng)內(nèi)消納。蓄能電站配合核電運(yùn)行根據(jù)規(guī)劃，到2020年規(guī)劃建設(shè)核電容量約70000MW。核電的運(yùn)行較風(fēng)電要求更高，不能夠出現(xiàn)任何差錯(cuò)，在電網(wǎng)中只能在基荷運(yùn)行。為保證核電安全、穩(wěn)定運(yùn)行也需要配套一定規(guī)模的蓄能電站。我國(guó)蓄能電站建設(shè)還處于起步階段，建設(shè)中還有很多問(wèn)題需要逐步解決，如上網(wǎng)電價(jià)的問(wèn)題，這是目前制約我國(guó)蓄能電站發(fā)展的主要問(wèn)題之一。我國(guó)對(duì)蓄能電站的需求規(guī)模是比較大的，按照2020年1.0億kW的需求規(guī)模，分析，在現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，還要增加約800