抽蓄電站如何才能物盡其用

抽水蓄能電站具有啟動(dòng)靈活、調(diào)節(jié)速度快的優(yōu)勢(shì)，是技術(shù)成熟、運(yùn)行可靠且較為經(jīng)濟(jì)的調(diào)峰電源與儲(chǔ)能電源，被視為未來電力系統(tǒng)重要的調(diào)節(jié)工具。 日前，總投資217億元、總裝機(jī)容量360萬千瓦的安徽金寨、山東沂蒙、河南天池3大抽蓄電站同時(shí)開工，意味著我國(guó)抽水蓄能電站加快了發(fā)展步伐。即便如此，全國(guó)抽水蓄能裝機(jī)占發(fā)電總裝機(jī)比例仍不到2%，相較于發(fā)達(dá)國(guó)家5%左右的平均水平，發(fā)展仍然十分滯后，功能認(rèn)識(shí)不到位、電價(jià)機(jī)制不合理等成為制約抽蓄電站快速發(fā)展的關(guān)鍵因素。記者近日走訪幾個(gè)相關(guān)抽水蓄能電站進(jìn)行深入調(diào)研探究原因。 新能源發(fā)展更需電網(wǎng)安全 滁州是安徽省著名的風(fēng)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展基地，驅(qū)車行駛在滁州境內(nèi)，窗外不時(shí)會(huì)閃過迎風(fēng)起舞的巨型風(fēng)機(jī)，這也使得坐落在滁州城西側(cè)的瑯琊山抽水蓄能電站意義非凡。 與常規(guī)水電站不同，為了更靠近電力負(fù)荷中心，充分發(fā)揮調(diào)節(jié)作用，瑯琊山抽蓄電站位置極佳。從滁州高鐵站到瑯琊山抽蓄電站僅有短短10余公里的距離，汽車沿著平緩的盤山公路直行，不到20分鐘，電站的大門已經(jīng)顯露在記者面前。 沒有長(zhǎng)時(shí)間穿山越嶺，也沒有聽見轟隆隆的水流聲，電站100多米高的山頂是一個(gè)1平方公里大小的水庫，向東望去整個(gè)滁州城盡收眼底，如此靜謐的環(huán)境顛覆了記者之前對(duì)于水電站的常規(guī)認(rèn)識(shí)。 “這平靜的湖水下面可大有學(xué)問。”在國(guó)網(wǎng)新源華東瑯琊山抽水蓄能有限公司辦公室主任助理史敬壯的帶領(lǐng)下，記者下到山底，乘車通過長(zhǎng)達(dá)千米的狹窄交通洞，眼前豁然開朗，4臺(tái)15萬千瓦的單級(jí)可逆式抽水蓄能機(jī)組，在偌大的人造洞穴中一字排開，從山頂水庫中瀉下的水流推動(dòng)水輪機(jī)發(fā)出陣陣轟鳴。 史敬壯解釋說，抽蓄電站和常規(guī)水電站不太一樣，通常由一定高度差的上下兩個(gè)水庫構(gòu)成，用電高峰時(shí)機(jī)組從上水庫放水發(fā)電，用電低谷時(shí)吸收電網(wǎng)中多余的電力，將下水庫的水抽入上水庫，以此調(diào)峰填谷保持電網(wǎng)平衡，確保供電安全。 “抽水蓄能電站具有啟停靈活、反應(yīng)迅速等優(yōu)勢(shì)，是目前電力系統(tǒng)中技術(shù)最成熟、運(yùn)行最可靠、使用最經(jīng)濟(jì)的調(diào)峰填谷、調(diào)頻和儲(chǔ)能等多功能特殊電源，對(duì)提高電力系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行水平，具有重要作用。”國(guó)網(wǎng)新源華東瑯琊山抽水蓄能有限公司總經(jīng)理陳大鵬介紹說，例如，2014年11月，華東電網(wǎng)某主力火電100萬千瓦機(jī)組跳機(jī)，瑯琊山電站接令緊急啟動(dòng)4臺(tái)機(jī)組發(fā)電，4分鐘內(nèi)出力達(dá)到60萬千瓦，有效支撐了電網(wǎng)穩(wěn)定，抵御了事故沖擊。 目前，除了瑯琊山抽蓄電站，還有數(shù)十個(gè)這樣的“安全衛(wèi)士”分布在全國(guó)各地，保障電力安全。截至2014年9月底，我國(guó)已建成抽蓄電站23家，裝機(jī)容量2151萬千瓦。“這些抽蓄電站基本滿足了電網(wǎng)安全運(yùn)行需要，一定程度上減少棄風(fēng)、棄水，促進(jìn)節(jié)能減排，對(duì)電力系統(tǒng)的整體優(yōu)化起到了積極作用。”國(guó)家能源局市場(chǎng)監(jiān)管司副司長(zhǎng)黃少中表示。 不過，近年來新能源的快速發(fā)展給電網(wǎng)安全帶來了全新挑戰(zhàn)，也對(duì)抽蓄電站的效用發(fā)揮提出了更高的要求。黃少中舉例說，我國(guó)華北區(qū)域電網(wǎng)火電占比大，風(fēng)電發(fā)展快，缺少可快速啟動(dòng)的常規(guī)水電，是抽蓄電站發(fā)展最早的地區(qū)。華東區(qū)域電網(wǎng)峰谷差、核電裝機(jī)容量和調(diào)峰壓力都比較大，是典型受端電網(wǎng)，尤其需要幫助電網(wǎng)消納風(fēng)電、太陽能等新型清潔能源對(duì)電網(wǎng)的擾動(dòng)，也亟須增加抽蓄電站參與調(diào)峰和整體平衡，以提高全網(wǎng)運(yùn)行的安全性與經(jīng)濟(jì)性。 新形勢(shì)下，抽蓄電站不僅逐步向調(diào)峰填谷、電網(wǎng)調(diào)頻、事故備用和系統(tǒng)儲(chǔ)能等多功能并重的方向轉(zhuǎn)變，而且還需適應(yīng)電力系統(tǒng)在快速發(fā)展過程中產(chǎn)生的各種新需求、我國(guó)經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)調(diào)整的各種新變化。“對(duì)保障電力系統(tǒng)安全運(yùn)行，緩解電網(wǎng)調(diào)峰矛盾，增加新能源電力消納，促進(jìn)清潔能源開發(fā)利用和能源結(jié)構(gòu)調(diào)整，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展具有不可替代的重要作用和意義。”陳大鵬坦言。 認(rèn)識(shí)不足制約發(fā)展 雖然幾十年來抽蓄電站在我國(guó)取得了穩(wěn)步發(fā)展，但與逐年跳升的電力裝機(jī)總量相比，發(fā)展速度仍顯慢了些。根據(jù)國(guó)家發(fā)展改革委《關(guān)于促進(jìn)抽水蓄能電站健康有序發(fā)展有關(guān)問題的意見》，到2025年，全國(guó)抽蓄電站總裝機(jī)容量達(dá)到約1億千瓦，占全國(guó)電力總裝機(jī)比重4%左右。目前，全國(guó)抽蓄電站總裝機(jī)容量?jī)H為2151萬千瓦，占全國(guó)電力總裝機(jī)比重不到2%，離發(fā)展目標(biāo)還有較大差距。 黃少中告訴記者，雖然國(guó)家近年來開工不少電站項(xiàng)目，但部分項(xiàng)目落實(shí)慢，建設(shè)周期長(zhǎng)；還有部分抽蓄電站建設(shè)不及時(shí)，實(shí)際建設(shè)時(shí)間遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過設(shè)計(jì)工期，增加了不必要的建設(shè)成本，也推高了抽蓄電站運(yùn)營(yíng)費(fèi)用。 內(nèi)蒙古呼和浩特抽蓄電站于2006年8月26日獲得項(xiàng)目核準(zhǔn)，設(shè)計(jì)工期51個(gè)月。由于資金不到位，項(xiàng)目于2007年11月停工，直至2009年11月項(xiàng)目才恢復(fù)建設(shè)。截至2015年6月24日，電站的4臺(tái)機(jī)組剛?cè)客哆\(yùn)，建成時(shí)間落后4年，項(xiàng)目建設(shè)成本由49.34億元增加至56.43億元。 “認(rèn)識(shí)不到位是制約抽蓄電站發(fā)展的首要原因。”陳大鵬表示，目前社會(huì)各界對(duì)抽水蓄能電站的認(rèn)識(shí)，依然局限于為電網(wǎng)提供安全穩(wěn)定保障和調(diào)峰填谷功能上，忽視抽水蓄能電站對(duì)經(jīng)濟(jì)社會(huì)、對(duì)整個(gè)電力系統(tǒng)乃至能源結(jié)構(gòu)調(diào)整的特殊貢獻(xiàn)，導(dǎo)致抽水蓄能電站的發(fā)展比較緩慢。 認(rèn)識(shí)不到位，還導(dǎo)致既有抽蓄電站效用未能充分發(fā)揮。“部分地區(qū)由于電力系統(tǒng)網(wǎng)源情況變化較大，以及電網(wǎng)與抽蓄電站發(fā)展不協(xié)調(diào)、建設(shè)不配套等原因，導(dǎo)致抽蓄電站投運(yùn)后，運(yùn)行需求不足，未能充分發(fā)揮相應(yīng)作用。”黃少中透露。 例如，山西西龍池電站所在的晉北地區(qū)，由于風(fēng)電快速增長(zhǎng)、供熱機(jī)組比例偏高等問題，4臺(tái)機(jī)組中的2臺(tái)一度在高峰時(shí)段不能全啟頂峰發(fā)電，低谷時(shí)段不能全啟抽水蓄能，難以充分發(fā)揮作用。截至記者發(fā)稿，在解決了相關(guān)技術(shù)難題后，山西西龍池電站已經(jīng)可以實(shí)現(xiàn)4臺(tái)機(jī)組全部啟動(dòng)進(jìn)行抽水、發(fā)電，但即使4臺(tái)機(jī)組全啟頂峰發(fā)電或者抽水，仍難以滿足風(fēng)電快速發(fā)展的系統(tǒng)調(diào)峰需求。 此外，抽蓄電站與其他類型機(jī)組在調(diào)峰、事故備用的調(diào)用先后順序上沒有明確規(guī)定，對(duì)抽蓄電站的調(diào)用合理性難以進(jìn)行精確評(píng)價(jià)。同時(shí)，抽蓄電站的水庫運(yùn)用也有待進(jìn)一步優(yōu)化，警戒水位的設(shè)定需要更加科學(xué)統(tǒng)籌調(diào)峰與備用間關(guān)系，以充分挖掘抽蓄電站的調(diào)峰能力。 合理價(jià)格機(jī)制尚未形成 不合理的電價(jià)機(jī)制是制約抽蓄電站發(fā)展和功能發(fā)揮的核心原因。目前，我國(guó)抽蓄電站主要實(shí)行3種價(jià)格機(jī)制——單一容量電價(jià)、單一電量電價(jià)、兩部制電價(jià)（容量電價(jià)+電量電價(jià)）。“單一容量電價(jià)對(duì)抽蓄電站調(diào)用缺乏激勵(lì)作用，導(dǎo)致機(jī)組利用率不高。”黃少中說，此類抽蓄電站收入來自固定容量電費(fèi)，電站收益與機(jī)組利用率基本無關(guān)，機(jī)組運(yùn)行時(shí)間增加反而會(huì)提高運(yùn)營(yíng)成本，因此，抽蓄電站缺乏發(fā)電積極性。 例如，華北、華東區(qū)域共9家抽蓄電站執(zhí)行單一容量電價(jià)，2014年1至9月平均發(fā)電利用小時(shí)僅為439小時(shí)，與執(zhí)行其他兩種電價(jià)機(jī)制的抽蓄電站差距明顯。其中，山西西龍池電站、河北張河灣電站發(fā)電利用小時(shí)數(shù)甚至低于300小時(shí)。 執(zhí)行單一電量電價(jià)往往又造成抽蓄電站效益過度依賴抽發(fā)電量，導(dǎo)致抽蓄電站調(diào)用頻繁、多發(fā)超發(fā)。黃少中指出，此類抽蓄電站沒有固定容量電費(fèi)收入，只能通過抽發(fā)電量盈利，導(dǎo)致個(gè)別電站利用小時(shí)數(shù)明顯偏高。 據(jù)記者了解，全國(guó)實(shí)行單一電量電價(jià)的抽蓄電站共有4家，年平均發(fā)電利用小時(shí)數(shù)為1600小時(shí)左右，遠(yuǎn)高于國(guó)內(nèi)抽蓄電站平均水平，個(gè)別電站甚至違背了抽蓄電站調(diào)度運(yùn)行導(dǎo)則規(guī)定的年度發(fā)電利用小時(shí)不超過設(shè)計(jì)值的原則。 此外，落實(shí)兩部制電價(jià)的抽蓄電站數(shù)量極少。沙河抽水蓄能電站是江蘇省首個(gè)投產(chǎn)的抽蓄電站，從建成起一直試行兩部制電價(jià)。“兩部制電價(jià)綜合了容量電價(jià)和電量電價(jià)的優(yōu)勢(shì)。”電站總經(jīng)理李貴桃透露，沙河電站執(zhí)行該電價(jià)機(jī)制以來，年發(fā)電利用小時(shí)數(shù)穩(wěn)定在1800小時(shí)左右，投資回報(bào)率高達(dá)10%。 不過從全國(guó)范圍來看，更為合理的兩部制電價(jià)也遇到推廣難題。由于相關(guān)招標(biāo)競(jìng)價(jià)方式、電價(jià)測(cè)算方法、工作時(shí)間節(jié)點(diǎn)、各方職責(zé)等尚未明確，致使兩部制電價(jià)推進(jìn)工作無實(shí)質(zhì)性進(jìn)展。 抽蓄電站由于缺乏合理的價(jià)格機(jī)制和評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，因而加大了企業(yè)投資經(jīng)營(yíng)難題，導(dǎo)致抽蓄電站市場(chǎng)化程度低，限制了抽蓄電站的快速發(fā)展。 目前，華北、華東區(qū)域14家抽蓄電站中僅2家由非電網(wǎng)企業(yè)控股，投資運(yùn)營(yíng)主體大多為電網(wǎng)企業(yè)，其他投資主體難以進(jìn)入。湖南黑麋峰抽蓄電站是國(guó)內(nèi)唯一一家由發(fā)電企業(yè)全資建設(shè)的抽蓄電站。因電價(jià)不明確，租賃協(xié)議一直未能簽訂，電站虧損嚴(yán)重，難以正常運(yùn)營(yíng)。2013年3月，投資方湖南五凌電力公司將電站資產(chǎn)整體轉(zhuǎn)讓給國(guó)網(wǎng)新源控股有限公司。 “2008年以后建設(shè)的抽蓄電站大多執(zhí)行單一容量電價(jià)，我們電站核準(zhǔn)時(shí)，是按照凈資產(chǎn)5%的回報(bào)率執(zhí)行容量電價(jià)。這么低的收益率，對(duì)于國(guó)企來說正常運(yùn)轉(zhuǎn)沒問題，但對(duì)于私營(yíng)企業(yè)，這個(gè)收益率實(shí)在缺乏吸引力。”國(guó)網(wǎng)新源華東宜興抽水蓄能有限公司總經(jīng)理朱冠宏坦言。 市場(chǎng)化是必由之路 “在擺正認(rèn)識(shí)的前提下，要解決抽蓄電站的問題其實(shí)不難，就是走市場(chǎng)化道路，充分發(fā)揮市場(chǎng)的調(diào)節(jié)作用。”陳大鵬始終認(rèn)為，執(zhí)行哪一種電價(jià)機(jī)制并不重要，關(guān)鍵是電價(jià)核定標(biāo)準(zhǔn)要合理。比如容量電價(jià)，現(xiàn)在按投資造價(jià)算回報(bào)率就非常不合理，帶來的問題是，工程期間誰管理好、用錢少，誰收益低。“抽蓄電站要大發(fā)展，標(biāo)準(zhǔn)必須統(tǒng)一，水電個(gè)體差異非常大，不能簡(jiǎn)單按照火電容量思維去定價(jià)，要充分考慮構(gòu)成電價(jià)的各個(gè)要素和每個(gè)電站的實(shí)際情況。” 進(jìn)行合理價(jià)格核定，離不開科學(xué)評(píng)估，這需要研究制定抽水蓄能運(yùn)行評(píng)價(jià)細(xì)則。朱冠宏表示，國(guó)家主管部門應(yīng)根據(jù)抽蓄電站運(yùn)行技術(shù)特點(diǎn)，綜合考慮系統(tǒng)頂峰需求、低谷深度調(diào)峰、電網(wǎng)事故備用和其他因素，制定適應(yīng)不同系統(tǒng)需求的評(píng)價(jià)體系、指標(biāo)和方法，客觀評(píng)價(jià)抽水蓄能電站的運(yùn)行效益，改變單純以發(fā)電利用小時(shí)作為運(yùn)行效果評(píng)價(jià)依據(jù)的局面。 在科學(xué)評(píng)估的前提下，利用市場(chǎng)機(jī)制挖掘抽蓄電站的功能潛力，被業(yè)內(nèi)認(rèn)為是抽蓄電站大發(fā)展的有效路徑。朱冠宏建議，結(jié)合電力市場(chǎng)化改革進(jìn)程，國(guó)家有關(guān)部門要組織抽水蓄能電站在電力市場(chǎng)中的運(yùn)營(yíng)規(guī)則，研究完全競(jìng)爭(zhēng)市場(chǎng)條件下的電力輔助服務(wù)價(jià)格體系、價(jià)格標(biāo)準(zhǔn)和競(jìng)價(jià)規(guī)則，逐步引導(dǎo)抽水蓄能電站參與市場(chǎng)化運(yùn)營(yíng)，使抽水蓄能電站運(yùn)行功能的市場(chǎng)和經(jīng)濟(jì)價(jià)值得到充分體現(xiàn)。 市場(chǎng)化機(jī)制的探索不是一朝一夕。黃少中表示，要通過投資主體競(jìng)爭(zhēng)，降低建設(shè)成本，形成市場(chǎng)化的容量電價(jià)；通過輔助服務(wù)補(bǔ)償及調(diào)峰交易手段，形成市場(chǎng)化電量電價(jià)，實(shí)現(xiàn)常規(guī)電源與抽蓄電站的互利共贏；通過市場(chǎng)交易方式，招標(biāo)用電低谷時(shí)期抽水電量，適當(dāng)降低抽水電價(jià)，進(jìn)一步消納負(fù)荷低谷時(shí)段的風(fēng)電、水電等可再生能源。 此外，先進(jìn)技術(shù)的推廣也有利于提高抽蓄電站運(yùn)行效率，降低成本，增強(qiáng)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。“常規(guī)抽水蓄能機(jī)組在抽水情況下負(fù)荷不可調(diào)節(jié)，可變速抽水蓄能機(jī)組在發(fā)電和抽水狀態(tài)下都可以實(shí)現(xiàn)功率調(diào)節(jié)，而且范圍更大。”作為抽水蓄能變速機(jī)組應(yīng)用關(guān)鍵技術(shù)科技攻關(guān)團(tuán)隊(duì)的帶頭人，陳大鵬認(rèn)為，在電網(wǎng)中配備合理比例的可變速蓄能機(jī)組可以很好地滿足電網(wǎng)對(duì)調(diào)節(jié)充裕度和精度的要求。 作為調(diào)節(jié)電源，抽蓄電站越靠近負(fù)荷中心，越能發(fā)揮功用。但在我國(guó)負(fù)荷中心區(qū)域，一般都沒有高山，由于水頭的限制，常規(guī)抽蓄電站選址受到很大限制?？勺兯贆C(jī)組可適應(yīng)更寬的水頭（揚(yáng)程）變幅運(yùn)行，為在負(fù)荷中心附近建設(shè)抽蓄電站拓寬了選擇范圍。 “變速機(jī)組通過改變轉(zhuǎn)速能較好地適應(yīng)不同的運(yùn)行水頭，改善水泵水輪機(jī)的水力性能，減少振動(dòng)、空蝕和泥沙磨損，有效改善機(jī)組運(yùn)行工況，在提高機(jī)組啟動(dòng)可靠性和靈活性的同時(shí)，還可延長(zhǎng)機(jī)組壽命，大大降低機(jī)組運(yùn)行和檢修費(fèi)用。”陳大鵬說。