電網(wǎng)的最后一根火柴：抽水蓄能電站

周圍突然陷入黑暗時，你急需一根火柴亮起……當大電網(wǎng)發(fā)生停電、城鄉(xiāng)燈火熄滅時，靠什么來恢復它的運行?這個時候，你需要一個神奇的電站——抽水蓄能電站。抽水蓄能電站由于具有啟動迅速，運行靈活等特點，能在全網(wǎng)大停電的極端情況下，迅速重新啟動整個電網(wǎng)，因此也被稱為“電網(wǎng)最后一根火柴”。本期，就來和你聊聊抽水蓄能電站的作用和特點。

什么是抽水蓄能電站?

抽水蓄能電站雖然也是水電站，但和普通水電站有很大不同，它相當于一個“蓄電池”——用低谷電抽水，把下水庫的水抽到上水庫儲存起來，然后到用電高峰時，利用上水庫的水帶動發(fā)電機組發(fā)電，將低谷電轉(zhuǎn)化為急需的尖峰電，實現(xiàn)了電能的有效存儲，并將電能在時間上重新分配，從而減少和避免能源浪費。

抽水蓄能電站不僅具有調(diào)峰填谷的靜態(tài)效益，而且由于其啟動迅速，運行靈活，特別適宜在電力系統(tǒng)中承擔調(diào)頻、調(diào)相、負荷備用和事故備用等“動態(tài)”任務。在全網(wǎng)大停電、一片“漆黑”的極端情況下，電網(wǎng)重新啟動一般要從抽水蓄能電站這根“火柴”開始，最終“點亮”整個電網(wǎng)，因此抽水蓄能電站也被稱為“電網(wǎng)最后一根火柴”。比如，大名鼎鼎的北京十三陵抽水蓄能電站就號稱“首都電網(wǎng)的最后一根火柴”。

抽水蓄能電站分為哪幾種類型?

抽水蓄能電站可以分為不同的類型。按開發(fā)方式，電站可劃分為純抽水蓄能電站和混合式抽水蓄能電站;按調(diào)節(jié)周期可分為日調(diào)節(jié)、周調(diào)節(jié)、季調(diào)節(jié)抽水蓄能電站。

抽水蓄能電站造價不高，根據(jù)電力系統(tǒng)負荷、電源的分布情況，合理配置抽水蓄能電站，可減小電網(wǎng)潮流，在降低系統(tǒng)事故率、提高供電可靠性的同時，節(jié)省電力系統(tǒng)總運行費用。

抽水蓄能電站由哪些部分組成?

抽水蓄能電站通常由具有一定落差的上、下水庫和輸水發(fā)電系統(tǒng)組成。

抽水蓄能電站一般是依山而建，發(fā)電水頭高，占地規(guī)模小，上下水庫面積多在20萬~40萬平方米不等，水庫占地僅相當于一座較大中學的面積，特別是廠房及輸水發(fā)電系統(tǒng)一般布置在地下，對自然環(huán)境的影響非常小。下水庫一般由擋水建筑物和泄水建筑物組成，有時可利用已有的水庫。連接上下水庫的就是水道系統(tǒng)，一般由上水庫進出水口、引水隧洞、引水調(diào)壓室、高壓管道、尾水隧洞、下水庫進出水口等組成。水道一般沿著山體埋設在地下。

核心區(qū)是電站的廠房系統(tǒng)，一般包括主廠房、副廠房、主變壓器室、開關(guān)站及出線場，以及母線洞、出線洞、進廠交通洞、通風洞、排水廊道等附屬洞室等。主廠房、副廠房、主變壓器室等常置于地下，開關(guān)站及出線場布置于地面或地下洞室。所以，如果你從高空俯瞰抽水蓄能電站，除了看到兩池碧水，你很難找到一個電站應有的特征，甚至身處其中也不知道它的存在。

抽水蓄能電站啟動電網(wǎng)需要多長時間?

作為“電網(wǎng)火柴”，抽水蓄能電站具有啟動靈活、調(diào)節(jié)速度快的優(yōu)勢。

以120萬千瓦規(guī)模的抽水蓄能電站為例，可以在5分鐘內(nèi)由滿負荷抽水轉(zhuǎn)變?yōu)闈M負荷發(fā)電，提供240萬千瓦的事故支援能力。

因此，又有三個詞語來形容抽水蓄能電站：電網(wǎng)的穩(wěn)定器、調(diào)節(jié)器、平衡器。

看看實例。2013年10月，江蘇電網(wǎng)曾經(jīng)舉行了一次“黑啟動”演練，抽水蓄能電站僅僅用了1小時就成功激活了大電網(wǎng)。

千萬不要以為電網(wǎng)大面積停電的情況只存在于演練中。2005年9月26日，受第18號臺風“達維”影響，海南省發(fā)生了罕見的全省范圍大面積停電。當時，電網(wǎng)企業(yè)立即實施黑啟動方案，這是國內(nèi)除演練以外第一次實施的“黑啟動”。

“電網(wǎng)火柴”除了照亮，還能干嘛?

“電網(wǎng)火柴”除了照亮這個顯著的功能，還有其他許多功能。

幫助清潔能源上網(wǎng)。由于風能、太陽能等新能源具有間歇性、隨機性等特點，因此特別需要抽水蓄能電站這種“蓄電池”來調(diào)節(jié)。預計2020年，我國風電、太陽能發(fā)電裝機將分別達到2.4億千瓦、1億千瓦，這必然要求系統(tǒng)調(diào)節(jié)能力和保障手段的同步增強，要求加快抽水蓄能電站建設。抽水蓄能電站將改善特高壓電網(wǎng)的運行特性，讓“電力高速公路”更好地接納區(qū)外清潔能源。

治理霧霾。抽水蓄能電站的運行減少了電網(wǎng)燃料消耗，也就相應減少了污染物排放及其治理費用，不僅自身清潔，而且具有一定的環(huán)境效益，有助于治理霧霾。以裝機360萬千瓦的河南天池抽水蓄能電站為例，工程建成后，年可節(jié)省標準煤8.4萬噸，減少二氧化碳排放21萬噸，將更好地服務河南“藍天工程”，促進河南生態(tài)文明和地方經(jīng)濟社會發(fā)展。

拉動經(jīng)濟、服務民生。裝機360萬千瓦的金寨抽水蓄能電站項目，是安徽省金寨扶貧“5+1”工程之一，對加快金寨老區(qū)脫貧致富，促進老區(qū)乃至全省經(jīng)濟社會又好又快發(fā)展具有十分重要的意義。根據(jù)公開資料顯示，裝機180萬千瓦的河北豐寧抽水蓄能電站一期項目能拉動地方GDP三四百億元。

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我國抽水蓄能電站發(fā)展歷程

我國抽水蓄能電站的發(fā)展，始于20世紀60年代后期。經(jīng)過20世紀70年代的初步探索，80年代的深入研究論證和規(guī)劃設計，我國抽水蓄能電站的興建逐步進入蓬勃發(fā)展時期。

我國先后興建了廣州抽水蓄能電站、北京十三陵抽水蓄能電站、天荒坪抽水蓄能電站等大型抽水蓄能電站。目前，我國已積累了豐富的抽水蓄能電站建設經(jīng)驗，掌握了較先進的機組制造技術(shù)，電站的整體設計、制造和安裝技術(shù)更是達到了國際先進水平。

從地理分布來看，我國的第一批抽水蓄能電站主要分布在經(jīng)濟較為發(fā)達的東中部地區(qū)。隨著我國西部、北部大型風電基地、太陽能發(fā)電基地的建設，迫切需要在送端地區(qū)也配套建設調(diào)峰能力強、儲能優(yōu)勢突出、經(jīng)濟性好，且能提高輸電線路經(jīng)濟性的抽水蓄能電站?？梢灶A見，我國抽水蓄能電站正在迎來新一輪的建設高潮。