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不应忽视的战略功能
抽水蓄能电站的开发建设周期很长,从启动预可研至建成投产至少12年,因此必须要有战略思考、超前研究。
一般来说,电力系统对抽水蓄能的需求集中表现为三种情况,分别是调峰填谷、紧急事故备用和定向服务。
电网的峰谷差通常高达当日最大负荷的40%左右,抽水蓄能电站替代常规火电机组解决所在系统的峰谷差,有经济和技术两方面的优势。一是在同等程度满足电力系统电力、电量和调峰需求的基础上,建设适当规模的抽水蓄能电站在经济上优于建设相应规模的常规火电。二是常规机组在大幅调峰时常面临技术难题,不得不频繁关停、重启机组,抽水蓄能可以有效缓解这种情况。
我国目前绝大多数抽水蓄能电站都以过半的“精力”承担着紧急事故备用功能,为电力系统的安全稳定经济运行发挥着重要作用。抽水蓄能在承担紧急事故备用功能方面有两项突出优势,一是可以以停机状态替代常规火电机组空转运行,减少系统内机组投运容量,优化发电机组运行区间,取得节煤效益。二是抽水蓄能电站爬坡能力强。常规火电机组每分钟负荷增加率仅为机组容量的1%~2%,而抽水蓄能可以在2分钟内从静止升至满载。当电力系统出现紧急情况时,抽水蓄能的快速爬坡功能能及时填补事故过程中的电力缺口,有效防止事故扩大,是电网安全运行的有力保障。以华东电网为例,2013年,网内300~1000兆瓦机组共352台,台均跳闸或紧急停机0.86次(上海市甚至高达1.31次),接近于平均每天1台机组跳闸或紧急停机。这种情况下,快速启动抽水蓄能,可以防止事故扩大,赢得处理故障的时间。国际经验也说明了这一点,如日本东京电网的供电可靠性达到99.99%,一年仅停电5分钟,一个重要原因就是储能备用充分。
定向服务指抽水蓄能机组为配合特定的风电、太阳能或核电而建设、运行。在我国环保压力持续加大的情况下,风电、太阳能、核电成为重要的战略资源,但是由于安全等方面的原因,这些电站必须有适当比例的抽水蓄能机组为其提供调峰或储能保障,否则不能充分发挥设计功能,从这个意义上来讲,抽水蓄能电站是风电、太阳能或核电的“必需品”。
定向服务不同于常规的调峰填谷。常规调峰填谷失效不至于影响主电源方案的成败,而定向服务到位与否则直接决定风电、太阳能或核电等主方案可行与否。2013年,我国能源消费接近38亿吨标煤,预计到2020年这一数值将达到50亿。即使这新增12亿吨标煤的能源全部使用清洁能源,也难以抵消化石能源消费对环境的破坏。从这一严峻形势以及风电和太阳能的发展趋势来看,定向服务型机组将在全部抽水蓄能容量中占有相当大的比重。
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