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11月27日,由21CN组织的“海南三日科普游”正式启动,网友科普团由广州出发前往海口,实地参观海南琼中抽水蓄能电站,开始为期3天科普之旅。
为了对抽水蓄能电站有更多了解,“海南三日科普游”活动开展前,21CN在官方微博上收集了大量网友的提问,并特邀水力能源研究领域专家梁兴博士为其解答。
以下为访谈内容:
问:抽水蓄能电站是干什么的?什么样的工作原理?能否用通俗的语言向网友们普及一下?
答:对一个国家或者地区而言,每一天用电量都存在着峰谷差异,比如上海市在上午10点-11点,下午2点-3点和晚上7点-9点左右存在着明显的用电高峰,一天中最高的用电量与最低用电量相差数百万千瓦,而电力是必须及时消耗的,电厂发多少电用户就要消耗多少电。为解决每日用电峰谷差异的问题,最直接的有两个办法,第一个是根据用电负荷的变化开启或者停止发电机组,但是火力发电机组、核电机组以及部分水电机组由于其自身设计特点和运行要求,如果频繁起停机组,将直接影响到机组的使用寿命和运行安全,因此对存在着明显用电峰谷差异的大电网而言,不宜采用该方法。第二种方法就是我们大家所关心的抽水蓄能,它能够在用电高峰将多余电能“存储”起来,在用电低谷则将存储的电能释放出来。在实际中,对于大电网而言,其供电量可以分为两部分,一部分是由火力发电机组、核电机组和大型水电机组等组成,在用电量发生变化时,其发电量却基本保持不变;同时利用抽水蓄能机组、小型水电机组等完成“调峰填谷”作用。
抽水蓄能工作原理:抽水蓄能电站的一个关键设备就是水泵水轮机,在用电低谷期,抽水蓄能电站在水泵工况运行,将水从下游水库(位置较低)抽到上游水库(位置较高),把多余的电能转化成为水的势能存储起来;在用电高峰期,抽水蓄能电站在水轮机工况运行,水从上游水库流向下游水库冲击水轮机作功进而发电,将存储的水势能转化为电能,弥补用电高峰的需求。
问:抽水蓄能起哪些作用?
答:抽水蓄能电站的作用主要有调峰填谷、调频调相、事故备用和黑启动等。
(1)调峰填谷:在用电谷期,抽水蓄能电站将水从下游水库(位置较低)抽到上游水库(位置较高),把多余的电能转化成为水的势能存储起来;在用电高峰,则利用水从上游水库流向下游水库冲击水轮机作功进而发电,将存储的水势能转化为电能,弥补用电高峰的需求。
(2)调频调相:简单的说,供电质量两个重要参数是频率和电压,比如家庭用电要求是220V50Hz,但是当电网电量供需发生变化(负荷变化)时,电的频率和电压等参数也会发生波动,直接影响到供电质量。而抽水蓄能电站起动速度快,其出力(相当于瞬时发电量)可以在一个较大范围内灵活调整,是一种优良的调频调相设施。
(3)事故备用和黑启动:由于抽水蓄能电站机组起动到满负荷只需1-2分钟,而且运行工况调整、转换的速度也快,也能够黑启动(黑启动是指出现系统解列事故后,要求机组在无电源的情况下迅速起动),是电网最佳的紧急事故备用机组。
由于上述作用,抽水蓄能电站能够有效的提高火、水、核电站的综合利用率,降低系统能耗,提高电网的可靠性。
问:抽水蓄能电站是适合中国的选择吗?看到很多说国外建了这种电站的项目,但是这适合中国的情况吗?
答:抽水蓄能电站是否适合,与电网供电来源密不可分。电网供电来源一般可以分为两类:一类是以火电(或核电)为主;另一类是以水电为主或水、火比例大致相当。对于前者,由于火电机组、核电机组不宜频繁起动,电网需要抽水蓄能电站承担调峰填谷、调频调相和紧急事故备用等作用;对于后者,水电机组有一定的调蓄能力,但是如果电网中水电站属于年调节以下的情况较多,比如,电站属于季调节型,即所在河流有较明显的枯水期和汛期,在汛期时,若要利用水电调峰,则只能白白放掉水而不能用来发电,降低了电站经济效益,对于此类电网,配备了抽水蓄能电站后,就可以减少或避免汛期弃水,提高经济效益并改善水电汛期运行状况,也能增强电网调控能力。对我国而言,从发电总量上来看,2012年火力发电量占全国总发电量的78.6%,水力发电量占17.4%,其余为核电和风电等新能源发电量;从地域分布上分析,北方火电居多,西南地区水电居多,核电则多处于沿海地区;从水电特性上分析,相当大一部分水电站,比如三峡、葛洲坝都属于季调节水电站;因此,不论是从电网实际调控需求,还是从电站经济运行角度考虑,都是需要兴建大量的抽水蓄能电站。
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