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什么是抽水蓄能电站?

来源:智能电力网 时间:2020-12-01 20:10:04 发布信息

    抽水蓄能电站是一种优质的快速灵活性调节电源,是技术成熟、运行可靠、可规模化开发的大型储能设施,具有超大容量、系统友好、经济可靠、生态环保等优势和特点,在储能技术中占据不可替代的位置。

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(图片:抽水蓄能电站主要组成 )

      抽水蓄能电站与一般的水力发电站有许多相同之处,也有许多不同之处。抽水蓄能电站有上水库,上水库水可流向下方的水轮发电机,推动水轮发电机发电,这是相同之处;抽水蓄能电站还有下水库,推动水轮发电机发电后的水没有流走,而是储存在下水库,抽水蓄能电站可以把下水库的水泵到上水库,这是最大的不同,也就是说,抽水蓄能电站的水流是双向运行的。


      抽水蓄能电站使用的水轮机是双向可逆的,即可作为水轮机使用也可作为水泵使用,又称之为水泵水轮机;抽水蓄能电站的电机也是双向运转的,既可以作为发电机又可以作为电动机使用,称之为电动发电机。上水库的水流向下水库时推动水泵水轮机旋转,带动电动发电机发电向电网输电;使用电网的电驱动电动发电机旋转,带动水泵水轮机把下水库的水泵到上水库。


      抽水蓄能电站把下水库的水泵到上水库,消耗了电能,到上水库的水具有了势能,储存在上水库的水相当于储存了电能,上水库的水向下流时推动水轮发电机组发电就是释放电能。抽水蓄能电站的双向运转、停机切换速度相当快(数十秒即可完成),而且一个抽水蓄能电站往往有多台机组,通过切换可实现从较小容量到满容量的选择。


抽水蓄能电站的工作原理

      下图是抽水蓄能电站双向工作示意图,在白天和前半夜,电网处于用电高峰,上水库放水,可逆式机组切换为发电工况,水通过可逆式机组到下水库,将水的势能转化为电能,向电网输送,补充用电高峰时电力不足;到后半夜,电网处于用电低谷,将机组切换为抽水机工况,利用电网中多余的电能,将下水库的水抽向上水库。

(图片:抽水蓄能电站双向工作示意图)

(图片:抽水蓄能电站双向工作示意图)

      下图是抽水蓄能电站一个理想的日运行图,横虚线下方为火电、核电等电厂的发电量,在用电低谷时(蓝色部分)把电网中多余的电能转化为水的势能储存在上水库中,相当于储存电网中多余的电能;到用电高峰,上水库放水,将水的势能通过发电机转化为电能,向电网输送(红色部分)。水库中的水多次使用,通过抽水蓄能电站,完成能量的多次转化,实现了对电网的调峰。



抽水蓄能电站的作用

      1. 助力新能源大规模开发利用。风电、光电等新能源具有间歇性、随机性、波动性特征,大规模发展、高比例接入给电力系统安全、电量消纳带来很大压力。我国电力发展、运行实践证明,“新能源+抽水蓄能”将是保障高比例新能源电力系统安全稳定运行和电力有序供应的有效途径,抽水蓄能将是支撑新能源高比例应用的关键技术。


      2. 增强电力可靠供应能力。我国电力供需总体呈现“全年富电量、短时缺电力"特点。在全年用电高峰期间,安排抽水蓄能电站在电力供应宽松时段储能,在负荷尖峰时段发电,保障用电供给,能够减少燃煤、燃气等电源建设,提高电力系统整体投资运行效率和经济效益。


      3. 保障电力系统安全稳定运行。抽水蓄能机组启动时间短、调节速率快,是应对突发故障的“快速反应部队”,同时蓄能可靠、可持续供电时间长,又是首选的黑启动电源,能够显著增强电力系统应对事故的能力,是电力系统安全防御体系中不可或缺的重要组成部分。

      作为能源大国,我国已建和在建的抽水蓄能装机容量都是世界第一,机组实现了国产化,技术达到世界先进水平。据国家电网2020年5月资料,目前我国建设的抽水蓄能电站32座,在建34座。投产总装机达到3059万千瓦,在建装机容量4605万千瓦,总体约占电源总装机的1.6%。


抽水蓄能电站的特点

      1.实现了电能的有效存储,并将电能在时间上重新分配,有效调节了电力系统生产、供应、使用之间的动态平衡。

      2.抽水蓄能电站是以水为介质的清洁能源电源,并具备启停迅速、运行灵活可靠、可快速响应负荷变化的优势。

      3.抽水蓄能电站一般与火电、核电、风电等配合运行,因其有调峰、填谷和承担旋转备用电源的作用,可减少火电机组开停机次数,节省额外的燃料消耗,可提高系统对风电、太阳能发电等波动性电源的消纳能力。

      4.抽水蓄能电站造价不高,根据电力系统负荷、电源的分布情况,合理配置抽水蓄能电站,可减小电网潮流,在降低系统事故率、提高供电可靠性的同时,节省电力系统总运行费用。

      5.抽水蓄能具有多重效益。抽水蓄能电站不仅具有调峰填谷的静态效益,而且由于其启动迅速,运行灵活,特别适宜在电力系统中承担调频、调相、负荷备用和事故备用等“动态”任务,以满足系统运行需要,从而产生动态效益。

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