2024全球抽水蓄能發(fā)電行業(yè)技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀分析

• 黃文玉 2023年12月18日 來源：互聯(lián)網(wǎng) 新華社 551 30
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抽水蓄能，一種儲(chǔ)能技術(shù)。即利用水作為儲(chǔ)能介質(zhì)，通過電能與勢能相互轉(zhuǎn)化，實(shí)現(xiàn)電能的儲(chǔ)存和管理。利用電力負(fù)荷低谷時(shí)的電能抽水至上水庫，在電力負(fù)荷高峰期再放水至下水庫發(fā)電。

2023年12月15日，東北地區(qū)裝機(jī)規(guī)模最大的抽水蓄能電站——遼寧清原抽水蓄能電站首臺(tái)機(jī)組正式投產(chǎn)發(fā)電，對(duì)保障遼寧電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行、促進(jìn)新能源消納、優(yōu)化東北電網(wǎng)電源結(jié)構(gòu)具有重要意義。據(jù)了解，清原抽水蓄能電站其余5臺(tái)機(jī)組仍在安裝、調(diào)試過程中，計(jì)劃于2025年3月前全部投入運(yùn)行。屆時(shí)，電站每年可節(jié)約標(biāo)煤15.8萬噸，減少二氧化碳排放37.5萬噸。

抽水蓄能，一種儲(chǔ)能技術(shù)。即利用水作為儲(chǔ)能介質(zhì)，通過電能與勢能相互轉(zhuǎn)化，實(shí)現(xiàn)電能的儲(chǔ)存和管理。利用電力負(fù)荷低谷時(shí)的電能抽水至上水庫，在電力負(fù)荷高峰期再放水至下水庫發(fā)電。可將電網(wǎng)負(fù)荷低時(shí)的多余電能，轉(zhuǎn)變?yōu)殡娋W(wǎng)高峰時(shí)期的高價(jià)值電能。適用于調(diào)頻、調(diào)相，穩(wěn)定電力系統(tǒng)的周波和電壓，還可提高系統(tǒng)中火電站和核電站的效率。抽水蓄能是技術(shù)最成熟、經(jīng)濟(jì)性最優(yōu)、最具大規(guī)模開發(fā)條件的儲(chǔ)能方式，是電力系統(tǒng)綠色低碳清潔靈活調(diào)節(jié)電源。

抽水蓄能電站是利用電力系統(tǒng)負(fù)荷低谷時(shí)的剩余電能從下水庫向上水庫抽水，將電能轉(zhuǎn)換為水的勢能儲(chǔ)存起來;當(dāng)電力系統(tǒng)需要時(shí)，從上水庫向下水庫放水發(fā)電，再將水的勢能轉(zhuǎn)換為電能的一種電站。抽水蓄能電站就是為了解決電網(wǎng)高峰、低谷之間供需矛盾而產(chǎn)生的，是間接儲(chǔ)存電能的一種方式。它利用下半夜過剩的電力驅(qū)動(dòng)水泵，將水從下水庫抽到上水庫儲(chǔ)存起來，然后在次日白天和前半夜將水放出發(fā)電，并流入下水庫。在整個(gè)運(yùn)作過程中，雖然部分能量會(huì)在轉(zhuǎn)化時(shí)流失，但相比之下，使用抽水蓄能電站仍然比增建煤電發(fā)電設(shè)備來滿足高峰用電而在低谷時(shí)壓荷、停機(jī)這種情況來得便宜，效益更佳。

除此以外，抽水蓄能電站還能擔(dān)負(fù)調(diào)頻、調(diào)相和事故備用等動(dòng)態(tài)功能。因而抽水蓄能電站既是電源點(diǎn)，又是電力用戶;并成為電網(wǎng)運(yùn)行管理的重要工具，是確保電網(wǎng)安全、經(jīng)濟(jì)、穩(wěn)定生產(chǎn)的支柱。抽水蓄能電站有發(fā)電和抽水兩種主要運(yùn)行方式，在兩種運(yùn)行方式之間又有多種從一個(gè)工況轉(zhuǎn)到另一工況的運(yùn)行。

全球抽水蓄能發(fā)電行業(yè)技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀分析

抽水蓄能具有調(diào)峰、調(diào)頻、調(diào)相、儲(chǔ)能、系統(tǒng)備用和黑啟動(dòng)等功能，以及容量大、工況多、速度快、可靠性高、經(jīng)濟(jì)性好等技術(shù)經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢，在保障大電網(wǎng)安全、促進(jìn)新能源消納、提升全系統(tǒng)性能中發(fā)揮著基礎(chǔ)作用，是能源互聯(lián)網(wǎng)的重要組成部分。加快發(fā)展抽水蓄能，是構(gòu)建新型電力系統(tǒng)的迫切要求，是保障電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的重要支撐，是可再生能源大規(guī)模發(fā)展的重要保障。

隨著并網(wǎng)核電及新能源機(jī)組(風(fēng)電、太陽能等)越來越多，電網(wǎng)出現(xiàn)新的穩(wěn)定問題：一是夜間定常運(yùn)行發(fā)電設(shè)備增加;二是新能源在電網(wǎng)中的占比越來越大，電網(wǎng)的穩(wěn)定性面臨更大挑戰(zhàn)。變速抽水蓄能機(jī)組具有自動(dòng)跟蹤電網(wǎng)頻率變化和高速調(diào)節(jié)有功功率等優(yōu)越性，一方面，可根據(jù)風(fēng)電等新能源出力過程，調(diào)節(jié)水泵輸入功率，更靈活地跟蹤電網(wǎng)頻率，在保證電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的前提下提高新能源利用率;另一方面，機(jī)組調(diào)節(jié)速率提高，可更好地跟蹤風(fēng)電等穩(wěn)定性差電源的出力過程，從而減小新能源電源對(duì)電網(wǎng)的沖擊。此外，可變速機(jī)組還可以使水輪機(jī)在各出力下運(yùn)行在高效率區(qū)，提高了水輪機(jī)效率;由于可變速機(jī)組可運(yùn)行水頭范圍增大，可以降低上水庫大壩高度，節(jié)省建設(shè)成本。

更具優(yōu)勢的是變速機(jī)優(yōu)良的調(diào)節(jié)性能，變速機(jī)組在響應(yīng)時(shí)間、調(diào)節(jié)速度方面明顯優(yōu)于定速機(jī)組。變速機(jī)組可以在0.25s內(nèi)調(diào)整水泵入力±5%，調(diào)整水輪機(jī)出力±10%。日本大河內(nèi)電站(1993年完成改造，2臺(tái)可變速機(jī)組)400MW變速機(jī)組0.2s內(nèi)可改變輸出功率32MW或輸入功率80MW?，F(xiàn)階段世界上共有34臺(tái)可變速機(jī)組在運(yùn)或在建，其中日本15臺(tái)，瑞士10臺(tái)，斯洛文尼亞1臺(tái)，德國2臺(tái)(有4臺(tái)在建)，葡萄牙2臺(tái)，中國在這方面尚屬空白。

根據(jù)中研普華產(chǎn)業(yè)研究院發(fā)布的《2023-2028年中國抽水蓄能發(fā)電行業(yè)市場深度調(diào)研與發(fā)展分析報(bào)告》顯示：

根據(jù)市場調(diào)研數(shù)據(jù)分析，2018-2022年中國抽水蓄能發(fā)電設(shè)備市場規(guī)模呈現(xiàn)逐年增長趨勢，2022年市場規(guī)模為931億元，同比增長21.7%。2018-2022年中國抽水蓄能發(fā)電下游應(yīng)用規(guī)模呈現(xiàn)逐年增長趨勢，2022年市場規(guī)模為1387億元，同比增長19.8%。2018-2022年中國抽水蓄能電站市場營收呈現(xiàn)逐年增長趨勢，2022年市場規(guī)模為859億元，同比增長13.8%。2018-2022年中國抽水蓄能裝機(jī)總量呈現(xiàn)逐年增長趨勢，2022年市場規(guī)模為43GW，同比增長19.4%。

“十三五”以來，2022年開工建設(shè)的兩座抽水蓄能電站，國家電網(wǎng)公司已累計(jì)開工建設(shè)23座抽水蓄能電站，裝機(jī)容量達(dá)3093萬千瓦，總投資近1800億元;累計(jì)投產(chǎn)7座抽水蓄能電站，裝機(jī)容量765萬千瓦，有力服務(wù)了國家“六穩(wěn)”“六?！惫ぷ鳌?023年4月，國家抽水蓄能中長期發(fā)展規(guī)劃(2021-2035)中的“十四五”重點(diǎn)實(shí)施項(xiàng)目——仙游木蘭抽水蓄能電站。該項(xiàng)目總投資約94億元，選址于社硎鄉(xiāng)和菜溪鄉(xiāng)交界處。

抽水蓄能發(fā)電行業(yè)未來發(fā)展趨勢

由于抽水蓄能是現(xiàn)階段技術(shù)最成熟、經(jīng)濟(jì)性最優(yōu)、最具大規(guī)模開發(fā)條件的電力系統(tǒng)綠色低碳清潔靈活調(diào)節(jié)電源，與風(fēng)電、太陽能發(fā)電、核電、火電等配合效果較好。全球主要國家/地區(qū)仍對(duì)發(fā)展抽水蓄能產(chǎn)業(yè)持積極態(tài)度。據(jù)IHA預(yù)測，至2025年，全球抽水蓄能累計(jì)裝機(jī)規(guī)模將達(dá)208GW，至2030今年，累計(jì)裝機(jī)規(guī)模將達(dá)239GW。

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  2023-2028年中國抽水蓄能發(fā)電行業(yè)市場深度調(diào)研與發(fā)展分析報(bào)告

  抽水蓄能電站是利用電力系統(tǒng)負(fù)荷低谷時(shí)的剩余電能從下水庫向上水庫抽水，將電能轉(zhuǎn)換為水的勢能儲(chǔ)存起來；當(dāng)電力系統(tǒng)需要時(shí)，從上水庫向下水庫放水發(fā)電，再將水的勢能轉(zhuǎn)換為電能的一種電站。抽水...

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