抽水蓄能技術的優勢

P.尤利亞爾

抽水蓄能是一種眾所周知的蓄能技術。電網中快速增長的可再生能源起著推動蓄能技術發展的作用,其中抽水蓄能扮演著重要的角色。

那些在電網中已擁有相當可再生能源容量的國家或正計劃大量開發可再生能源的國家,都同樣在規劃提升抽水蓄能的容量。甚至具有較高風力發電裝機容量的公司,為了優化可再生能源,也在期望開發其自有的抽水蓄能電站。

除了抽水蓄能的固有特點外,還有兩個重要因素驅動著抽水蓄能電站的開發:

(1)抽水蓄能可以同間歇性可再生能源兼容,從而優化其供電性能;

(2)比其他蓄能技術更有優勢。

1 抽水蓄能同間歇性可再生能源的兼容性

風能和太陽能等可再生能源具有間歇性的特點,有利于抽水蓄能電站的開發。由于電網容量的控制,將風電并入到電網中具有一定困難,所以將蓄能設施與風電機組相結合備受投資者的親睞。

根據世界上各種機構對太陽能和風能發展進行的預測,蓄能技術的投資金額預計將成指數級增長。到 2020年,歐洲和美國計劃將可再生能源提高20%,其中大部分為風能。

2 蓄能方面對比其他蓄能技術的優勢

抽水蓄能比其他蓄能技術更具優勢,并可以解決可再生能源的間歇性問題。當今備受關注的其他蓄能技術,無一能大規模解決可再生能源間歇性的問題,也不能在低成本存儲大量能源這一方面取得突破性進展,各種蓄能技術均具有局限性,不能從根本上滿足大量蓄能的具體需求。

被認為可以取代抽水蓄能的壓縮空氣蓄能(C A E S)和蓄電池技術均有其局限性。

(1)C A E S系統是在一定壓力下通過電機將空氣壓縮存儲在天然形成的地下洞穴中。目前世界上運行的商業 C A E S系統只有兩套,第 3套尚處于開發階段(蓄能協會,2009年)。該技術的局限性在于低能效,對場地的要求比較嚴格,而且同抽水蓄能相比蓄能量較低。由于僅有兩套 C A E S系統在運行中,對該技術尚無更多的了解。

(2)蓄電池對需要少量蓄能的混合系統最為適合,而不適用于用電量較大的公共設施。充電電池是以化學能的形式儲存電能。雖然蓄電池能夠長期存儲電能,但是受初始成本過高、使用壽命短(同發電廠的使用壽命相比)以及所需空間等因素制約,應用前景并不好。其他相關的問題還有空間和維護成本。蓄電池還存在存儲效應的問題(觀察發現充電電池會隨著使用時間而逐漸損失存儲容量)。

3 環球數據中心新報告

《舊概念 -新機遇》是全球商業情報提供商環球數據中心的一份新報告,該報告內容包括:

(1)抽水蓄能運行原理和效率;

(2)刺激抽水蓄能電站開發的因素;

(3)抽水蓄能電站將變成重要的蓄能形式;

(4)在主要地區和未來計劃中抽水蓄能存儲量的增長。

另一方面,抽水蓄能是一項發展得相當成熟的技術,蓄能量可高達 2000MW。抽水蓄能可以在一天和一個季節存儲上千或上萬兆瓦的能量,并能夠迅速滿足實時需求。目前抽水蓄能比其他蓄能技術更具優勢,并可以針對可再生能源的間歇性特點提供解決方案。

4 西班牙電力

西班牙伊維爾德羅拉(I b e r d r o l a)電力公司就是一個很好的例子。為穩定風力發電量多變性的幾項現有發電技術研究中,公司選擇了抽水蓄能,因為該技術在啟動和關閉時總是有效,并具有高度靈活性。其旗下的一家子公司擁有電站 11010MW的總裝機容量,除此以外,2010年 6月以來在西班牙境內新增裝機5587.60MW。在所有的可再生能源中,風能貢獻最大。公司優化了抽水蓄能和風能的配置。

伊維爾德羅拉公司擁有拉穆埃拉(L aM u e la)抽水蓄能電站(裝機 635MW)。為了整合風力及其他可再生能源,正在建設拉穆埃拉 2抽水蓄能電站(裝機 852MW)。并且正在進一步考察另外 3座抽水蓄能電站(總裝機 1640MW)的建設情況。

5 全球趨勢

根據環球數據中心的研究,目前全球抽水蓄能裝機容量大約為132 GW。日本、美國和中國的抽水蓄能裝機處于世界領先地位。世界上許多國家都計劃大力增加其抽水蓄能裝機。

為應對環境方面的問題,在各種政策措施及激勵措施下,可再生能源在世界范圍內得以推進。然而,間歇性問題是一個障礙,阻礙了這些清潔能源的快速發展。在快速發展的可再生能源技術中,由于各種技術自身的特點而散布在特定區域中,因此抽水蓄能在其中將起到重要的作用。各國政府同風力發電生產商正一起專注于抽水蓄能設施的快速發展。其頻率 -電壓平衡、儲備發電以及基本負荷同可再生能源相結合的一體化優點等電網友好型特點,使得其成為最好的蓄能技術之一。該技術一定會在未來幾年吸引大量投資,成為世界上各類能源機構的主要投資熱點。