論抽水蓄能電站的經濟合理性

李新泉

【摘要】抽水蓄能電站對于提高電力系統安全性、保障電網供電質量和可靠性的重要作用，已得到社會的廣泛認同，但是抽水蓄能電站降低能耗、提高資源利用率的節能環保效益和可持續發展效益卻沒有得到充分的認知。本文分析了抽水蓄能電站在電網穩定經濟運行中的作用和效益，指出抽水蓄能電站的效益，進而展望了抽水蓄能電站的發展前景。

【關鍵詞】抽水蓄能電站；經濟合理性；必要性；經濟效益

1、前言

我國是世界電力生產與消費大國，年發量位居世界第二位。電力工業提供電產品以保證經濟和社會發展的同時，也存在效率低下、電源結構不合理、供電靠性不高、行業規劃和產業政策薄弱等突出問題。電源結構的單一和不平衡，不僅調節性能差，影響電網的穩定安全運行，而且能源消耗巨大，造成了日趨嚴重的大氣污染和生態破壞。與常規電源相比，抽水蓄能電站具有填谷蓄能作用，運行靈活且啟動速度快，可滿足電網調峰、事故備用、黑啟動等緊急需求，此外，它本身不消耗一次能源，但需要電能將水能儲存，利用水能作為能源轉換載體，是綠色環保能源。為此，電網急需抽水蓄能電站來保證運行安全。

2、抽水蓄能電站在電網中的作用及效益分析

華北電網是以火電為主的大電網。1991年末，京津唐電網裝機容量9 511.4 MW，其中火電裝機9 044.5 MW，占95.1%，水電裝機466.9 MW，僅占4.9%。華北地區水資源十分貧乏，水電站基本在“以水定電”方式下運行，結合農田灌溉、城市供水綜合利用，因此調峰作用不大。

隨著國家經濟體制改革的不斷深化和電網實施“9511工程”，電力市場的供求關系得到平衡，1998年底，京津唐電網裝機容量和發電量分別為12 576 MW，579.76億kW.h，其中水電裝機容量和發電量分別為1 405 MW，10.55億kW.h，所占比例分別為11%和1.8%，抽水蓄能電站占京津唐電網裝機容量的比重為8.5%。目前電力基本可以滿足需要，但電網仍然存在較大峰谷差。1997年至1998年平均峰谷差為28%～30%，而且負荷變化迅速，需要有高度靈活可靠的調峰手段，電網面臨的調峰壓力依然很大。十三陵電站投產后主要承擔了京津唐電網的調峰、填谷及旋轉備用等任務，極大地緩解了調峰緊張局面，為增加供電可靠性，保證電網安全穩定運行發揮了積極的作用。

2.1 容量效益

十三陵電站裝機80萬kW， 不僅可以替代電網有效裝機80萬kW， 還可使電網獲得160萬kW的調峰填谷能力。這部分峰谷差若由火電機組承擔，按火電實際可調幅度（25～30）%計算， 需動用535萬kW至640萬kW的火電機組作變出力運行。十三陵的投入， 可改變電網的電源構成， 減少火電裝機容量。根據計算， 可為京津唐電網節省電源建設投資7.88億元， 折合每年約10550萬；節省年運行費用5800萬元， 容量效益每年達16350萬元。

2.2 能量轉換效益

由于抽水蓄能電站的綜合效率在0.68～0.74之間， 在抽水時消耗的電量大于發電量， 從這方面看， 它使全網增加耗煤量；但另一方面， 由于頂替火電調峰和改善了火電機組的運行工況， 既可以提高火電機組設備利用率和運行效率延長機組壽命，又能減少運行維護費用降低廠用電和發電煤耗， 因此所節省的煤耗量大于抽水所消耗的煤量， 即存在節煤效益。根據計算， 建設十三陵電站與替代方案相比， 系統每年節省標煤15.3萬t 。

2.3 為電網提供備用容量、調頻、調相及負荷跟蹤， 具有動態效益

十三陵電站投入運行以來， 在京津唐電網的幾次事故中， 對電網的穩定起到了關鍵作用。如1996年6月， 沙嶺子電廠4號機（30萬kW）掉閘， 電網周波降至49.93Hz， 在周波恢復過程中3號機（30萬kW）又掉閘， 導致電網周波降至49.74Hz， 由于迅速啟動了十三陵電站1號機和潘家口電站1號機發電， 使電網周波很快恢復穩定， 保證了系統安全運行。

抽水蓄能電站負荷跟蹤性能好， 開停機靈活， 工況轉換迅速， 升荷速度快， 可滿足負荷急劇變化的需要， 因此可代替燃汽輪機工作， 節約燃油消耗， 減少運行成本。由此可見，抽水蓄能電站的動態效益，是指它由于特有的運行靈活性所帶來的效益，即它在滿足事故旋轉備用、調頻、調相、負荷調整、快速爬坡跟蹤等系統“動態”需要方面，給系統帶來的經濟效益。也可以說，抽水蓄能電站是在電網統一調度下發揮其優勢并實現其最大經濟效益的。

2.4 具有一定的環境效益

從十三陵電站還可以看到，抽水蓄能作為“質優價廉”的水利資源，其生產過程不產生“三廢”，對環境基本沒有污染。如建設火電站來解決同樣的調峰問題，則帶來的環境影響和環境污染要大得多，環境處理的費用也十分昂貴。因此，在日益重視環保的現代社會，抽水蓄能電站給電網帶來的環境效益也是顯而易見的。抽水蓄能作為“質優價廉” 的水力資源， 其生產過程不產生“三廢”， 對環境基本沒有污染， 比建設火電站來解決同樣的調峰問題產生的環境影響和污染要小得多。

3、結論與建議

綜上所述，加快抽水蓄能電站的發展，是優化電源結構、建設現代化電網的必然趨勢，決不是超前發展。目前國家電力發展的重點是調整電力結構，一是電網和電源之間的調整，二是火電、水電以及核電等電源之間的調整。要研究水電發展中的結構調整，應從速度發展型向質量型轉變，重點建設有調節能力的大型水電站，流域梯級開發的龍頭電站及抽水蓄能電站。根據這一總體要求，抽水蓄能電站正面臨加快發展的大好形勢，為迎接這一挑戰，應開展設計競爭、工程質量管理、經濟評價及核算等項工作。建設抽水蓄能站就是解決當前缺電問題的一項最有效的措施，那種認為抽水蓄能只起保電能質量（保周波）作用的看法是不全面的，發展抽水蓄能電站更為迫切和必要，而且更為經濟合理。

參考文獻：

[1]彭天波，劉曉婷.我國抽水蓄能電站建設經營現狀分析 .中國電力，2004，78（2）：44—49

[2]何永秀，關雷，蔡琪，劉小麗，李成仁.抽水蓄能電站在電網中的保安功能與效益分析.電網技術.2004，28（20）：54—57