抽水蓄能技术的优势

P.尤利亚尔

抽水蓄能是一种众所周知的蓄能技术。电网中快速增长的可再生能源起着推动蓄能技术发展的作用,其中抽水蓄能扮演着重要的角色。

那些在电网中已拥有相当可再生能源容量的国家或正计划大量开发可再生能源的国家,都同样在规划提升抽水蓄能的容量。甚至具有较高风力发电装机容量的公司,为了优化可再生能源,也在期望开发其自有的抽水蓄能电站。

除了抽水蓄能的固有特点外,还有两个重要因素驱动着抽水蓄能电站的开发:

(1)抽水蓄能可以同间歇性可再生能源兼容,从而优化其供电性能;

(2)比其他蓄能技术更有优势。

1 抽水蓄能同间歇性可再生能源的兼容性

风能和太阳能等可再生能源具有间歇性的特点,有利于抽水蓄能电站的开发。由于电网容量的控制,将风电并入到电网中具有一定困难,所以将蓄能设施与风电机组相结合备受投资者的亲睐。

根据世界上各种机构对太阳能和风能发展进行的预测,蓄能技术的投资金额预计将成指数级增长。到 2020年,欧洲和美国计划将可再生能源提高20%,其中大部分为风能。

2 蓄能方面对比其他蓄能技术的优势

抽水蓄能比其他蓄能技术更具优势,并可以解决可再生能源的间歇性问题。当今备受关注的其他蓄能技术,无一能大规模解决可再生能源间歇性的问题,也不能在低成本存储大量能源这一方面取得突破性进展,各种蓄能技术均具有局限性,不能从根本上满足大量蓄能的具体需求。

被认为可以取代抽水蓄能的压缩空气蓄能(C A E S)和蓄电池技术均有其局限性。

(1)C A E S系统是在一定压力下通过电机将空气压缩存储在天然形成的地下洞穴中。目前世界上运行的商业 C A E S系统只有两套,第 3套尚处于开发阶段(蓄能协会,2009年)。该技术的局限性在于低能效,对场地的要求比较严格,而且同抽水蓄能相比蓄能量较低。由于仅有两套 C A E S系统在运行中,对该技术尚无更多的了解。

(2)蓄电池对需要少量蓄能的混合系统最为适合,而不适用于用电量较大的公共设施。充电电池是以化学能的形式储存电能。虽然蓄电池能够长期存储电能,但是受初始成本过高、使用寿命短(同发电厂的使用寿命相比)以及所需空间等因素制约,应用前景并不好。其他相关的问题还有空间和维护成本。蓄电池还存在存储效应的问题(观察发现充电电池会随着使用时间而逐渐损失存储容量)。

3 环球数据中心新报告

《旧概念 -新机遇》是全球商业情报提供商环球数据中心的一份新报告,该报告内容包括:

(1)抽水蓄能运行原理和效率;

(2)刺激抽水蓄能电站开发的因素;

(3)抽水蓄能电站将变成重要的蓄能形式;

(4)在主要地区和未来计划中抽水蓄能存储量的增长。

另一方面,抽水蓄能是一项发展得相当成熟的技术,蓄能量可高达 2000MW。抽水蓄能可以在一天和一个季节存储上千或上万兆瓦的能量,并能够迅速满足实时需求。目前抽水蓄能比其他蓄能技术更具优势,并可以针对可再生能源的间歇性特点提供解决方案。

4 西班牙电力

西班牙伊维尔德罗拉(I b e r d r o l a)电力公司就是一个很好的例子。为稳定风力发电量多变性的几项现有发电技术研究中,公司选择了抽水蓄能,因为该技术在启动和关闭时总是有效,并具有高度灵活性。其旗下的一家子公司拥有电站 11010MW的总装机容量,除此以外,2010年 6月以来在西班牙境内新增装机5587.60MW。在所有的可再生能源中,风能贡献最大。公司优化了抽水蓄能和风能的配置。

伊维尔德罗拉公司拥有拉穆埃拉(L aM u e la)抽水蓄能电站(装机 635MW)。为了整合风力及其他可再生能源,正在建设拉穆埃拉 2抽水蓄能电站(装机 852MW)。并且正在进一步考察另外 3座抽水蓄能电站(总装机 1640MW)的建设情况。

5 全球趋势

根据环球数据中心的研究,目前全球抽水蓄能装机容量大约为132 GW。日本、美国和中国的抽水蓄能装机处于世界领先地位。世界上许多国家都计划大力增加其抽水蓄能装机。

为应对环境方面的问题,在各种政策措施及激励措施下,可再生能源在世界范围内得以推进。然而,间歇性问题是一个障碍,阻碍了这些清洁能源的快速发展。在快速发展的可再生能源技术中,由于各种技术自身的特点而散布在特定区域中,因此抽水蓄能在其中将起到重要的作用。各国政府同风力发电生产商正一起专注于抽水蓄能设施的快速发展。其频率 -电压平衡、储备发电以及基本负荷同可再生能源相结合的一体化优点等电网友好型特点,使得其成为最好的蓄能技术之一。该技术一定会在未来几年吸引大量投资,成为世界上各类能源机构的主要投资热点。