世界若干国家拟建及在建抽水蓄能项目综述

战略与规划

世界若干国家拟建及在建抽水蓄能项目综述

介绍了欧洲多国、南非及美国的拟建及在建抽水蓄能项目。据调查，欧洲的抽水蓄能潜能是目前装机容量的7倍，有大量潜能待开发。分析了英国开发抽水蓄能的效益，分别描述了英国、葡萄牙、法国、比利时、德国、南非和美国等国拟建抽水蓄能项目计划及已建项目的升级改造情况，指出抽水蓄能发电是提高风能、太阳能等可再生能源发电灵活性的重要能源，对电网调峰及电网快速响应有重要作用。

抽水蓄能；升级改造；可再生能源

企业联盟协会eStorage近期的一份调查显示，欧洲潜在的抽水蓄能容量，足够为岛国马耳他提供一整年的电力。eStorage协会成员之一的DNV GL商业和技术咨询公司，运用自主设计的地理信息系统(GIS)开展了一项研究。该公司利用漏斗模型获取一整套数据，这些数据大到列出了欧洲所有的水系，小到极其细致和精确地定位了技术上可行的抽水蓄能电站站址，这些站址所建的水库能蓄起多余的水，并在用电高峰期平稳供电。

能源领域领导者，如通用电气公司(GE)、法国电力集团(EDF)、DNV GL集团和伦敦帝国学院(Imperial College London)，在欧盟委员会的授意下开展了研究。研究发现，欧洲潜在抽水蓄能容量为2 291 GW，是目前已装机容量的7倍。挪威抽水蓄能潜能最大，为1 242 GW·h；其次在阿尔卑斯山脉，有303 GW·h。比利牛斯山脉也存在118 GW·h的可开发潜能。

GE公司水电技术专家M.弗朗索瓦认为，eStorage主导的这次调研，将帮助政商界领导者们在其国家和市场作出更好的、更准确的决策，在储能方面实现更高的成本效益。GE公司已为数座抽水蓄能电站安装了56 GW的水轮机和发电机。此外在全球范围内，该公司正在开发6 GW的抽水蓄能项目，其中包括3 GW的可变速抽水蓄能机组。GE的欧洲客户包括法国EDF公司旗下装机720 MW的勒文(Revin)电站以及葡萄牙电力集团(EDP)旗下装机209 MW的萨拉蒙德(Salamonde)电站和装机260 MW的阿尔克瓦(Alqueva)电站。瑞士的阿匹克(Alpiq)公司和阿克斯珀(Axpo)公司也选用了GE公司的技术，用于在建的可变速抽水蓄能项目，即装机942 MW的南特德朗斯(Nant de Drance)电站和装机1 000 MW的林塔尔(Linthal)电站。

1 英 国

在英国，刚刚发布的一份报告论述了抽水蓄能电站的投资计划，并指出了在英国推广抽水蓄能技术的优势。

DNV GL公司的研究由苏格兰政府、南苏格兰电力公司(SSE)和苏格兰电力公司(ScottishPower)提供资金支持。研究报告提到，即使是抽水蓄能这种成本效益颇高的电网级储能方式，也面临着政治和经济方面的障碍。

英国的抽水蓄能电站总发电量达24 GW·h，分布在4个地方，大部分在苏格兰，英国电力系统已经从中受益。另有约50 GW·h的项目已得到规划许可，这相当于整个英国在用电高峰期所需的1 h的电量。

题为《英国抽水蓄能发电的优势》的研究报告指出了抽水蓄能技术的益处：

(1) 通过将多余电量储存在固定区域以备后用，来为电力系统服务并降低因电网堵塞产生的成本，避免或延迟强化电网所需的投资；

(2) 避免在用电低谷期浪费低碳的电能，避免因新建输电设施对环境造成不良影响；

(3) 为保障供电安全而须持续输送电能时，抽水蓄能是最经济的储能技术。

报告也列举了抽水蓄能投资不力将产生的影响，包括：

(1) 可能会更多使用燃气和柴油发电，这将增加温室气体排放量，并让终端用户付出更高昂的电费。

(2) 限制风能和太阳能等形式多样的可再生能源，降低其对温室气体减排的贡献，增加用户的成本，影响可再生能源的投资环境。

行业组织苏格兰可再生能源(Scottish Renewables)政策官员H.史密斯表示，政府创造一个良好的政策环境，对鼓励投资非常重要。他们希望能为抽水蓄能行业营造更公平的环境，以真实反映其带给电力系统的价值。

SSE公司的发展总监M.希顿认为，报告明确指出，在提高英国未来的电力系统效率、可靠性和安全性方面，抽水蓄能技术能够发挥并且已经发挥了极其重要的作用。该公司旗下的装机30 GW的库尔格拉斯(Coire Glas)电站，能将英国现有的抽水蓄能装机提高一倍。公司希望各方能加强合作，找到消除投资障碍的方法，建设更多的抽水蓄能新项目。

该报告呼吁对抽水蓄能效益的量化标准进行彻底更新，尤其是要降低可运行50 a以上的资本密集型水电资产的不确定性。报告里其他建议包括：①发展市场机制，真实反映抽水蓄能电站带给电力系统的价值；②政府与监管机构合作降低政策决策带来的风险；③政府考虑引进一种上下限模式的机制，英国至欧洲大陆的天然气管线(Interconnector)采用的便是这种机制，且Interconnector的投资情况与抽水蓄能相似；④政府需保证电网计费方式公平公正，且是经过整体评估后决定的。

苏格兰艾世肯(Eishken)有限公司刚刚透露，计划在苏格兰刘易斯(Lewis)岛建一座装机300 MW的抽水蓄能电站。该项目将毗邻已获批装机162 MW的穆埃希哈尔(Muaitheabhal)风电场，并成为风电场的一部分。鉴于风能的间断性质，该项目可将风电场发出的一部分电力储存起来，待调峰时使用。项目落成后，能将西部群岛海底电缆(Western Isles Link)的使用率从40%大幅提高至80%。该电缆由英国国家电网公司(National Grid)铺设，用于输送群岛的可再生能源电力。

艾世肯公司的N. 奥本海姆表示，整个英国的抽水蓄能项目甚少，而他们提出的将大海作为下库的方案极具创新性。该项目不仅能提高西部群岛海底电缆的效益，还将对苏格兰大陆的能源供给产生重大影响，并将成为苏格兰可再生能源组合中的重要部分。

该公司估计，在该项目的3～5 a的建设周期内，将创造超过150个就业机会。2016年下半年，该项目获得许可。AECOM公司正为艾世肯公司提供技术咨询服务。

2016年9月末，位于威尔格温内思郡的抽水蓄能项目格林荣威(Glyn Rhonwy)的开发商SPH公司拿到了地下电网连接的规划许可，这标志着该项目的一个巨大进展。格温内思郡议会规划委员会作出决定，SPH公司将通过地下电缆将该电站(装机99.9 MW，发电量700 MW·h)发出的电输送到北威尔士电网，该方案消除了项目反对者们对以后会搭建地上高压电线塔的担忧。

电缆将主要被埋设在公路边的窄沟内，随着电缆沿线敷设完毕，埋设电缆的区域表面将恢复原状。在莱特阿尔特(Rhythallt)河流域，电缆将敷设在公路桥内(如果结构学测评证明该方案合适的话)，或者通过水平导向钻进法，铺在河床以下数米的地方。电缆敷设预计工期12个月左右。

格林荣威项目目前只取得了49.9 MW装机容量的规划许可，SPH公司必须重新递交申请，才能获得更大装机的地下机组的许可(即使其他的关键设计细节都与原计划毫无二致)。英国规划督察署对修订方案的审查已于2016年9月初结束，最终的决定已于2017年3月初由英国国务大臣做出。

SPH公司的总经理D.霍尔姆斯表示，他们一直在推进该项目，目前正着力解决少量的遗留未决事项，并在精细地调整建设工期表，他们也在与潜在的设备与服务供应商进行联络，以随时准备从资金筹备阶段进入电站建设阶段。该项目将为格温内思郡吸引超过1亿英镑的投资。在3～4 a的项目建设期内，会有数百名建筑工人入驻，他们的衣食住行活动将极大地促进该地区的经济发展。电站投入运行后，将能提供约30个全职熟练工作岗位，也能为当地的承包商和供应商带来效益。在电站125 a或更长的使用期限内，这些效益会一直延续。

格温内思郡议会的M.W.戴维斯议员认为，地下电网连接取得规划许可对该项目有着积极重大的意义。一直以来开发商都在提议建设地下电缆，因此，议会支持该项目的建设。

SPH由QBC公司组建，专门负责格林荣威项目的建设和运营。该项目是在与格温内思郡议会、威尔士环境保护局(Cadw)、威尔士乡村委员会(Countryside Council for Wales)、威尔士自然资源保护局(Natural Resources Wales)和AECOM公司进行磋商后策划的。

2 葡萄牙

安德里茨(Andritz)水电集团获得了葡萄牙和法国多个抽水蓄能项目的合同。

西班牙伊维尔德罗拉(Iberdrola)能源公司与安德里茨公司签订了价值 1.4亿欧元的合同，后者将为位于葡萄牙的古瓦斯(Gouvaes)抽水蓄能电站提供机电设备和压力钢管。安德里茨公司的合同交付范围包括全套机电设备和液压机械设备的设计、制造、供应和安装监督，包括可逆式水泵水轮机、发电机及电力系统；此外，还负责引水钢管(含3条引水支管)的设计、制造、供货和安装，管道总重量为12 000 t，平均直径 5.4 m，长度 2.5 km。

古瓦斯电站装4台水泵水轮机，单机容量220 MW，将成为新的水力发电和储能核心，它与周边另2座电站合计总装机量将达1 200 MW。电站建在葡萄牙北部的塔梅加(Tamega)河上，靠近港口城市波尔图。电站发出的电力，能满足用电高峰期的需求，起到快速响应调节作用。再加上另2座规模较小的基荷电站，三者将与日渐兴盛的风力发电形成完美互补(因为风电通常不稳定)。此外，该项目还会对该地区的就业形势起到积极的作用。

安德里茨公司在一份声明中提到，他们在设计高技术标准的高水头(净水头达660 m)水泵水轮机时，以安全为基准，在公司的实验室做了大量的研究和模型测试工作，以保证最大限度地满足客户对可行性和可靠性的要求。

古瓦斯电站开展的合作是伊维尔德罗拉公司与安德里茨公司在伊比利亚半岛的第三大合同。另2个合同为2011年的圣佩德罗(San Pedro)二期水电站设备交付和2014年的阿尔德达维拉(Aldeadavila)水电站现代化改造项目合同。

3 法 国

安德里茨公司在法国获得了一笔2 500万欧元的订单，将为法国电力集团(EDF)旗下的公司科凯拉(La Coche)抽水蓄能电站的扩容提供一台240 MW的发电机组，机组启动时间计划在2019年。

安德里茨公司的这种新型冲击式水轮机在低负荷工况下性能极优。也就是说，这种水轮机可以在低负荷区域内仍然有较高的效率和较为平稳的运行性能(水头超过900 m)，从而弥补了现有4台机组在该方面的不足。这显著提高了电站的可靠性和灵活性。然而由于水的含沙量较高，对机组会产生很严重的磨蚀，因此将给该台水轮机涂抹高级抗磨蚀涂层，以大幅延长机器的使用寿命。

4 比利时

在比利时，福伊特(Voith)公司最近得到了一份为库三桥(Coo-Trois-Ponts)抽水蓄能电站实现自动化的大订单。在2020年前，福伊特将分期交付电站6台机组的控制系统、励磁系统和速控器。该公司在一份声明中称，新的自动化技术将使比利时这座最大的抽水蓄能电站继续持续运行至少20 a，并且能保证其使用率最大化。

该项工程的最大挑战是要在机组不间断运行期间完成所有自动化系统的安装。福伊特德国公司的服务部负责人J.哈科尔介绍道，在与电站运营商Engie Electrabel公司密切磋商后，他们决定一次关停一台机组约8周，更换旧的系统。随后，新系统将被无缝安装至正常运行的电站。基于这个原则，他们将分几个阶段完成已过时的旧系统的升级换代。

根据该合同，福伊特公司将单独为客户提供自动化解决方案。该公司已经为库三桥电站提供了多年服务，并负责其自动化项目，非常熟悉电站的结构和功能。

Engie Electrabel公司项目经理L.弗朗索瓦解释道，新的自动化技术能保证电站的6台机器持续高效运行，降低运行和维修成本，确保未来至少20 a内，电站安全、可靠、经济地运行。

库三桥抽水蓄能电站建于20世纪60年代，装机1 164 MW，是欧洲同类型电力设施中的佼佼者。

5 德 国

2016年9月底，GE公司和麦克斯伯格(Max Bogl)公司宣布，将合作建设世界上首座风能-抽水蓄能联合电站——盖尔多克(Gaildork)电站。该电站的风力发电机高度为世界之最，位于德国斯瓦比亚-弗兰哥尼阶(Swabian-Franconian)森林的林堡山丘(Limpurger Berge)高地，由4台GE公司制造的新式3.4-137风力发电机组成；另有一座装机16 MW的抽水蓄能电站(由麦克斯伯格公司与纳彻斯佩契公司和福伊特公司另签合同，提供电站的设备)。

每一个风力发电塔的基座和周边都会被作为一座水库来使用，塔的高度因此增加40 m。一旦落成，塔顶高度将达 246.5 m，将成为世界最高的风力发电机。

GE公司的岸上风力业务公司主席兼首席执行官A. 麦克安蒂表示，非常荣幸能与麦克斯伯格公司在这个行业首创的项目上合作，他们将致力于开发创新型的可再生能源技术，为提高欧洲乃至世界的电网灵活性提供可能。盖尔多克项目标志着在利用可再生能源平衡用电需求和供电波动矛盾上迈出了一大步。将风力与水力发电结合在一起的电站将为电网快速响应稳定提供调峰电量，保持德国居民用电的低价水平。

GE公司的3.4-137风力发电机轮毂高度为178 m，每座机塔的下端40 m及其周边范围将被用作水库储存能量。在临近的山谷，距风力发电机以下大约200 m垂直距离处有一处湖泊以及一座16 MW的抽水蓄能电站。4台风力发电机预计在2017年底投入试运行，而整个发电站将在2018年底投入运行。

6 南 非

装机1 000 MW的德拉肯斯(Drakensberg)电站是南非第二大抽水蓄能电站，其现代化改造项目目前正在进行中。福伊特公司与电站运营商南非国家电力公司(Eskom)签订了价值约1 100万欧元的合同，将为电站的3台发电机进行升级改造。

合同范围包括3台发电机组的制造、安装以及调试。这些工作将在电站维持正常运行的前提下分步骤进行，预期将持续到2018年中。福伊特公司在招投标阶段对甲方推广了他们的技术理念，通过精细的设计方案提高机组的性能。

福伊特公司德拉肯斯项目的发电机专家及技术服务经理M.阿索夫介绍，这些设计方案能帮助降低发电机组运行时的温度和振动，从而显著延长机组寿命。现代化改造完成后，机组寿命将至少延长40 a。

德拉肯斯电站因完全建在地下而成为南非独具特色的电站。4台可逆式水泵水轮机大约位于地下52层，而在地表仅能见到竖井和输电线路。电站自1981年开始运行，为电网稳定做出了巨大贡献。

7 美 国

根据最新发布的名为《水电愿景》的报告，美国拥有极大的抽水蓄能潜能。美国现有的抽水蓄能项目装机为21.6 GW，还有机会开发36 GW装机容量的新项目。

美国能源部发布的报告指出，为提升性能，工程师们正在研发新的、更先进的抽水蓄能技术，例如可调速机组、闭环系统(无法持续利用自然流动水发电的项目)和模型设计，以适应不同开发地点和不同规模项目的差异化需求。这些技术上的提升，将有助于抽水蓄能电站为电网稳定运行做贡献，并更好地利用风能与太阳能，便于电网调度随时对电量浮动做出迅速反应。

近期，美国杜克能源公司(Duke Energy)在其“卡罗莱纳州杜克能源综合资源规划”中提出，他们将在2023年前，在百德溪(Bad Creek)抽水蓄能电站现有1 065 MW装机的基础上再增加200 MW装机。此项扩容工程包括安装一台新的、效率更高的水轮机和更高级的发电机出口断路器。

该项目是杜克公司“提升可再生能源比例，减少碳排放量”策略的项目之一，将帮助满足冬季用电高峰期的需求。在开展任何工作前，都需要对项目许可进行修订。杜克公司计划在2017年向联邦能源管理委员会(FERC)提交修订书。

百德溪抽水蓄能电站位于南卡罗莱纳州塞勒姆市以北8 km的奥科尼(Oconee)县，装有4台机组，1991年开始发电，是杜克公司能源系统中最大的水电站。

2017-03-07

1006-0081(2017)10-0001-04

TV743

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(徐婉琛译

(编辑陈紫薇)