储能明星——抽水蓄能电站

储能明星——抽水蓄能电站：今年8月16日，国家能源局综合司印发关于征求对《抽水蓄能中长期发展规划(2021-2035年)》(征求意见稿)的函件，提出到2035年我国抽水蓄能装机规模将增加到3亿千瓦。这意味着抽水蓄能电站将在一段时间内呈现井喷式的增长。那么抽水蓄能是什么呢？

抽水蓄能是一种储能方式，通过抽水蓄能电站实现其功效。

抽水蓄能电站由两个相互连接且位于不同高度的水库组成。管道将上部和下部水库连接。在充电过程中，电动机将电能转换成机械能。将水从下部水库通过管道输送到上部水库，泵将它们转化为势能。在低电时，存储在上部水库中的水可以通过涡轮机返回到下部水库，从而将势能通过发电机转换成机械能（如下图）。

截止到2020年，我国在运行抽水蓄能电站已达27座，其中国网22座，南网5座，总装机容量达到2884万千瓦。在建抽水蓄能电站34座，国网29座，南网5座，规划装机容量4973万千瓦，主要分布在华东、华北、华中和广东。以下是我国在运行抽水蓄能电站的信息列表：

抽水蓄能电站的装机容量根据其选址环境有关，规模大的有240万千瓦，规模小的只有9万千瓦。抽水蓄能电站作为工业化的产物，在选址上有着非常严苛的要求。一般来说，抽水蓄能电站选址需要遵循以下几点要求：

1、足够的水源保证

水源保证是抽水蓄能电站建设的基础和前提。抽水蓄能电站在正常运行中存在水面蒸发、渗漏和结冰等多种形式的水量损失。当入库的天然径流不能满足电站的补水要求时，就需要考虑补水措施。所以在抽水蓄能电站选址初期一般选择下水库集水面积较大或附近有较好水源保证的地区，这样可以满足初期蓄水和运行期水量的损耗。

2、选择适中的水头

所谓水头是指上、下水库的高度差。目前，普遍认为抽水蓄能电站的经济水头为 330~600米，最高不超过700米。因为水头过高会增加电站设备的复杂性，从而提高电站的造价。如果水头太低，为了保证一定的装机规模，电站的发电流量就会较大，电站装机容量的单位造价也将变大。因此，抽水蓄能电站的水头要适中，不易过高或过低。

3、最大水头与最小水头比的要求

抽水蓄能电站最大水头与最小水头之比应该限制在 1.25 以下。除此之外，选取水库水头时要考虑水库的消落深度一般保证在8%-12%以内。

4、水库坝体不宜过高

抽水蓄能电站的上、下水库一般都需要建坝。下水库作为主要的水源水库，其来水量和水面一般较大，坝体也就相应较低。上水库主要利用山体间的山谷或山体开挖、筑坝成库，库盆相对较小，在满足一定水量的条件下，一般需要较高的坝体。而随着坝体的加高，电站的投资也会增加。当坝体达到一定的高度时，投资增长比例就会变大，甚至是成倍的增长。一般来说，坝体高度建议不超过100米。

5、距高比的要求

距高比(L/H)即上、下水库引水口之间水平距离L与电站平均水头H之比。在平均水头一定的条件下，距高比的数值越小，输水系统线路越短，相应的系统水头损失越小，电站的效率越高，电站投资越小。如果距高比过小，输水系统和发电系统等不易布置，且增大施工难度。根据国内外的经验，电站的距高比小于10为宜。

6、对地理位置的选择

站址的地理位置要选择在电网负荷中心带或其附近，以保证电站有便利的接、送电条件。另外，站址区有较好的交通条件，也会为电站的建设奠定良好的外部基础。

7、对地质条件的要求

站址应选择在工程地质条件较好的地区。地质条件决定水工建筑物的难度、工程量和造价等，此外还要特别注意水库渗漏等问题。

我国抽水蓄能电站建设虽然起步比较晚，但由于后发效应，起点却较高，已经建设的几座大型抽水蓄能电站技术已处于世界先进水平。抽水蓄能电站是电力系统中最可靠、最经济、寿命周期长、容量大、技术最成熟的储能装置，在电网系统中有着举足轻重的意义：

1、随着我国新兴能源的大规模开发利用，抽水蓄能电站的配置由过去单一的侧重于用电负荷中心逐步向用电负荷中心、能源基地、送出端和落地端等多方面发展；

2、风力发电和光伏发电（新能源发电）是一种间歇性的能源，发电稳定性和连续性较差，并网后对电力系统实时平衡、保持电网安全稳定运行带来负面的影响。抽水蓄能电站具有启动灵活、爬坡速度快等常规水电站所具有的优点和低谷储能的特点，可以很好地缓解新能源发电给电力系统带来的不利影响。

抽水蓄能电站有说不尽的好处，也存在不可回避的缺陷，很多人指出抽水蓄能电站耗费的电量比发出的电量还多，是名副其实的“败家”产品，是大耗能。然而，抽水蓄能电站再一次集中爆发说明抽水蓄能电站经受住了历史的考验，对于现代电网它是不可或缺的。当然，这其中还有许多不同于以往的新变化。

我国早期建设的抽水蓄能电站基本都建在偏远的山区，周边的居民都非常稀少，其主要的原因是抽水蓄能电站建设工程涉及大量开挖，爆破和地下洞室作业，作业面多，安全风险大，管理难度高。但是现在，越来越多的抽水蓄能电站进入大众视野，有些抽水蓄能电站在建设完成后逐渐成为了当地的景区，有些抽水蓄能电站更是直接建在了景区。以深圳抽水蓄能电站为例，其选址位于国家5A级生态旅游示范区东部华侨城旅游景区，一开始就把“全过程生态化”作为建设的关键词。随着电网深化改革和“碳中和”的概念日益深入人心，抽水蓄能电站也被冠以绿色能源被人们所熟知。深圳抽水蓄能电站预计年平均发电量15.11亿千瓦时，每年可节约标准煤15.8万吨、节省天然气1.83万吨、减排温室气体总量约2717.28吨。深圳抽水蓄能电站从电站规划设计开始的所有环节和过程均融入了环境保护理念，边施工边复绿、对上库树木最大限度移栽、工区绿化，减少了对森林植被的破坏，有效保护了周边生态环境；采用的绿色环保建材和再生建材，减少了对原生环境的影响。

抽水蓄能电站是电网重要组成部分，它像一个巨型的充电宝，在你最需要的时候给你送上能量，让你永不断电。抽水蓄能电站像是使命和担当，完美的诠释绿水青山就是金山银生。这也是我们电力工作者的使命，是未来电力发展的指导方向。