全球抽水蓄能發(fā)電行業(yè)技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀分析2023

一、抽水蓄能發(fā)電行業(yè)現(xiàn)狀分析

抽水蓄能式發(fā)電是一種儲(chǔ)能方式，但并不是能量來(lái)源。當(dāng)電力需求低時(shí)，多出的電力產(chǎn)能繼續(xù)發(fā)電，推動(dòng)電泵將水泵至高位儲(chǔ)存，到電力需求高時(shí)，便以高位的水作發(fā)電之用。

抽水蓄能電站是利用電力系統(tǒng)負(fù)荷低谷時(shí)的剩余電能從下水庫(kù)向上水庫(kù)抽水，將電能轉(zhuǎn)換為水的勢(shì)能儲(chǔ)存起來(lái);當(dāng)電力系統(tǒng)需要時(shí)，從上水庫(kù)向下水庫(kù)放水發(fā)電，再將水的勢(shì)能轉(zhuǎn)換為電能的一種電站。抽水蓄能電站就是為了解決電網(wǎng)高峰、低谷之間供需矛盾而產(chǎn)生的，是間接儲(chǔ)存電能的一種方式。它利用下半夜過(guò)剩的電力驅(qū)動(dòng)水泵，將水從下水庫(kù)抽到上水庫(kù)儲(chǔ)存起來(lái)，然后在次日白天和前半夜將水放出發(fā)電，并流入下水庫(kù)。在整個(gè)運(yùn)作過(guò)程中，雖然部分能量會(huì)在轉(zhuǎn)化時(shí)流失，但相比之下，使用抽水蓄能電站仍然比增建煤電發(fā)電設(shè)備來(lái)滿足高峰用電而在低谷時(shí)壓荷、停機(jī)這種情況來(lái)得便宜，效益更佳。

(資料圖片)

除此以外，抽水蓄能電站還能擔(dān)負(fù)調(diào)頻、調(diào)相和事故備用等動(dòng)態(tài)功能。因而抽水蓄能電站既是電源點(diǎn)，又是電力用戶;并成為電網(wǎng)運(yùn)行管理的重要工具，是確保電網(wǎng)安全、經(jīng)濟(jì)、穩(wěn)定生產(chǎn)的支柱。抽水蓄能電站有發(fā)電和抽水兩種主要運(yùn)行方式，在兩種運(yùn)行方式之間又有多種從一個(gè)工況轉(zhuǎn)到另一工況的運(yùn)行。

使用水力抽蓄發(fā)電，利用離峰電力將水抽回來(lái)，再將水放出做水力發(fā)電。當(dāng)電力生產(chǎn)過(guò)剩時(shí)，剩電便會(huì)供予電動(dòng)抽水泵，把水輸送至地勢(shì)較高的蓄水庫(kù)，待電力需求增加時(shí)，把水閘放開(kāi)，水便從高處的蓄水庫(kù)依地勢(shì)流往原來(lái)電抽水泵的位置，借水勢(shì)能推動(dòng)水道間的渦輪機(jī)重新發(fā)電，達(dá)至蓄能之效。

二、全球抽水蓄能發(fā)電行業(yè)技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

抽水蓄能電站利用電力負(fù)荷低谷時(shí)的電能抽水至上水庫(kù)，在電力負(fù)荷高峰期再放水至下水庫(kù)發(fā)電的水電站，又稱蓄能式水電站。它可將電網(wǎng)負(fù)荷低時(shí)的多余電能，轉(zhuǎn)變?yōu)殡娋W(wǎng)高峰時(shí)期的高價(jià)值電能，還適于調(diào)頻、調(diào)相，穩(wěn)定電力系統(tǒng)的周波和電壓，且宜為事故備用，還可提高系統(tǒng)中火電站和核電站的效率。我國(guó)抽水蓄能電站的建設(shè)起步較晚，但由于后發(fā)效應(yīng)，起點(diǎn)卻較高，近年建設(shè)的幾座大型抽水蓄能電站技術(shù)已處于世界先進(jìn)水平。

隨著并網(wǎng)核電及新能源機(jī)組(風(fēng)電、太陽(yáng)能等)越來(lái)越多，電網(wǎng)出現(xiàn)新的穩(wěn)定問(wèn)題：一是夜間定常運(yùn)行發(fā)電設(shè)備增加;二是新能源在電網(wǎng)中的占比越來(lái)越大，電網(wǎng)的穩(wěn)定性面臨更大挑戰(zhàn)。

根據(jù)中研普華產(chǎn)業(yè)研究院發(fā)布的《2023-2028年中國(guó)抽水蓄能發(fā)電行業(yè)市場(chǎng)深度調(diào)研與發(fā)展分析報(bào)告》顯示：

變速抽水蓄能機(jī)組具有自動(dòng)跟蹤電網(wǎng)頻率變化和高速調(diào)節(jié)有功功率等優(yōu)越性，一方面，可根據(jù)風(fēng)電等新能源出力過(guò)程，調(diào)節(jié)水泵輸入功率，更靈活地跟蹤電網(wǎng)頻率，在保證電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的前提下提高新能源利用率;另一方面，機(jī)組調(diào)節(jié)速率提高，可更好地跟蹤風(fēng)電等穩(wěn)定性差電源的出力過(guò)程，從而減小新能源電源對(duì)電網(wǎng)的沖擊。此外，可變速機(jī)組還可以使水輪機(jī)在各出力下運(yùn)行在高效率區(qū)，提高了水輪機(jī)效率;由于可變速機(jī)組可運(yùn)行水頭范圍增大，可以降低上水庫(kù)大壩高度，節(jié)省建設(shè)成本。

更具優(yōu)勢(shì)的是變速機(jī)優(yōu)良的調(diào)節(jié)性能，變速機(jī)組在響應(yīng)時(shí)間、調(diào)節(jié)速度方面明顯優(yōu)于定速機(jī)組。變速機(jī)組可以在0.25s內(nèi)調(diào)整水泵入力±5%，調(diào)整水輪機(jī)出力±10%。日本大河內(nèi)電站(1993年完成改造，2臺(tái)可變速機(jī)組)400MW變速機(jī)組0.2s內(nèi)可改變輸出功率32MW或輸入功率80MW。現(xiàn)階段世界上共有34臺(tái)可變速機(jī)組在運(yùn)或在建，其中日本15臺(tái)，瑞士10臺(tái)，斯洛文尼亞1臺(tái)，德國(guó)2臺(tái)(有4臺(tái)在建)，葡萄牙2臺(tái)，中國(guó)在這方面尚屬空白。

根據(jù)市場(chǎng)調(diào)研數(shù)據(jù)分析，2018-2022年中國(guó)抽水蓄能發(fā)電設(shè)備市場(chǎng)規(guī)模呈現(xiàn)逐年增長(zhǎng)趨勢(shì)，2022年市場(chǎng)規(guī)模為931億元，同比增長(zhǎng)21.7%。2018-2022年中國(guó)抽水蓄能發(fā)電下游應(yīng)用規(guī)模呈現(xiàn)逐年增長(zhǎng)趨勢(shì)，2022年市場(chǎng)規(guī)模為1387億元，同比增長(zhǎng)19.8%。2018-2022年中國(guó)抽水蓄能電站市場(chǎng)營(yíng)收呈現(xiàn)逐年增長(zhǎng)趨勢(shì)，2022年市場(chǎng)規(guī)模為859億元，同比增長(zhǎng)13.8%。2018-2022年中國(guó)抽水蓄能裝機(jī)總量呈現(xiàn)逐年增長(zhǎng)趨勢(shì)，2022年市場(chǎng)規(guī)模為43GW，同比增長(zhǎng)19.4%。

三、全球抽水蓄能發(fā)電行業(yè)發(fā)展趨勢(shì)

由于抽水蓄能是現(xiàn)階段技術(shù)最成熟、經(jīng)濟(jì)性最優(yōu)、最具大規(guī)模開(kāi)發(fā)條件的電力系統(tǒng)綠色低碳清潔靈活調(diào)節(jié)電源，與風(fēng)電、太陽(yáng)能發(fā)電、核電、火電等配合效果較好。全球主要國(guó)家/地區(qū)仍對(duì)發(fā)展抽水蓄能產(chǎn)業(yè)持積極態(tài)度。據(jù)IHA預(yù)測(cè)，至2025年，全球抽水蓄能累計(jì)裝機(jī)規(guī)模將達(dá)208GW，至2030今年，累計(jì)裝機(jī)規(guī)模將達(dá)239GW。

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