抽水蓄能电站的经济合理性

抽水蓄能电站经济合理性摘要本文从抽水蓄能电站作用、动态效益、静态效益、环境效益和社会效益以及抽水蓄能电站评价指标体系结构和存在问题进行了说明和详解。其中抽水蓄能电站具有削峰填谷、事故备用、调频、调相、满负荷爬坡等作用。包括了满负荷爬坡、调频、调相和旋转事故备用等动态效益；调峰节煤和容量等静态效益；对植物、环境、大气影响和噪声污染等环境效益；存在社会效益以及电站评价指标体系构成进行了详细分析，为抽水蓄能电站经济合理性提供了一些参考和决策依据。关键词：电站发展状况与作用静态效益动态效益环境效益社会效益目录TOC\o"1-1"\h\u1抽水蓄能电站总体发展概况 抽水蓄能电站总体发展概况在电力商品生产到输送最后到消费者使用过程中，都是在几乎同时发生，而且在一般情况下比较不容易被存储。电需求在一天中会有很大波动，分为白天用电高峰与夜间用电低谷，有时会低谷用电量只会是白天一半或者更少一些。在这样用电不稳定起伏很大波动很大用电环境中，抽水蓄能电站可以间接存储大量电能，有效解决用电高峰与低谷之间使用矛盾，所以抽水蓄能电站是调度中不可或缺一个重要组成部分。抽水蓄能电站工作原理是利用负荷低谷期时没有用完电力来驱动水泵，将水从下水库抽到上水库储存起来，然后在第二天负载高峰期时将上水库水能下放到下水库来发电。在发现过程中，虽然会造成一些电能损失，但是相比其他发电机需要频繁启停来调节峰值来说，产生效益会更好。2抽水蓄能电站作用抽水蓄能电站具有调节峰值能力强，运行灵活，启动速度快，等特点。具有调峰功能电厂还有轮电厂、水电和火电等。一般水电价格低廉但是受天气和地理条件影响，不能迅速做出反应；火电调节峰值一般采取空转、开关机等方法，经常开关机会导致用煤成本上升，成本高污染大；燃气轮机和抽水蓄能电站比较相似，运行比较灵活多样，可以作为备用电源使用，但是容易受到燃油价格影响，并且会造成一定环境污染。总体来说蓄水储能电站是比较理想电站，对起到保护电网经济运行、安全运行、稳定生产有着十分重要作用。2.1削峰填谷作用抽水蓄能电站在低谷期用多余电量和电力来抽水，在高峰期用低谷期所抽到水量来发电，这是抽水蓄能电站特有优点。他对电力系统优化表现在改善了火电运行条件使火电机组稳定运行，延长了火电机组使用寿命，减少了火电机组消耗降低了成本。在核电机组中，核电机组压负荷非常难，抽水蓄能电站可以保证核电机组正常稳定运行。与其他调峰手段相比来说，抽水蓄能电站承担调峰任务时有自身优势：与火电机组相比它起停迅速、灵活，负荷跟踪性能好；与燃油机组相比，它节省了燃油消耗，造价低，调峰能力强；与常规水电机组相比，它不仅能调峰，而且能填谷，装机容量一般不受天然来水量限制。2.2事故备用、调频、调相、满负荷爬坡等功能由于抽水蓄能电站运行有着快速反应能力和高度灵活度，它对电网运行有着其他电源难以替代优越性，也正是这些特性使抽水蓄能电站能够承担调相、调频、满负荷爬坡、事故备用等动态功能。2.2.1调相电路系统在功率不足或者是电力过剩时，电压会上升或者下降，影响到供电质量和效率，对系统安全运行存在安全隐患。所以在负荷中心要安装静电电容器或者是无功补偿装置调相机，用来提高功率。根据电网需要，抽水蓄能机组可当做调相机运行，吸收无功功率，维持电网电压稳定运行。2.2.2调频电路系统频率是查看电能效率重要指标，如果频率超出了可控偏移值就会影响电力系统稳定，严重还会影响整个电力系统安全运行。这种电网不平衡可能是由于负荷预测出现误差、缺少跟踪负荷变化发电容量或由于故障造成突然失去发电功率或负荷功率，导致频率发生变化。为了维持频率稳定，要求火电机组预留出一定备用电量，在频率超过可控范围时进行有效调节。抽水蓄能机组由于它运行灵活特点，承担调频任务有着比火电机组更灵活特点。2.2.3满负荷爬坡随着峰谷差异进一步加大和电路系统用电量增加，在用电量迅速增加时间段，电网需要满足一定负荷增加速率。抽水蓄能电站可以快速提升负荷，对比于火电来说有着更好满足电力系统爬坡性能。2.2.4事故备用电力系统发生常见事故造成停电，会给国民经济带来巨大损失同时也会给人民生活带来极大不便。为了减少因为事故造成停电，提高系统运行可靠性，除了设置足够事故备用电力容量外，还必须选用运行可靠性较高发供电设备，提高电网自动化水平。与火电相比，抽水蓄能机组设备结构简单，自动化程度较高，强迫停运率低，在蓄能机组容量占电网发电机组总容量比重较大系统，强迫停运次数少，强迫停运时间短，事故停电损失下降。另外，抽水蓄能机组启动迅速、运行灵活、升荷速度快、调荷幅度大，可以承担事故备用任务，是电力系统最理想备用电源。3抽水蓄能电站动态效益抽水蓄能电站和常规电站一样也具有启动速度快、运行灵活特点。非常适合应用与电网系统负荷备用、快速负荷调整备用、事故备用、调频和调相等任务。同事同时由于抽水蓄能电站可以在短时间内由抽水方式变为发电方式，或由发电方式变为抽水方式，在快速跟踪负荷方面，特别是在调整负荷幅度上甚至优于常规水电站。抽水蓄能电站除了调峰填谷和节煤效益以外，由于其启动迅速和运行灵活，为系统带来得附加经济效益，习惯上称之为动态效益。抽水蓄能电站动态任务因电网特性和需要而异，同时产生动态效益，主要包括满负荷爬坡、调频、调相、旋转事故备用等。3.1满负荷爬坡效益在电网负荷增加时间中其负荷增加功率很大，为了使电网稳定安全运行，应该备有大量增加负荷功率和增加负荷容量设备。抽水蓄能电站由于本身具有反应快特点，满足了电力系统增加负荷容量和增加负荷功率效益，这个是满负荷爬坡效益。3.2调频效益电路系统由于负荷造成波动和短时间超出计划负荷增加或者减少，都会造成电力系统频率变化。为了维持电力系统频率稳定，火电机必须有一些处于旋转状态，这种情况下燃料消耗比较大，火电机运行效率很低。抽水蓄能电站可以针对频率变化负荷变化做出迅速反应，有很强应对突发负荷能力，可以保证电力系统频率负荷稳定，起到调节频率作用。我们称这个调节频率过程中间体现出效益为调频效益。在93年以前河北地区主要是依靠火电进行调频。火电机组调节速度慢，当电力系统频率比较稳定时候还可以勉强满足用电需求，当电力系统频率发生跳跃性变化火电机组则显得无能为力。电网频率合格率都在98%以下，最为严重86年仅达81%左右。随着潘家口和十三陵抽水蓄能电站相继投入，承担河北电力主要调频任务，95年、96年电网频率合格率分别达到99.999%和99.997%。近年由于电视普及，当遇到有特殊吸引力节目播送时，能在几秒钟内出现几十万千瓦电视突荷。如西德莱茵河西部电力系统95年某晚发生电视突荷量达到了90万千瓦，电网频率严重偏离额定值。由于抽水蓄能机组处于备用状态，立即解除了这种突发负荷危机，并保证了频率稳定和系统安全运行。3.3调相效益当电网功率不足或者过剩时候，电力系统电压会上升或者下降，比较影响供电质量，对电力系统运行存在安全隐患。抽水蓄能电站无论是在发电工况还是在抽水工况运行都可以为系统调相，这样既可以提高功率电网电压，也可以降低电网电压。尤其是在抽水工况调相时，可以吸收功率，有时候进相很深并且持续时间很长，这种作用无论是常规电站不能做到而且核电、火电也无法做到。这种利用抽水蓄能进相吸收多余功率，对保证电力质量和稳定电网电压都有理想效果，也产生十足经济利益。3.4旋转事故备用效益为了保证电网安全运行，必须预留一样负荷备用容量和事故备用容量，其中大部分必须处于旋转状态，这部分被称为旋转备用容量。火电机组旋转备用容量分散在整个系统一些机组上面，这些机组经常处于空转状态，从而燃料消耗很大，热效率低，成本很高。4抽水蓄能电站静态效益抽水蓄能电站在电网系统中发挥静态功能，可以产生一定静态效益，比如可以减少电网为保证高峰期使用负荷所需火电机容量，可以提高机组运行效率，优化机组运行，改善火电机负荷特性，从而给电厂等一系列企业带来利益，静态效益主要为调峰节煤效益和容量效益。4.1调峰节煤效益抽水蓄能电站投入运行中，提高了其他机组运行效率，使电网能源消耗减少，产生节煤效益。在抽水蓄能电站投入使用后，火电机组节约能源消耗大于提供抽水蓄能电站抽水发电能源消耗，两者差值即为抽水蓄能电站节煤效益。主要体现在以下方面4.1.1填谷节煤在电机运行低谷期中，抽水蓄能电站利用火电机发出电作为抽水电源，使这部分腰荷变成了基荷，使火电机在稳定、均匀负荷下以很高效率运行，提高了设备利用率，改善了火电机运行，降低了耗煤率和厂电率，这部分节约称之为填谷节煤。4.1.2调峰节煤抽水蓄能电站承担了系统调峰任务，从而代替了传统发电成本高、煤消耗率高火电机，使燃料消耗减少，这一部分节省能源称之为调峰节煤效益。4.2容量效益抽水蓄能电站既能调峰又能填谷，具有双重作用，投运后可以改变电力系统电源构成，减少火电机数量。抽水蓄能电站建设工程量相对较少，设备构成比较简单，因为单位造价低于常规火电、核电和水电。根据我国近期拟建大型抽水蓄能电站设计资料分析，单位静态投资为4000-5000元/千瓦。已投产广州抽水蓄能电站工程造价是全国最低。其一期工程单位动态投资约为2237元/千瓦，二期工程单位动态投资约为2581元/千瓦。广东惠州抽水蓄能电站，单位投资估算为2232元/千瓦（静态投资）。火电站单位投资约4300-4800元/千瓦（静态投资），国产火电机组要便宜一些，但调峰性能差。用抽水蓄能电站替代部分火电承担调峰任务，可大量节省电力建设投资。根据计算，十三陵抽水蓄能电站投入可为京津唐电网节省电源建设投资7.89亿元，折合每年约1056万元；节省年运行费用5900万元，容量效益每年达16360万元。5抽水蓄能电站环境效益对于抽水蓄能电站来说只考虑静态效益是不全面，作为水利工程项目这是会不可避免对环境产生一定影响，对抽水蓄能电站带来环境影响和其产生环境效益进行分析。抽水蓄能电站主要影响有:5.1抽水蓄能电站建设对地面植物影响抽水蓄能电站因为施工过程中因为占地和砂石料采集等活动对地面植物影响比较大，如果防护不当容易造成水土流失等问题。5.2抽水蓄能电站对水环境影响抽水蓄能电站施工过程中需要向水中投入大量砂石料，浇筑混凝土过程中需要砂石料需要很多水来清洗。施工还会破坏周围植物造成水土流失。这些会使泥沙进入河道使水更加混浊，而且施工生活区周围废水也会对环境产生一定影响。5.3抽水蓄能电站建设对大气影响抽水蓄能电站施工中会产生大量粉尘物质，对周围环境和人群体产生一定不利影响。5.4抽水蓄能电站建设噪声污染由于抽水蓄能电站规模很大，而且机械器材多比较集中，碎石、打钻、砂石料筛选分类、运渣土等一系列行为都会产生很多噪声，并且受到山地山谷影响，噪声强度会比较严重。综上所述，抽水蓄能电站施工建设会对环境产生一定不利影响。但随着施工管理水平和施工技术水平提高我们相信这些不利影响会逐步减少。6抽水蓄能电站社会效益抽水蓄能电站投入到电力系统运行，节约了能源，降低燃料消耗，而且代替了一部分燃油或者燃气机组，改变了燃料组成结构，节省了燃油，响应了可持续发展原则。因为煤炭、石油都属于不可再生能源，所以要充分利用有限资源，同时开发新电力使用模式。我国除了风能、水能属于可再生资源，所以增加现有不可再生能源利用效率是电力系统重要方面，恰恰抽水蓄能电站在这方便有很重要作用，并且还有着重要社会意义。有利于促进电价改革，电力系统对于负荷高峰期和低谷期电能生产所付出代价是不等。用户利用峰荷电能和低谷电能进行生产所付出代价也不等。实现峰谷分时电价能合理体现峰谷电能生产和利用成本上差异。抽水蓄能电站建成投入运行后，利用低谷电能抽水，为系统提供峰荷电能，为推行峰谷分时电价创造了现实条件。促进地区经济发展。抽水蓄能电站建设，大大促进了地方基础设施建设。改善了地区交通、通讯及招商条件，活跃了当地物资市场和劳动力市场，创造了数量可观社会就业机会，并且可以建设形成风景区，带动了地区建材工业、第三产业发展。7抽水蓄能电站评价指标体系构成在抽水蓄能电站动态、静态效益和社会环境效益基础上，研究抽水蓄能电站问题对于公证、比较客观基础上认识电站对于电力系统作用是十分重要，也对工程项目决策提供了十分重要依据。7.1构建原则7.1.1科学性所谓科学性原则是指在针对指标数据系统时候，要体现出准确、合理、全面要求。所谓准确指目标形势、内容数据必须可以准确且正确反应某一方面情况。合理是指指标评价可以反正评价数据公正客观性。全面指是在设置指标系统完整，从侧面不同方面反应了项目建设各种效益以及所存在一些问题。7.1.2可比较性指标体系构建设计要在价格、核算方法、相应时间等方面具有可比较性，要用规范化、系列话方法，让目标系统之间互相合作，以便可以实现多样话、多层次需要。7.1.3系统规范性在这个指标体系评价中，既要保证全面性、规范性也要保证完整性从而可以反正出项目投资整体情况，同事还要以关键和主要要素为重点来进行一系列选择形式。7.1.4实用性在目标体系构建过程中要以实用为基础，容易让人明白，数据容易采集，切不可产生一些不符合实际空旷数据，对系统构建数据造成误导从而影响系统科学、合理和规范。7.2构建方法综合指标体系构建有交叉发、综合发、分析发等一系列方法，其中比较常用到是分析发。7.2.1交叉发所谓交叉发是通过对多维交叉，形成了一些列数据指标，通过对这些数据指标分析和研究从而得出一个指标体系。7.2.2综合发所谓综合发是对对指标进行分类和汇集，使它变成一个体系方法，这种方法比较适用于指标评价体系发展与完善。7.2.3分析发所谓分析发就是将评价体系目标分解成很多子系统并逐步进行细致分类，直到每个小目标都可以用一个或者几个具体指标来进行描述。8抽水蓄能电站存在问题目前，抽水蓄能电站总体发展比较缓慢，未充分发挥电站作用，机制不太完善，投资主体单一等问题。主要归纳为以下三点:没有形成合理电价机制，投资效益比较低，现阶段出台规定仅对抽水蓄能电站电价进行了规定，并没有具体细则。因此，抽水蓄能电站建设成本在目前电价机制下，只能全部通过销售点模式进行疏导，疏导力度明显不足，并且受益电源方从未对抽水蓄能电站进行经济补偿。抽水蓄能电站建设速度很慢，目前来说我国抽水蓄能机组装机在电力系统装机中占比还不到2%。对比西方发达国家来说，抽水蓄能装机容量普遍占电力系统总容量5°%至10°%，其中美国电站占比达8°%，日本电站占比达14°%，专家认为合理比例应保持在10°%左右。电力供需体制与发展形势不容乐观。近年来，我国经济呈现高速增长转向高质量发展趋势，单位GDP能耗下降，电力需求增速降低，而抽水蓄能电站最主要作用之一就是参与调峰。目前电力市场出现电能过剩情形，弃风、弃光现象越发严重。同时，抽水蓄能电站部分调峰任务被大量过剩火电机组所替代，无法保证建设抽水蓄能电站能获得与投资相匹配经济效益，大大降低了企业投资积极性。在各方面影响因素下，抽水蓄能电站建设难度增加，对已经建成电站进行评价和考核，不但能检测电站实际参数水平，还能在电站立项角度，为投资决策提供一些科学建议和意见，为电站建设提供依据和一些合理化建议，所以，对抽水蓄能电站效益综合评价有非常深远理论和实际意义。

总结抽水蓄能电站作为一种蓄水储能装置具有启动快速、运行灵活、运行费用比较低等特点，在承担系统调峰、调频、事故备用等任务方面可以发挥出非常重要作用，使其他电站所无法替代。从电力角度来看，抽水蓄能电站与火电、核电、风电等大容量电站互相配合运行，可以获得显著企业效益和经济效益。目前来说一些发达国家抽水蓄能电站主要功能已经逐步从储能装置转变为电网管理工具。因此，根据我国资源和负荷现实分布情况，在全国范围优化配置抽水蓄能电站容量，合理规划抽水蓄能电站备用容量以及发电容量，对于现在电力系统新能源政策指定以及实施具有非常重要意义。参考文献[1]高瑾瑾;郑源;李涧鸣.抽水蓄能电站技术经济效益指标体系综合评价研究.水利水电技术.2018-7-20[2]高苏杰;娄素华.抽水蓄能电站综合效益评估综述.水电自动化与大坝监测.2008-02-20[3]孙薇.市场条件下抽水蓄能电站效益综合评价及运营模式研究.华北电力