用100度电换80度电,“赔本买卖”抽水蓄能电站,有何独特优势?

说宇宙寻真理 2024-09-17 14:14:46

我国当前在全国范围兴建的“抽水蓄能电站”,不但无法像传统水电站那样带来净电量,反而在过程中消耗大量电能。

在这样看似“赔本买卖”的情况下,国家为何还要不惜斥资数百亿来建设这些电站?它们到底有什么样的独特价值?

抽水蓄能与传统水电哪里不一样?

抽水蓄能电站与传统水电站的运行原理简直是天壤之别。先让我们看看传统水电站是如何运作的。

传统水电站依靠的是河流水流的自然落差,这些水电站通常矗立在河流的上游,利用巨大的大坝将河水拦截起来,形成一个水库。

当需要发电时,水库中的水从高处奔腾而下,穿过水电站中的涡轮机。水流的势能在这一过程中被转化为机械能。

涡轮机在飞速旋转,再由连接在涡轮机上的发电机将机械能转化为电能。这些电能通过电网,源源不断地输送到千家万户和各个工业用户手中。

而抽水蓄能电站则通过“电能-机械能-电能”的转换来实现能量的存储和释放。当电力需求低谷时,电网中的电能供应远超需求。

这时候,抽水蓄能电站则化身为一个巨大的“电能吸收器”。电站利用多余的电能启动强力泵,将下池中的水抽到高处的上池。

这一过程需要消耗大量的电能,电能通过电动机驱动水泵,将水从低处抽到高处,将电能转化为水的势能储存在上池中。上池的水位不断上升,储存了大量的势能。

这一步的关键在于电能转化为机械能,然后通过水的势能储存起来。当电力需求飙升到高峰时,电网需要额外的电力来满足需求,抽水蓄能电站就开始发挥它的另一面功能化身为“电能释放器”。

这个时候,位于高处的上池水门打开,储存在上池中的水从高处快速流向低处的下池。在水流的过程中,它通过水轮机,带动涡轮机的转动。涡轮机的旋转使机械能再次转化为电能。

发电机将这部分机械能转化为电能,并输送到电网中,补充高峰时的电力需求。这样,电站通过释放上池的水,利用重力势能发电,满足了电网的紧急需求。

70%效率的背后是什么?

不过,这一功能并非完美无缺。在电能转化为势能,再从势能转回电能的过程中,不可避免地会损耗部分能量。效率大约在70%到80%之间,这意味着用100度电来抽水,最终只能获得80度电发电。

听起来似乎有点儿不划算,但其在电力系统中发挥着至关重要的作用。电力需求具有显著的时段性特征,高峰和低谷的用电量差异很大。不难想到每天早晨和傍晚人们起床和下班回家时,是电力需求飙升的阶段。

而在深夜人们进入梦乡时,用电量则骤减。抽水蓄能电站就是在这些低谷时段“悄悄”地储存电能,将下池的水抽到上池储存起来;在高峰时段,将上池的水释放下来,通过水轮机发电,平衡电网负荷。

当电网突然故障或遇到突发状况时,抽水蓄能电站可以在2~3分钟内全速运转,接管那些意外停机的设备。

在2019年的台风“利奇马”期间,浙江省的抽水蓄能电站发挥了关键作用,提供了应急电力,帮助电网恢复供电,确保了居民和重要设施的用电安全。

从1968年到2023年

我国是世界上抽水蓄能电站发展最为迅速的国家之一,回到20世纪60年代后期,当时的中国电力需求急剧上升,电网负荷不平衡的问题如同巨大的乌云压在头顶。

面对这前所未有的挑战,我国开始关注国际上先进的抽水蓄能技术,踏上了一条未知但充满希望的探索之路中国抽水蓄能电站的发展。1968年,河北岗南水库电站安装了一台容量1.1万千瓦的进口抽水蓄能机组。

进入了20世纪70年代,随着经济的腾飞和电力需求的迅猛增长,我国对抽水蓄能电站的投入力度空前加大。

1973年和1975年,北京密云水库白河水电站分别改建并安装了两台天津发电设备厂生产的1.1万千瓦抽水蓄能机组,总装机容量2.2万千瓦。

这两座小型混合式抽水蓄能电站的投运,标志着我国抽水蓄能电站建设拉开帷幕。

进入21世纪,清洁能源和可再生能源成为了国家发展的重中之重。2002年,国家发改委发布了《全国抽水蓄能电站建设规划》,这是一次划时代的宣言。

随之而来的是一系列令人眼花缭乱的巨大项目:河北丰宁抽水蓄能电站、广东惠州抽水蓄能电站、安徽黄山抽水蓄能电站等一批大型项目如雨后春笋般上马。

抽水蓄能电站的世界之最

这些项目规模宏大,技术先进,不过要论我国抽水蓄能技术的巅峰,还得是丰宁抽水蓄能电站。

它是世界上装机容量最大的抽水蓄能电站,总装机容量高达360万千瓦。它的供电范围覆盖京津及冀北地区。

特别值得一提的是,丰宁抽水蓄能电站为2022年北京冬奥会提供了强有力的绿色电力保障。作为配套的绿色能源重点工程,该电站实现了冬奥场馆100%的绿色电力供应。

它拥有着世界上最大的装机容量,总装机达到了惊人的360万千瓦,稳稳地坐上了全球抽水蓄能电站之最的宝座。

它的储能能力也冠绝全球,12台机组的满发利用小时数高达10.8小时,成为华北地区唯一一个具备周调节性能的抽水蓄能电站。

它的地下厂房规模同样打破了世界纪录!单体总长度达到了414米,高度54.5米,跨度25米,这是世界上最大的抽水蓄能地下厂房。

丰宁电站的地下洞室群更是像个宫殿一样,拥有多达190条地下洞室,总长度达到50.14千米。

根据最新数据显示,丰宁抽水蓄能电站预计在2024年全面投产发电,每年可消纳过剩电能87亿千瓦时,年发电量高达62.88亿千瓦时。

这相当于满足了260万户家庭一年的用电需求,每年还能节约标准煤48万吨,减少碳排放120万吨,相当于造林24万余亩。

截至2023年,我国抽水蓄能累计投产规模已突破5000万千瓦。其中,华东地区的抽水蓄能电站投产装机容量最大,达到1726万千瓦。

紧随其后的是南方地区(包括广东),投产装机容量为1028万千瓦。而华北地区的投产装机容量也达到了907万千瓦。

另外水电水利规划设计总院预计,到2025年,我国投运抽水蓄能电站规模将达到6200万千瓦。

抽水蓄能电站运行的这一过程不是简单的能量转换,而是一场由无数电力人毕生努力成就的历史接力!更是现代人民安居乐业,幸福生活的重要基础。



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