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水電站為什麽建在山頂?耗資192億,豐寧抽水蓄能電站有多牛?

2024-07-17科技

先用電把水抽到高處,然後再用這些水來發電,能想出這種點子的,可真是個天才,豐寧抽水蓄能電站就是這樣運作的,是不是多此一舉呢?

還真不是,豐寧抽水蓄能電站抽水用的電不一樣,是「劣質」電。大家可能不知道,這電也分三六九等,「優質」電可以人為調控電量,比如燃氣輪機發出的電,可以透過用燃氣閥門來控制發電量大小,同樣的水電站、火電站都可以人為調節供電。

人類社會用電需求不是每時每刻都一樣的,通常來講晚上的時候是用電高峰,夏季的時候用電量比冬天多,能夠人為控制的電也容易並網。

那麽什麽是不好控制的電呢?比如風電和光電,一天之中陽光的照射角度不一樣,大氣的雲層也在時刻變化,有的時候光伏板發電量高,有的時候發電量低。雖然可以整流但是它並網後與居民和工業用電峰值不匹配,很多電就這樣白白浪費掉了。

風電也是一樣,不要說全年有穩定的風力了,就是同一天,同一個地方不同時刻風力也不一樣,這樣的電就不好控制。

聰明的你肯定想到了一個法子,把這些電存起來,等社會用電量大的時候再放出來不就行了?

邏輯是這個邏輯,問題是如何實作,用蓄電池來存電嗎?人類的電池科技還沒有發展到這一步。主要是電池的能量密度太小了,風電和光電需要儲存的電量又太多,用電池來儲能,那估計需要一座山那麽大,而且電池的充放電次數是有限的,時間一久電池就報廢了。

於是中國工程專家才想到了在河北省承德市建造一塊可以儲能的「水電池」,也有人稱它為「充電寶」。這個儲能電池可不簡單,光是建造它就花了192億。

豐寧抽水蓄能電站位於位於河北省承德市豐寧滿族自治縣境內,距北京市180公裏,供電範圍包括北京、天津、河北。

豐寧抽水蓄能電站有上、下兩個水庫,落差425公尺,在用電低谷時透過電力將水從下水庫抽至上水庫,相當於儲存電能,在用電高峰期再放水至下遊,湍急的水流穿過渦輪發電機時,就會產生電能。 這個過程是完全可控的,可以透過控制水量來調節並網的電能。

這座儲能水電站的計畫論證時間非常早,在1995年,當時就有官方專家建議在北京附近修一個蓄能電站。那時並不是用來儲存光伏和風電的,而是用來平調京津唐地區火電站的冗余電能。

2001年,河北豐寧裝機20百萬瓦,開始並網發電,這算是為後來的抽水蓄能電站打了一個基礎。2012年,國家正式批準豐寧抽水蓄能電站開建,這時它有了新的使命,那就是用來儲存「三北地區」的風電光電。2020年的時候,中國「三北地區」風電和光電加到一塊,總裝機量已經達到了2億千瓦,當地能用掉的只有50%,一半需要外送。

這時豐寧抽水蓄能電站的價值就體現出來了, 截止至2023年,豐寧抽水蓄能電站裝機容量已經有360萬千瓦,上遊庫容有5800萬立方米的水。 這個水庫主要修在山頂上,下遊水庫容積6000多萬立方米。

當光伏電站和風電站發的電用不完時,就用把抽水機開啟,用這些電把下遊水庫的水抽到山頂的水庫,用電高峰時再放水發電。 因為落差有400多米,極少的水也能發出海量的電。

可以拿三峽水庫來做對比,三峽水庫的庫容將近400億立方米,是豐寧電站上遊水庫容量的800倍,但是三峽的發電裝機容量只有2250萬千瓦,不到豐寧抽水蓄能電站的7倍。

豐寧抽水蓄能電站建成後效益如何?實用嗎?

現在這座抽水蓄能電站全年可以消納87億度電,按照居民和工業用電平均價格7毛來算,再除去抽水支付給風電光電站的電費,算上損耗和維護費用,一年差不多能為政府創收15~20億元的利益。 估計需要10多年時間才能完全回本,之後就是躺著賺錢,對於這樣一個起碼能用一個世紀的工程來說真是九牛一毛。

隨著中國在光伏、風力發電上不斷投入,如何儲能就成為了工程專家們炙手可熱的研究方向。抽水蓄能電站只是一種方法,豐寧抽水蓄能電站能建成也得益於其得天獨厚的地理環境,這樣的電站在丘陵山區容易建造,適用性不是很強。不過不用擔心,近幾年中國又出現了新型的大容量固態儲氫技術,用光伏電站發出的電來制造氫氣,然後儲存起來,用的時候再通入燃氣輪機發電,這也是一個非常有效的辦法。