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水电站为什么建在山顶?耗资192亿,丰宁抽水蓄能电站有多牛?

2024-07-17科技

先用电把水抽到高处,然后再用这些水来发电,能想出这种点子的,可真是个天才,丰宁抽水蓄能电站就是这样运作的,是不是多此一举呢?

还真不是,丰宁抽水蓄能电站抽水用的电不一样,是「劣质」电。大家可能不知道,这电也分三六九等,「优质」电可以人为调控电量,比如燃气轮机发出的电,可以通过用燃气阀门来控制发电量大小,同样的水电站、火电站都可以人为调节供电。

人类社会用电需求不是每时每刻都一样的,通常来讲晚上的时候是用电高峰,夏季的时候用电量比冬天多,能够人为控制的电也容易并网。

那么什么是不好控制的电呢?比如风电和光电,一天之中阳光的照射角度不一样,大气的云层也在时刻变化,有的时候光伏板发电量高,有的时候发电量低。虽然可以整流但是它并网后与居民和工业用电峰值不匹配,很多电就这样白白浪费掉了。

风电也是一样,不要说全年有稳定的风力了,就是同一天,同一个地方不同时刻风力也不一样,这样的电就不好控制。

聪明的你肯定想到了一个法子,把这些电存起来,等社会用电量大的时候再放出来不就行了?

逻辑是这个逻辑,问题是如何实现,用蓄电池来存电吗?人类的电池科技还没有发展到这一步。主要是电池的能量密度太小了,风电和光电需要存储的电量又太多,用电池来储能,那估计需要一座山那么大,而且电池的充放电次数是有限的,时间一久电池就报废了。

于是我国工程专家才想到了在河北省承德市建造一块可以储能的「水电池」,也有人称它为「充电宝」。这个储能电池可不简单,光是建造它就花了192亿。

丰宁抽水蓄能电站位于位于河北省承德市丰宁满族自治县境内,距北京市180公里,供电范围包括北京、天津、河北。

丰宁抽水蓄能电站有上、下两个水库,落差425米,在用电低谷时通过电力将水从下水库抽至上水库,相当于储存电能,在用电高峰期再放水至下游,湍急的水流穿过涡轮发电机时,就会产生电能。 这个过程是完全可控的,可以通过控制水量来调节并网的电能。

这座储能水电站的项目论证时间非常早,在1995年,当时就有官方专家建议在北京附近修一个蓄能电站。那时并不是用来存储光伏和风电的,而是用来平调京津唐地区火电站的冗余电能。

2001年,河北丰宁装机20兆瓦,开始并网发电,这算是为后来的抽水蓄能电站打了一个基础。2012年,国家正式批准丰宁抽水蓄能电站开建,这时它有了新的使命,那就是用来存储「三北地区」的风电光电。2020年的时候,我国「三北地区」风电和光电加到一块,总装机量已经达到了2亿千瓦,当地能用掉的只有50%,一半需要外送。

这时丰宁抽水蓄能电站的价值就体现出来了, 截止至2023年,丰宁抽水蓄能电站装机容量已经有360万千瓦,上游库容有5800万立方米的水。 这个水库主要修在山顶上,下游水库容积6000多万立方米。

当光伏电站和风电站发的电用不完时,就用把抽水机打开,用这些电把下游水库的水抽到山顶的水库,用电高峰时再放水发电。 因为落差有400多米,极少的水也能发出海量的电。

可以拿三峡水库来做对比,三峡水库的库容将近400亿立方米,是丰宁电站上游水库容量的800倍,但是三峡的发电装机容量只有2250万千瓦,不到丰宁抽水蓄能电站的7倍。

丰宁抽水蓄能电站建成后效益如何?实用吗?

现在这座抽水蓄能电站全年可以消纳87亿度电,按照居民和工业用电平均价格7毛来算,再除去抽水支付给风电光电站的电费,算上损耗和维护费用,一年差不多能为政府创收15~20亿元的利益。 估计需要10多年时间才能完全回本,之后就是躺着赚钱,对于这样一个起码能用一个世纪的工程来说真是九牛一毛。

随着我国在光伏、风力发电上不断投入,如何储能就成为了工程专家们炙手可热的研究方向。抽水蓄能电站只是一种方法,丰宁抽水蓄能电站能建成也得益于其得天独厚的地理环境,这样的电站在丘陵山区容易建造,适用性不是很强。不过不用担心,近几年我国又出现了新型的大容量固态储氢技术,用光伏电站发出的电来制造氢气,然后储存起来,用的时候再通入燃气轮机发电,这也是一个非常有效的办法。