把南水北调及藏水入疆工程可与抽水蓄能电站结合起来.docx

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1、把南水北调及藏水入疆工程可与抽水蓄能电站结合起来目录1 .抽水储能一一实现电能与水的势能相互转换的技术11.1. 1.抽水储能技术的发展历史11.2. 抽水储能的概念11.3. 抽水储能的主要应用场景21.4. 常规河基抽水储能系统31.5. 离河（闭环）抽水储能系统32 .碳中和计划需要与抽水蓄能电站配合使用43 .藏水入疆！如果采用抽水蓄能电站和水电站配合修建水库会怎么样？74 .掘金抽水储能74.1.抽水储能PK化学储能84.2.抽水蓄能空间大增94.3.掘金产业链101 .抽水储能实现电能与水的势能相互转换的技术1.1. 抽水储能技术的发展历史抽水储能的应用可追溯到19世纪90年代，欧

2、洲阿尔卑斯地区引入了抽水储能系统。二战后，由于经济复苏对电力的需求不断增加，人们对发展抽水储能产生了越来越多的兴趣。到2005年，全球范围已经安装了数百个抽水储能系统并成功运行。后来，由于环境联盟的担忧和减少投资，这些系统的开发速度放缓。然而，在全球范围内，由于快速城市化导致电力需求增加，以及以风能和太阳能为代表的可再生能源越来越多地纳入能源组合，带来电能质量和稳定性方面的问题，使得包括抽水储能在内的能源储存系统近些年来由于多种原因而再次被重视起来。1.2. 抽水储能的概念抽水储能以从低水位水体抽水到高水位水库的水的势能的形式储存能量。典型地，抽水系统包括一个上水库和一个下水库（闭环系统），或

3、一个上蓄水池和一条河流、海湖或其他水体作为下水库（开放系统）。它有助于能源时移，其特点是寿命长（50100年）、行程效率高（70-87%）和维护成本低。在这种类型的系统中，使用低成本的电力（非高峰时间的电力）运行水泵，将水从下水库上升到上水库。在电力需求高的时间段，储存到上水库的水通过水轮机释放，产生电力。抽水储能是水电站用于调峰的一种水力发电系统。抽水储能方案是目前商业上重要的大规模电网蓄能手段，提高了发电系统的日容量系数。这项技术目前是储存大量电能的最具成本效益的方法，但资金成本和适当的地理位置是关键的决定因素。几乎每一个抽水储能发电厂的设计都高度依赖于场地特点。如果该地区的地形和地质条件

4、有利，那么拥有充足水源的地点被认为有利于抽水储能工厂的发展。1.3. 抽水储能的主要应用场景看到这里，有人可能有疑问了。这用电把水从低处抽到高处，然后水再从高处流到低处发电，这不是穷折腾吗？这么一折腾，还损耗不少电能。为了电力系统的稳定供应，还就得需要这么一折腾。电能损耗是不假，但通过抽水储能，却可以实现将用电低谷期间的多余电力存储了起来。等到了用电高峰期，再通过水力发电系统转化电能。从而实现了调节用电峰谷之间的电力需求，提高电力的利用效率。而用电高峰期和低谷期的电价是不同的。另外，随着可再生能源和清洁能源在能源供给的占比越来越高，也需要储能系统的调节。因为绝大多数可再生能源和清洁能源，如风能

5、、太阳能、海浪、潮汐能等，都是间歇性的，缺乏连续生产能力、且稳定性较差。因此，为了这些新能源电力接入电网，保证优质供电，就需要大型储能系统。抽水储能系统具有启动/停止灵活、响应速度快、跟踪负荷变化和适应剧烈负荷变化的能力、调节频率和保持电压稳定等优点。抽水储能电站是电力系统中有用的工具。1.4. 常规河基抽水储能系统许多现有的PHES系统已经与传统的基于河流的水力发电系统一起开发。创建了两个水库，海拔不同，但彼此接近。通常，下水库较大，位于一条大型河流上，而上水库较小，位于同一河流或高支流或平行河谷的较高位置。大部分河水通过该系统发电，然后顺流而下。一些水在两个水库之间循环以产生能量储存。1.

6、5. 离河（闭环）抽水储能系统离河抽水储能系统包括一对人工水库，间隔数公里，位于不同高度，通过渡槽、管道和隧道连接。水库可以是专门建造的，也可以利用老矿区或现有水库。离河抽水储能系统利用传统水电技术建造水库、隧道、管道、发电站、机电设备、控制系统、开关站和输电设备，但采用了一种新颖的配置。离河抽水储能系统中储存的能量通常低于具有类似额定功率的主要河流水电大坝中的能量。不过与河基抽水储能系统相比，离河抽水储能系统具有防洪成本低的优势。水头通常比河基抽水储能系统好，因为上游水库可以位于高山上，而不是位于与下游水库相同的山谷中。离河抽水储能还避免了河流筑坝的环境成本。关于抽水储能方面系统的专业知识，

7、推荐三本专著供参阅：抽水蓄能电站工程技术、抽水蓄能电站设计和抽水蓄能电站运行与管理。三本本专著各有侧重。抽水蓄能电站工程技术是系统全面介绍抽水蓄能电站工程技术的专著。内容涵盖抽水蓄能电站建设规划、设计、施工、运营管理全过程，重点突出抽水蓄能电站的工程技术特点，总结归纳了该领域工程技术的新发展，着重介绍近十几年采用的新设计和施工技术，既有理论，又有工程实践。2 .碳中和计划需要与抽水蓄能电站配合使用为实现碳中和计划，国家一直在大力进行风力、太阳能电站的建设，但是风力与太阳能发电具有波动性非常大的特点，所以需要与抽水蓄能电站配合使用。图1抽水蓄能电站抽水蓄能电站实际就是需要建设两个近距离且达到一定

8、海拔差的水库，然后长期循环使用，未来还需要在全国建设大量的抽水蓄能电站。南水北调西线工程与调水入疆方案也是需要把长江上游水系的水以及西藏区内的水经过水泵多次提升最终送到目的地，因为途中会遇到山脉阻隔，如果逢山皆开隧道那成本会挺高，开出的砂石堆放也是一个头疼的环保问题，如果沿途建设很多个泵站就可以解决这个问题，尽管把水提高需要消耗电力，但把水放出时又可趁机发电，这刚好同抽水蓄能电站的原理相同。南水北调西线工程规划总体布局方案示意图F题口!9.Ikm久湎图2藏水北调路线路在西线调水工程的沿线还可同时配套建设太阳能及风力电站，这样综合开发的经济效益会更高，当然最重要的还是南水北调与调水入疆的巨大社会

9、价值，这个对国家的未来太重要了。3.藏水入疆！如果采用抽水蓄能电站和水电站配合修建水库会怎么样？藏水入疆成为近几年持续热门话题，主要原因就是可行性分析和印度干涉两个问题到现在也没有完全解决。西藏水资源有6000亿立方米，如果截流2000亿立方米，就相当于4条黄河的水量，可以灌溉半个中国的土地，会解决干旱问题，更会对沙漠治理提供新的支撑，会有效提升我国粮食安全系数，功在当代利在千秋。特别是每年的汛期正好是新疆等地最为缺水的季节，调度大量的水到西北，还可以缓解雅鲁藏布江下游国家的洪水灾害，一举两得。雅鲁藏布江大峡谷水力资源丰富，修建阶梯水电站，会为我国提供最大的电力资源。与此同时，如果在大拐弯修建

10、水电站的同时，再修建一个抽水蓄能电站，利用水电站的电能晚上抽水到上一个水库，不会增加电力成本。抽水后建成的水库可以有效调节给西北地区的供水量，不会对西北地区造成气候改变和盐碱化风险。新疆、内蒙古、甘肃等西北地区的塔里木、柴达木、准葛尔三大盆地和腾格里、巴丹吉林、毛乌素和浑善达克四大沙漠，这七处沙漠戈壁都是平原地区，也是严重缺水地区，新疆仅塔克拉玛干沙漠就有33万平方公里，新疆有优越的光照条件，如果全区水源丰富，能增加到3亿亩耕地，亘古的戈壁荒滩也将会成为中国最辽阔的粮仓。有人这样描绘未来的藏水入疆蓝图：修一条人工运河，串雅鲁藏布江、怒江、澜沧江、雅碧江、金沙江2000亿方立米水源进入黄河，经青

11、海湖、岱海调蓄，输水新疆、甘肃、宁夏、内蒙古及晋、陕、冀、京、津等地，大半个中国不再经受水旱灾害。同时永解黄河水祸，使中国北方实现内河航运，运河区解决数千万劳动力就业问题。4.掘金抽水储能抽水蓄能，是目前火热的储能赛道中技术最成熟、经济性最优、最具大规模开发条件的储能方式。可再生能源发电具有波动性，提高了电力系统对储能技术应用的需求，储能可缓解或解决电能供需在时间和强度上不匹配的问题。各种储能方式中，抽水蓄能，是目前火热的储能赛道中技术最成熟、经济性最优、最具大规模开发条件的储能方式。“抽水蓄能电站是太阳能和风力发电的最佳补充。”近日，德国知名跨国企业福伊特水电亚太区总裁兼CEO龙杰文（Ste

12、phen1ewis）在2023世界清洁能源装备大会上如此表示。4.1. 抽水储能PK化学储能为缓解风光发电与用电负荷的不匹配问题，降低弃风弃光率、提高风光发电利用效率，近年来多省份在风电、光伏发电项目开发建设申报方案中要求“配套建设一定比例的储能设施或提供响应的调峰能力”。根据中国能源研究会储能专委会的全球储能项目库不完全统计，截至2023年底，中国已投运电力储能项目累计装机规模中，抽水蓄能的累计装机规模占比达86.3%,占据主导地位；新型储能累计装机规模占比12.5%,包括电池（锂离子、铅蓄、液流等）、压缩空气、超级电容、飞轮等。根据电化学储能和其他储能占比增速测算，预计2030年抽水蓄能占

13、比为64%。另外，每日财报注意到，在储能的细分赛道中，电化学储能也是市场上关注度比较高的储能技术。当前，以电化学储能为代表的新型储能正在上演新一轮投资热潮，而动力电池企业是其中的主要玩家之一。而在抽水蓄能与新型储能的比拼中，成本将是关键变量之一。抽水蓄能电化学偌能其傩1IIIIIIII2016201720182019202320232025E2030从现有的方案来看，抽水蓄能电站度电成本（即储能电站总投资/储能电站总处理电量）远低于其他储能方案。根据国家能源局披露抽水蓄能在建项目数据，抽蓄电站平均单位装机投资金额为6136元/千瓦，初始投资确实较大，但抽水蓄能电站建成之后稳定运营期超过50年，

14、甚至长达100年，长期保值摊薄了各项费用。这就跟水力发电一样，虽然建造成本高昂，但综合下来反倒是最经济的电力来源。反观电化学储能虽然装机成本低，但其寿命跟抽水蓄能相比实在太短。当前成本较低的磷酸铁锂电池，循环寿命往往只有5000次左右，导致其度电成本高达0.62-0.82元/kWh。显然，抽水蓄能是现成的较为经济的储能技术。更重要的是，抽水蓄能电站额定功率一般在IoO2000MW之间，是目前唯一达到GW级且能大规模使用的储能技术。还有最关键的一点是安全性高。抽水蓄能利用水作为储能介质，安全性是毋庸置疑的。反观电化学储能却因安全事件时常引发行业内外高度关注。4.2.抽水蓄能空间大增公开数据显示，

15、国内风光发电装机量与抽水蓄能装机量均逐年上升，2015-2023年，纯抽水蓄能累计装机量复合增速为7.9%、风电累计装机量复合增速为16.6%、太阳能发电累计装机量复合增速为39.2%,纯抽水蓄能发展速度远低于风光发电发展速度；纯抽水蓄能装机量与风光发电装机量之比从2015年13.3%下降至2023年5.7%,现有纯抽水蓄能装机量无法满足风光发电快速发展的需求。根据各省市发布的风光开发建设方案，集中式风光发电配置储能比例大多在10%20%之间，配储要求推动储能规模扩张。假设未来风光发电配储比例有10%、15%、20%三种情景，2030年前碳达峰行动方案规划2030年风光发电总装机量12亿千瓦，届时风光配储需求将达到120GW、180GW240GW,按抽蓄占比64%计，预计届时抽蓄规模将分别达到77GW、115GW154GWo另一方面，电力现货市场峰谷价差扩大，为抽蓄电量电价打开盈利空间。在电力现货市场中，抽蓄电站根据市场价结算抽水电价与上网电价，在电价低谷时抽水蓄能，在电价高峰时放水发电，利用电力市场价差实现抽放盈利。假设一座抽水蓄能电站装机量为1200MW,发电效率为75%,测算在不同抽水电价和发电上网电价的情境下，该抽蓄电站电量电价的发电度电价差收益。当现货市场峰谷价差超过25%时，抽蓄电站可实现正向价差套利。抽蓄电站分享从抽水