再生能源包括哪些?
再生能源包括太阳能、水能、风能、生物质能、波浪能、潮汐能、海洋温差能、地热能等。
它们在自然界可以循环再生。是取之不尽,用之不竭的能源,不需要人力参与便会自动再生,是相对于会穷尽的非再生能源的一种能源。
在19世纪中叶煤炭发展之前,所有使用的能源都是可再生能源。除了核能、潮汐能、地热能之外,人类活动的基本能源主要来自太阳光。
像生物能和煤炭、石油、天然气等化石能源,主要通过植物的光合作用吸收太阳能储存起来。其它像风力,水力,海洋潮流等等,也都是由于太阳光加热地球上的空气和水的结果。
水电
一是在做好布局的基础上,落实电力市场水电消纳和输电方案,包括四川、云南水电外送,以及“十三五”投产的重点水电。
二是落实水电与促进地方经济社会发展和扶贫协调机制,研究建立西藏水电的开发协调机制,促进藏东南水电基地的开发。
三是研究制定龙头水库综合效益共享机制与政策,进行抽水蓄能电站作用、效益机制研究,水电电价市场化改革及电价机制研究,探索和制定常规水电和抽水蓄能电站电价机制,促进水电持续健康发展。
四是做好流域综合监测规划,建立监测、监管体系,编制流域梯级水电站联合调度运行规程,优化水电站运行,提高利用效率。
到“十三五”时期,水电投资不足、开发技术难度较大等问题都会基本得以解决,而难点转向消纳、外送、移民、环保等方面。因此要把水电开发好,除了技术研究和积累之外,还应该加强水电开发机制体制等一系列问题研究,促进水电有序有效开发利用。
对公司抽水蓄能发展最大的期待就是抽水蓄能技术发展到最优,其技术最成熟、容量大、安全可靠、经济性好。抽水蓄能是当前技术最成熟、经济性最优、最具大规模开发条件的电力系统绿色低碳清洁灵活调节电源,与风电、太阳能发电、核电、火电等配合效果较好,加快发展抽水蓄能,是构建新型电力系统的迫切要求,是保障电力系统安全稳定运行的重要支撑,是可再生能源大规模发展的重要保障,“十四五”期间,我国抽水蓄能产业即将全面进入高质量发展新阶段。
水电大致分为四类:常规(水坝),抽水蓄能,河流和近海(潮汐)。水电是世界三大电力来源之一,另外两个是燃烧化石燃料和核燃料。截至今天,它占世界总发电量的六分之一。
水力发电的优势
安全和清洁-与化石燃料等其他能源不同,它与核能、生物质能一样清洁绿色。这些发电厂不使用或释放燃料,因此不会排放任何温室气体。
可再生-被认为是可再生能源,因为它利用地球的水发电。水以自然的形式被循环回到地球,没有任何污染。由于天然水循环,它永远不会耗尽。
成本效益-尽管建设成本巨大,水电是一个具有成本竞争力的能源,因为维护和运营成本非常低。
灵活的来源-这是一个灵活的电力来源,因为这些发电厂可以根据能源需求迅速放大和缩小。水轮机的启动时间远远少于蒸汽轮机或燃气轮机。
其他用途-由于水电项目形成了巨大的水库,因此这种水也可以用于灌溉和水产养殖。在大坝后面形成的湖泊可以用于水上运动和休闲活动等目的,使之成为旅游胜地,可以创造收益
金寨电站额定水头为330米,属于中低水头,发电机组采用333.3转/分转速。根据以往国内几家采用同类型机组的抽水蓄能电站的运行经验,333.3转/分转速的机组有很高的概率出现振动大的问题。
*机组启动前多方联合检查确认
明知可能出现问题,为什么还要采用这一机型呢?
“机组的选型受水头高度、装机容量、设备生产厂家现有制造水平、工程造价等多重因素影响。综合考虑,金寨电站的最优选择就是333.3转/分机组。”华东勘测设计研究院有限公司金寨项目设计总工程师汪德楼解释道。
据国网新源安徽金寨抽水蓄能公司机电部(运检部、物流中心)主任王少华介绍,机组振动大,带来的是噪音大,机组各连接部件易松动,引起零部件或焊缝的疲劳、形成并扩大裂缝甚至断裂等。“振动大,机组受不了,人受不了,厂房也受不了。”解决机组振动大的家族性缺陷才能使机组在整个运行期内少生病、不生病。
水头高度和机组转速已不可更改,能否通过转轮开发提升机组稳定性呢?从2018年开始,金寨公司与设备生产厂家联合攻关,历时近2年时间,先后进行数十次的转轮模型试验,最终优选出综合性能最优的13叶片和22导叶组合方案。该方案各项性能指标优良,效率、压力脉动等关键技术指标均优于合同保证值或同类机组。金寨电站1号机组水导摆度和顶盖振动值分别达到5道和1道以内(1道为0.01毫米),比一根头发丝还细。王少华曾做过一个试验,在1号机组运行时,他成功把一枚一元硬币立在了发电机的盖板上。
抽水蓄能电站利用电力负荷低谷时的电能抽水至上水库,在电力负荷高峰期再放水至下水库发电的水电站。又称蓄能式水电站。它可将电网负荷低时的多余电能,转变为电网高峰时期的高价值电能,还适于调频、调相,稳定电力系统的周波和电压,且宜为事故备用,还可提高系统中火电站和核电站的效率。我国抽水蓄能电站的建设起步较晚,但由于后发效应,起点却较高,近年建设的几座大型抽水蓄能电站技术已处于世界先进水平。
基本介绍中文名 :抽水蓄能电站 外文名 :pumped storage power station 发展历史,发展现状,发展趋势,分类,特点,作用,管理,相比,现状,电站介绍,世界之最, 发展历史 国外抽水蓄能电站的出现已有一百多年的历史,我国在上世纪60年代后期才开始研究抽水蓄能电站的开发,于1968年和1973年先后建成岗南和密云两座小型混合式抽水蓄能电站,装机容量分别为11MW和22MW,与欧美、日本等已开发国家和地区相比,我国抽水蓄能电站的建设起步较晚。 上世纪80年代中后期,随着改革开放带来的社会经济快速发展,我国电网规模不断扩大,广东、华北和华东等以火电为主的电网,由于受地区水力资源的限制,可供开发的水电很少,电网缺少经济的调峰手段,电网调峰矛盾日益突出,缺电局面由电量缺乏转变为调峰容量也缺乏,修建抽水蓄能电站以解决火电为主电网的调峰问题逐步形成共识。随着电网经济运行和电源结构调整的要求,一些以水电为主的电网也开始研究兴建一定规模的抽水蓄能电站。为此,国家有关部门组织开展了较大范围的抽水蓄能电站资源普查和规划选点,制定了抽水蓄能电站发展规划,抽水蓄能电站的建设步伐得以加快。1991年,装机容量270MW的潘家口混合式抽水蓄能电站首先投入运行,从而迎来了抽水蓄能电站建设的第一次 *** 。 上世纪90年代,随着改革开放的深入,国民经济快速发展,抽水蓄能电站建设也进入了快速发展期。先后兴建了广蓄一期、北京十三陵、浙江天荒坪等几座大型抽水蓄能电站。“十五”期间,又相继开工了张河湾、西龙池、白莲河等一批大型抽水蓄能电站。 发展现状 据统计,至2009年底我国投产的抽水蓄能电站共22座,总容量11545MW,其中大型纯抽水蓄能电站11座(包括北京十三陵、广东广州一期与二期、浙江天荒坪与桐柏、吉林白山、山东泰安、安徽琅琊山、江苏宜兴、山西西龙池、河北张河湾)10400MW,其余11座1145MW,在建的8座,装机容量9360MW。我国已建、在建抽水蓄能电站见下表。 我国已建、在建抽水蓄能电站统计表 1岗南河北平山混合式1×111968.511 2密云北京密云混合式2×111973.1122 3潘家口河北迁西混合式3×901991.9270 4寸塘口四川彭溪纯蓄能2×11992.112 5广州一期广州从化纯蓄能4×3001994.31200 6十三陵北京昌平纯蓄能4×2001995.12800 7羊卓雍湖西藏贡嘎纯蓄能4×22.51997.590 8溪口浙江奉化纯蓄能2×401997.1280 9广州二期广州从化纯蓄能4×3001999.41200 10天荒坪浙江安吉纯蓄能6×3001998.91800 11响洪甸安徽金寨混合式2×402000.180 12天堂湖北罗田纯蓄能2×352000.1270 13沙河江苏溧阳纯蓄能2×502002.6100 14回龙河南南阳纯蓄能2×602005.9120 15白山吉林桦甸纯蓄能2×1502005.11300 16泰安山东泰安纯蓄能4×2502006.71000 17桐柏浙江天台纯蓄能4×3002005.121200 18琅琊山安徽滁州纯蓄能4×1502006.9600 19宜兴江苏宜兴纯蓄能4×2502008.121000 20西龙池山西五台纯蓄能4×3002008.12300 21张河湾河北井陉纯蓄能4×2502008.121000 22惠州广东惠州纯蓄能8×3002009.5300 23宝泉河南辉县纯蓄能4×300在建 24白莲河湖北罗田纯蓄能4×300在建 25佛磨安徽霍山混合式2×80在建 26蒲石河辽宁宽甸纯蓄能4×300在建 27黑麋峰湖南望城纯蓄能4×300在建 28响水涧安徽芜湖纯蓄能4×250在建 29呼和浩特内蒙古纯蓄能4×300在建 30仙游福建仙游纯蓄能4×300在建 31溧阳江苏溧阳纯蓄能6×250在建 正开展前期设计工作的抽水蓄能电站统计表 1清远广东清远1280待建 2马山江苏无锡600待建 3荒沟黑龙江牡丹江1200待建 4深圳广东深圳1200待建 5板桥峪北京密云1000可研 6丰宁河北丰宁3600可研 7天荒坪二浙江安吉2400可研 8文登山东文登1800可研 9阳江广东阳江2400可研 10敦化吉林敦化1200可研 11红石吉林桦甸1200可研 12通化吉林通化800可研 13五岳河南光山1000可研 14河南天池河南南阳1200可研 15宝泉二期河南新乡1200可研 16桓仁辽宁桓仁800可研 17蟠龙重庆綦江1200可研 18乌龙山浙江建德2400可研 19泰安二期山东泰安1800可研 20双沟吉林抚松500可研 我国抽水蓄能电站建设虽然起步比较晚,但由于后发效应,起点却较高,已经建设的几座大型抽水蓄能电站技术已处于世界先进水平。例如:广州一、二期抽水蓄能电站总装机容量2400MW,为世界上最大的抽水蓄能电站天荒坪与广州抽水蓄能电站机组单机容量300MW,额定转速500r/min,额定水头分别为526m和500m,已达到单级可逆式水泵水轮机世界先进水平西龙池抽水蓄能电站单级可逆式水泵水轮机组最大扬程704m,仅次于日本葛野川和神流川抽水蓄能电站机组。十三陵抽水蓄能电站上水库成功采用了全库钢筋混凝土防渗衬砌,渗漏量很小,也处于世界领先水平。天荒坪、张河湾和西龙池抽水蓄能电站采用现代沥青混凝土面板技术全库盆防渗,处于世界先进水平。 发展趋势 随着我国新兴能源的大规模开发利用,抽水蓄能电站的配置由过去单一的侧重于用电负荷中心逐步向用电负荷中心、能源基地、送出端和落地端等多方面发展。 新能源的迅速发展需要加速抽水蓄能电站建设 风电作为清洁的可再生资源是国家鼓励发展的产业,核电是国家大力发展的新型能源,风电和核电的大力发展,对实现我国能源结构最佳化、可持续发展有着不可替代的作用。 风能是一种随机性、间歇性的能源,风电场不能提供持续稳定的功率,发电稳定性和连续性较差,这就给风电并网后电力系统实时平衡、保持电网安全稳定运行带来巨大挑战,同时风电的运行方式必将受到电力系统负荷需求的诸多限制。抽水蓄能电站具有启动灵活、爬坡速度快等常规水电站所具有的优点和低谷储能的特点,可以很好地缓解风电给电力系统带来的不利影响。 核电机组运行费用低,环境污染小,但核电机组所用燃料具有高危险性,一旦发生核燃料泄漏事故,将对周边地区造成严重的后果;同时,由于核电机组单机容量较大,一旦停机,将对其所在电网造成很大的冲击,严重时可能会造成整个电网的崩溃。在电网中必须要有强大调节能力的电源与之配合,因此建设一定规模的抽水蓄能电站配合核电机组运行,可辅助核电在核燃料使用期内尽可能的用尽燃料,多发电,不但有利于燃料的后期处理,降低了危险性,而且有效降低了核电发电成本。 抽水蓄能电站是电力系统中最可靠、最经济、寿命周期长、容量大、技术最成熟的储能装置,是新能源发展的重要组成部分。通过配套建设抽水蓄能电站,可降低核电机组运行维护费用、延长机组寿命;有效减少风电场并网运行对电网的冲击,提高风电场和电网运行的协调性以及电网运行的安全稳定性。 特高压、智慧型电网的发展需要加速抽水蓄能电站建设 国家电网公司正在推进“一特四大”的电网发展战略,即以大型能源基地为依托,建设由1000千伏交流和±800千伏直流构成的特高压电网,形成电力“高速公路”,促进大煤电、大水电、大核电、大型可再生能源基地的集约化开发,在全国范围内实现资源最佳化配置。同时,将以特高压电网为骨干网架、各级电网协调发展的坚强电网为基础,发展以信息化、数位化、自动化、互动化为特征的自主创新、国际领先的坚强智慧型电网。特高压交流输电系统的无功平衡和电压控制问题比超高压交流输电系统更为突出。利用大型抽水蓄能电站的有功功率、无功功率双向、平稳、快捷的调节特性,承担特高压电力网的无功平衡和改善无功调节特性,对电力系统可起到非常重要的无功/电压动态支撑作用,是一项比较安全又经济的技术措施,建设一定规模的抽水蓄能电站,对电力系统特别是坚强智慧型电网的稳定安全运行具有重要意义。 储能产业正处起步阶段抽水蓄能建设加速 “储能肯定已到了呼之欲出的时候。保守估计,到2020年,国内整个储能产业的市场规模至少可以达到6000亿元,乐观的话甚至有可能到两万亿。预计未来国家对储能的支持力度会不断加大。”中科院工程热物理研究所所长助理、鄂尔多斯大规模储能技术研究所所长谭春青在上月召开的“储能国际峰会2012”上表示。这昭示著储能的巨大魅力与潜力。 对新能源和可再生能源的研究和开发,寻求提高能源利用率的先进方法,已成为全球共同关注的首要问题。对中国这样一个能源生产和消费大国来说,既有节能减排的需求,也有能源增长以支撑经济发展的需要,这就需要大力发展储能产业。 日益增长的能源消费,特别是煤炭、石油等化石燃料的大量使用对环境和全球气候所带来的影响使得人类可持续发展的目标面临严峻威胁。据预测,如按现有开采不可再生能源的技术和连续不断地日夜消耗这些化石燃料的速率来推算,煤、天然气和石油的可使用有效年限分别为100-120年、30-50年和18-30年。显然,21世纪所面临的最大难题及困境可能不是战争及食品,而是能源。 我国电力系统建设正处于快速发展阶段,用电高峰时的供电紧张、有功无功储备不足、输配电容量利用率不高和输电效率低等问题都有不同程度的存在。同时,越来越多的大型工业企业和涉及信息、安全领域的用户对负荷侧电能质量问题提出更高的要求。这些特点为分散电力储能系统的发展提供了广泛的空间,而储能系统在电力系统中套用可以达到调峰、提高系统运行稳定性及提高电能质量等目的。 抽水蓄能是电力系统最可靠、最经济、寿命周期最长、容量最大的储能装置。为了保障电源端大型火电或核电机组能够长期稳定的在最优状态运行,需要配套建设抽水蓄能电站承担调峰调荷等任务。截至2008年,我国已建成抽水蓄能电站20座,在建的11座,装机容量达到1091万千瓦,占全国总装机容量的1.35%。 而一般工业国家抽水蓄能装机占比约在5%-10%水平,其中日本2006年抽水蓄能装机占比即已经超过10%。我国抽水蓄能电站的占比明显偏低,随着国核心电及大型火电机组的投建,国内抽水蓄能电站建设明显加速。在建规模达到约1400万千瓦,拟建和可行性研究阶段的抽水蓄能电站规划规模分别达到1500万千瓦和2000万千瓦,如果以上项目顺利投产,2020年我国抽水蓄能电站总装机容量将达到约6000万千瓦。 储能本身不是新兴的技术,但从产业角度来说却是刚刚出现,正处在起步阶段。中国没有达到类似美国、日本将储能当作一个独立产业加以看待并出台专门扶持政策的程度,尤其在缺乏为储能付费机制的前提下,储能产业的商业化模式尚未成形。 分类 抽水蓄能电站可按不同情况分为不同的类型。 1.按电站有无天然径流分 (1)纯抽水蓄能电站:没有或只有少量的天然来水进入上水库(以补充蒸发、渗漏损失),而作为能量载体的水体基本保持一个定量,只是在一个周期内,在上、下水库之间往复利用;厂房内安装的全部是抽水蓄能机组,其主要功能是调峰填谷、承担系统事故备用等任务,而不承担常规发电和综合利用等任务。 抽水蓄能电站 (2)混合式抽水蓄能电站:其上水库具有天然径流汇入,来水流量已达到能安装常规水轮发电机组来承担系统的负荷。因而其电站厂房内所安装的机组,一部分是常规水轮发电机组,另一部分是抽水蓄能机组。相应地这类电站的发电量也由两部分构成,一部分为抽水蓄能发电量,另一部分为天然径流发电量。所以这类水电站的功能,除了调峰填谷和承担系统事故备用等任务处,还有常规发电和满足综合利用要求等任务。 2.按水库调节性能分 (1)日调节抽水蓄能电站:其运行周期呈日循环规律。蓄能机组每天顶一次(晚间)或两次(白天和晚上)尖峰负荷,晚峰过后上水库放空、下水库蓄满;继而利用午夜负荷低谷时系统的多余电能抽水,至次日清晨上水库蓄满、下水库被抽空。纯抽水蓄能电站大多为日设计蓄能电站。 (2)周调节抽水蓄能电站:运行周期呈周循环规律。在一周的5个工作日中,蓄能机组如同日调节蓄能电站一样工作。但每天的发电用水量大于蓄水量,在工作日结束时上水库放空,在双休日期间由于系统负荷降低,利用多余电能进行大量蓄水,至周一早上上水库蓄满。我国第一个周调节抽水蓄能电站为福建仙游抽水蓄能电站。 (3)季调节抽水蓄能电站:每年汛期,利用水电站的季节性电能作为抽水能源,将水电站必须溢弃的多余水量,抽到上水库蓄存起来,在枯水季内放水发电,以增补天然径流的不足。这样将原来是汛期的季节性电能转化成了枯水期的保证电能。这类电站绝大多数为混合式抽水蓄能电站。 3.按站内安装的抽水蓄能机组类型分 (1)四机分置式:这种类型的水泵和水轮机分别配有电动机和发电机,形成两套机组。已不采用。 (2)三机串联式:其水泵、水轮机和发电电动机三者通过联轴器连线在同一轴上。三机串联式有横轴和竖轴两种布置方式。 (3)二机可逆式:其机组由可逆水泵水轮机和发电电动机二者组成。这种结构为主流结构。 4.按布置特点分 (1)首部式:厂房位于输水道的上游侧。 (2)中部式:厂房位于输水道中部。 (3)尾部式:厂房位于输水道末端。 5.抽水蓄能电站的运行工况 (1)静止。 (2)发电工况。 (3)抽水工况。 (4)发电调相工况。 (5)抽水调相工况。 6.启动方式 (1)静止变频启动(SFC)启动。 (2)背靠背(BTB)启动。 特点 容量增幅大,发展速率高 世界上第一座抽水蓄能电站于1882年诞生在瑞士的苏黎世,至今已有一百二十五年的历史。但世界上抽水蓄能电站得到迅速发展,是在六十年代以后的事,也就是说从第一座抽水蓄能电站建成到迅速发展,中间相隔了近80年。中国抽水蓄能电站建设起步较晚,六十年代后期才开始研究抽水蓄能电站的开发,1968年和1973年先后在中国华北地区建成岗南和密云两座小型混合式抽水蓄能电站。在近40年中,前20多年蓄能电站的发展几乎处于停顿状态,九十年代初才开始有了新的发展。至2005年底,全国(不计台湾)已建抽水蓄能电站总装机容量达到6122MW,年均增长率高于世界抽水蓄能电站的年均增长率,装机容量跃进到世界第5位,遍布全国14个省市。在建的抽水蓄能电站装机约11400MW,预计至2010年,这些电站都将建成,到时抽水蓄能电站的总装机可到17500MW左右。 抽水蓄能电站 在系统中发挥了重要作用 抽水蓄能电站运行具有几大特性:它既是发电厂,又是用户,它的填谷作用是其它任何类型发电厂所没有的;它启动迅速,运行灵活、可靠,除调峰填谷外,还适合承担调频、调相、事故备用等任务。中国已建的抽水蓄能电站在各自的电网中都发挥了重要作用,使电网总体燃料得以节省,降低了电网成本,提高了电网的可靠性。现举几个电站的运行情况,说明抽水蓄能电站在系统中的作用。 具有了较为成熟的设计、施工和管理经验 中国抽水蓄能电站建设虽然起步较晚,但有以往大规模常规水电建设所积累的经验,加上近十几年来引进的国外先进技术和管理经验,使中国抽水蓄能电站有较高的起点。尽管己建的抽水蓄能电站数目不多,总装机规模也不大,但单个电站规模已居世界前列。如:广州抽水蓄能电站,已是当今世界上装机规模最大的抽水蓄能电站;在建设速度方面,广蓄一期工程全部竣工仅58个月,广蓄二期、十三陵和天荒坪电站主体工程的实际施工工期,与世界经济已开发国家相比并不逊色;在单位千瓦装机容量投资方面,一般都不太高,而广蓄电站,还低于世界同类电站水平,其中广蓄还远低于具有一定调峰能力的燃煤电站的单位千瓦投资;中国正在建设的西龙池抽水蓄能电站,最大扬程达704m,进入了世界上已投运的单级混流式抽水蓄能机组中扬程最高的先进水平;天荒坪与广州抽水蓄能电站单级可逆式水泵水轮机组单机容量300MW,设计水头500m以上,均为世界先进水平。 中国通过近10几年来建成的第一批抽水蓄能电站的实践,积累了设计、施工和运行管理的经验,在技术上取得了丰硕的成果。 在建设管理方面有一套行之有效的制度。普遍实行了以项目法人责任制为中心,以建设监理制和招标承包制相配套的建设管理模式。 作用 国家电网公司对抽水蓄能电站进行调度运行管理,确保电力系统安全稳定运行。 一是解决电力系统日益突出的调峰问题。浙江天荒坪、江苏宜兴等电站根据电网调峰需要,每日基本运行方式为“两发一抽”,夏天炎热高温时,天荒坪电站甚至“三发两抽”。 二是发挥调压调相作用,保证电网电压稳定。2009年6月18日上午9点45分,华东电网内琅琊山蓄能电站所处局部电网电压偏高,机组短时进相运行约两分钟,明显改善了局部电网电压偏高的状况。 三是发挥事故备用作用,保障电力系统安全稳定运行。宁东±660千伏直流输电工程投运期间,山东泰山电站发挥启停迅速的特点,机组启动1052次,确保了电网安全稳定运行。 此外,抽水蓄能电站还具有黑启动、系统特殊负荷等功能,这些优良性能在被逐渐认识和推广套用的同时,进一步推动了我国抽水蓄能电站发展。 管理 在运行管理方面达到较高水平。抽水蓄能电站可逆式水泵水轮机—发电电动机组运行工况多、监控对象多、自动化元件多、信息量多,计算机监控系统比常规水电站计算机监控系统复杂,操作要求也比常规水电站高。已建成的抽水蓄能电站在运行管理方面都达到较高水平,表现在:(1)人员精炼,基本上做到无人值班或少人值守。(2)综合效率高,电站运行的平均综合效率,一般在75%左右。广蓄平均达78%,天荒坪平均达79.4%,最高达80.6%。(3)可用率和机组启动成功率均达先进水平。 相比 除机组特殊外,在水工建筑方面也有它的特殊性,比如对防渗的要求就特别严格,因为它的水是用电换来的,同时机组吸出高度多为负值,厂房多为地下式等等,因此在设计和施工方面都有一定的难度,在已建的抽水蓄能电站中,攻克了这些难关,为今后抽水蓄能电站的建设,取得了成功的经验。 如十三陵电站上水库,是人工开挖填筑而成,库盆采用钢筋混凝土面板防护,在北京这样寒冷地区,这样大规模的钢筋混凝土防渗工程在中国是第一个,在国外也少有。天荒坪抽水蓄能电站的上库,也是人工开挖填筑而成,天荒坪电站的防渗措施系采用沥青混凝土衬护,渗漏量很少。这两个工程说明在人工库盆防渗方面,中国已积累了一定的经验。 又如地下厂房轻型支护,广州抽水蓄能电站宽21m的大型地下厂房采用喷锚支护,其支护参数在国内外同类工程中是比较先进的。实践证明,中国在地下厂房喷锚支护设计和施工方面都具有成功的经验。 广蓄电站厂房400t天车和天荒坪电站厂房500t天车均采用岩壁吊车梁,取代传统的柱式支承吊车梁,既减少厂房宽度,节约投资,又缩短了工期。通过广蓄、天荒坪等电站岩壁吊车梁实践,中国己完全掌握了岩壁吊车梁的设计理论和施工技术。 抽水蓄能电站的引水道有竖井和斜井两种布置形式。斜井与竖井相比,斜井水道长度短,水力过渡条件好,具有节省投资、提高电站效率等优势。但斜井的施工难度较大,施工技术比竖井复杂。中国广蓄、十三陵、天荒坪等蓄能电站,引水道均采用斜井布置。通过这些斜井施工,己形成了较为成熟的斜井安全快速施工成套技术。 现状 近十几年来,中国抽水蓄能电站的迅速发展,主要是由于中国国民经济的高速发展,促进了中国抽水蓄能电站的大发展,而这十几年正是中国改革开放经济大发展时期。在这十几年中虽然取得了很大成绩。2004年底全国已建成投产的抽水蓄能电站10座,装机容量达到570.1万kW(其中60万kW供香港)。其中包括1968年在河北岗南常规水电站上安装的1.1万kW抽水蓄能机组,1992年建成的河北潘家口混合式抽水蓄能电站(其中抽水蓄能机组27万kW),1997年建成的北京十三陵抽水蓄能电站(80万kW);广东电网分别于1994年和2000年建成的广州抽水蓄能电站一期、二期工程(共240万kW,其中60万kW供香港);华东电网1998年建成的浙江溪口抽水蓄能电站(8万kW),2000年建成的装机规模180万kW的天荒坪抽水蓄能电站和安徽响洪甸抽水蓄能电站(8万kW),2002年建成的江苏沙河抽水蓄能电站(10万kW);华中电网的湖北天堂抽水蓄能电站(7万kW);拉萨电网于1997年建成的羊卓雍湖抽水蓄能电站(9万kW)。 电站介绍 辽宁蒲石河抽水蓄能电站 蒲石河抽水蓄能电站位于辽宁省宽甸满族自治县境内,距丹东市约40公里,为东北地区第一座大型纯抽水蓄能电站,电站枢纽工程由上水库面板堆石坝、地下厂房及输水系统、下水库混凝土重力坝组成。总装机容量1200MW(4×300 MW),主机设备由法国阿尔斯通(ALSTOM)制造与技术支持,工程总投资45.156亿元。 2006年8月,主体工程开工建设。2010年12月第一台机组投入运行,2011年12月全部机组投产发电。电站建成后,属国家特大型企业,在东北电网中担任调峰、填谷、调频和事故备用。 蒲石河抽水蓄能电站建成后为“无人值班、少人值守”的管理模式,生产调度中心、办公楼、职工住宅及生活福利设施建在丹东市内鸭绿江畔,尚在建设中,预计2009年投入使用。丹东市依山傍水,气候宜人,交通便利,距沈阳市约220公里,距大连市约245公里。 主要参建单位:中国水利水电第六工程局有限公司、武警水电部队、水电二局 潘家口、十三陵抽水蓄能电厂 它们所在的中国京津唐电网是一个以火电为主的电网,电站在电网中的作用主要体现在调频、调峰、填谷、事故备用、黑启动及保证北京用电的稳定性和可靠性等方面。京津唐电网在没有抽水蓄能电站投入以前,电网主要依靠燃煤火电机组调频。由于燃煤火电机组受设备的限制,对电网频率的急剧变化适应能力差。1993年以前,京津唐电网周波合格率在98%左右。电网调频主要以十三陵、潘家口抽水蓄能电厂为主。十三陵抽水蓄能电厂投入运行后,电网周波合格率每年均达到99.99%以上,除了电网供电状况有所好转外,抽水蓄能电站参与电网调频起了很大作用。 在事故备用方面也起到重要作用,比较典型的例子如: 1999年3月,北京连续十多天出现大雾阴雨天气,使北京供电线路造成电网雾闪、线路闪络掉闸等事故不断出现,此时十三陵蓄能电站做出快速反应,开机48次,紧急启动成功率100%。 广州抽水蓄能电站 该电站是中国最大的抽水蓄能电站,装机2400MW,同样在系统中发挥了重要作用。它的作用主要表现在:使核电实现不调峰稳定运行,广蓄电站的调峰填谷作用使香港中华电力公司无需多开两台66万kW煤机,而且在负荷低谷期可以更多接受核电。大亚湾两台900MW核电机组于1994年投入运行,分别向广电和中电两个电网供电。由于两个电网都有抽水蓄能容量供调度使用,为核电创造了良好的运行环境,使核电不作调峰,实现稳定运行。 在事故备用方面,广东电网内火电和核电机组单机容量都大,还有从西南省份经500kV线路供电,广东电网还与香港电网相联,无论火电站、核电站跳机或西电解列等事故均对电网安全影响巨大,而蓄能电站对防止电网事故扩大,恢复正常供电起著显著作用,广蓄自投入运行以来,平均每年紧急启动18次左右。 广蓄还为电网作特殊负荷运行。由于抽水蓄能机组既可作电源又可作负荷,因此对电网调度组织功率特别方便简易,电网中的核电机组、煤电机组调试期间甩负荷实验、满负荷振动实验,都由广蓄机组水泵运行作为负荷,使核电、煤电机组试验得以顺利进行。 天荒坪抽水蓄能电站 该电站装机容量达1800MW,运行综合效率最高达80.5%,超过一般抽水蓄能电站4度换3度的指标。电站自首台机组投产以来,对保证华东电网的安全、稳定运行发挥了重要作用。自1998年投产至2003年6月底,已为电网应急调频或事故备用23次。它还被电网指定为系统瓦解时,恢复电网的黑启动电源。同时,蓄能电站也成为系统调试的重要工具。天荒坪抽水蓄能电站投入华东电网运行后,对保证华东电网的安全稳定、经济运行发挥了不可替代的作用。 综上所述,已建的抽水蓄能电站不管是大型还是中型,在实际运行中都很好地发挥了调峰、填谷、调相、调频、事故备用和替代燃煤机组的作用,取得了良好的信誉和经济效益。 丰宁抽水蓄能电站 2012年7月25日上午,承德丰宁抽水蓄能电站项目获得国务院第212次常务会议审议通过。 2013年5月29日上午,丰宁抽水蓄能电站开工建设。该项目由国网新源控股有限公司负责建设、运营、管理,建成后将成为目前世界装机容量最大的抽水蓄能电站。 敦化抽水蓄能电站 敦化抽水蓄能电站前期工作于2006年启动,2007年完成项目选点规划和项目可行性研究报告审查。2011年项目可研报告通过国家发改委审查,并取得所有支持性档案。2012年10月,国家发改委印发核准批覆。2013年7月,吉林敦化抽水蓄能电站工程开工。 世界之最 世界上最早的抽水蓄能电站:奈特拉抽水蓄能电站(瑞士)建于1882年 世界上最大的抽水蓄能电站:江西洪屏电站系国家重点工程,总装机容量为240万千瓦,与广东惠州抽水蓄能电站并列为世界上装机容量最大的抽水蓄能电站。 惠州抽水蓄能电站(中国)装机容量为2400MW。
在现代社会中,人们已经无法想象没有电的生活。电能是一种看不见摸不着的奇妙能源,可能有的人会想,从商品角度来看,多发电才能多赚钱,那为什么不把多余的电储存起来,等到发电量不足的时候加以使用呢。这样电厂能多赚钱,还能节约能源。
但有物理常识的人应该知道,电能目前是无法大规模储存的。不管是比较常见的蓄电池组,或者是抽水蓄能型的水电站,它们能储存的电能,相对于整个国家的用电规模来说,是极其渺小的。电能的奇妙之处,就在于用掉多少电能,电力系统就产生多少电能,整个电网系统随时处于一个动态的平衡状态。
去年,整个中国全社会用电量达到72255亿千瓦时,规模这么庞大,国家电网怎么保证发电和用电时刻平衡的呢?根据能量守恒:中国电网每天发那么多电,用不完的电到哪里去了?
电力系统的自我调节,使发电量和用电需求最大程度平衡
在我国,不管是国家电网、南方电网还是地方电网,所采用的发电、输配电、用电,都是以交流电的方式进行的。西电东输项目虽然采用了特高压直流输电技术,但在接入电网之前,应用了逆变转换为交流电,才能使用。
交流电的全国统一标准是50HZ,用电和发电都是这个频率标准,只有统一频率的交流电才能互联互通。为什么要首先解释电网频率的问题呢,因为频率决定了发电机运行时的转速。只要是接入中国电网的发动机,运转的节奏都是保持一样的。
对于整个中国电网系统,如果发电量大于用电量,那么电网的频率和电压就会随之上升。也就是说,当电网上的用电量下降时,发电机多余的能量会导致整个系统上的发动机转速增加。能增加多少,大概能增加10%左右。与此同时,要是接入电网系统的电器没有自动功率保护装置,这些电器就会在高压状态下工作,甚至发生危险。
这样可以看出,发动机产生的多余能量一方面变成了发动机转子的机械能,仍然在电网系统当中,另外一方面输出的电压被带高,使得线路上其它用电电器超负荷工作。用电量和供电量矛盾的情况当然会随时出现,不可能每个用户要关电视机之前都跟国家电网打电话报备一下,所以电网系统自有一套调节机制,最大程度地达到发电量等于用电量,减少能源浪费。
由于电力无法存储的瞬时特性,发电出力要与用电负荷功率保持及时的平衡。所以,供需平衡,是电力系统调控运行的本质和必须完成的目的。具体看的话,在电网系统有专门负责调频的电网调控机组,通过调整调频电源出力来响应系统频率变化。调频还分为一次调频和二次调频。其中,一次调频是机组自发地,不受人为控制的调频。
各发电厂的机组根据自身速度变动率的不同,自动做出幅度不同的发电量增减。调节速度快,精度高,但是调节范围小,而且是有差调节。二次调频是由专门的调频机组在电网系统的控制之下,进行的有目的有计划性的调频。
我国目前已运用自动调频技术,通过装在发电厂和调度中心的自动装置随系统频率的变化自动增减发电机的发电出力,保持系统频率在较小的范围内波动。从这个角度来看,每年举行的地球一小时熄灯活动,其实并不能起到节能效果。反而是在考验调频机组的应对能力。
要知道,发电厂和电网之间的调度是一个复杂的问题。各大电厂的人员纪律、配置设备都不同,在我国实行的是分级管理制度,分为县调、市(地)调、省调、区域电网调度、国网调度5级。正是这些网与网之间的协同管理,才保障了国家的电能平衡。
弥补现有调频电源存在的技术局限性,更多大容量储能技术正在发展之中
由前文已经知道,电网的自动调节系统能够调节发电量与用电量之间的需求矛盾。然而,当发电量远超用电量时,不可避免地会发生能源浪费。怎么办?可以想办法把电能储存起来。
在我国,灵活调节电能的政策并没有跟上国家电网的建设速度。抽水蓄能、燃气发电等灵活调节电源装机占比不到6%,欧美等发达国家如西班牙,灵活电源占比达到了34%,可以说我国电能调节能力先天不足。并且,最近几年,风力发电、太阳能发电占比上升,所以大量火电机组(燃煤机组/燃气机组)承担了调控机组的重任,造成了发电煤耗增高、设备磨损严重等一系列负面影响。现有电力调频资源已难以满足可再生能源入网需求。
目前,抽水蓄能是目前占比最高的储能系统,占到全部储能量的99%。抽水蓄能就是将用户没有使用的过多的电力,利用起来,将水从地势低的水库抽到地势高的水库。
然后在电网负荷高、用电量过大的时候,将高位水库的水放回到低位水库,利用水能推动发电机转动起来发电。依据能量守恒定律来看,就是将多余的电能转化为水能,但并不能做到百分百地转化,准确转化率只有四分之三左右。
在我国,已经建设有广蓄一期、北京十三陵、浙江天荒坪等几座大型抽水蓄能电站。但这些蓄能水电站目前使用率其实不高,主要受到我国电价政策的制约。抽水蓄能水电站,不是想建就能建的,要看地势选址,要高昂的投资,要周期性的规划建设,对能源的损耗又比较高,所以并不实用,也不能满足未来大规模储能的需要。
除了抽水蓄能外,还有压缩空气储能、超级电容器储能、电化学储能、化学类储能等多种方式的大型储能技术。目前研究发展主要还是集中于超级电容和电池(锂电池、液流电池)上,材料领域的突破才是关键。
最近几年,各种新型的电化学储能电池的开发,取得进展,并被电力系统采用。主要有传统的铅酸电池和钠硫电池。钠硫电池的使用时间比较长,对环境的污染比较小、制造成本也比较低。
但是,钠硫电池的使用环境要求特殊,只有在300摄氏度到350摄氏度之间,才可以正常使用。钠、硫这两种化学物质产生反应之后,会产生电能,钠硫电池自身可以把电能储存起来。电池储能系统用于电网机组调频,也是优点多多。具有快速响应、精确跟踪的特点,比传统调频手段更为高效。
如果大规模储能得到普及,那么电网企业在调峰和供电压力得到缓解的同时,可获取更多的高峰负荷收益。也能减少各种电能质量问题造成的损失。从智能家居、电动汽车的发展来看,没有储能技术,也是无法支撑其有突破性进展的。
不用担心电发多了用不完!
对于整个中国电网来说,考虑的是发电的总量和用户需求的电量,如何平衡一致,这样才能减少能源的浪费。所以在电网系统里面,首先不可能有大量的多余的电能产生。
其次,由于实际过程中,用户无序的使用以及发电端新能源发电的波动性特征使得电网无法保证真正的实时平衡,通过调节供需可以使得电网能在较小的范围内波动,从而达到相对平衡的状态。而储存电能,正是调节电能供需的必要手段,也是未来的发展方向。
一般的吃瓜大众,可以放心用电,不用太担心电网里多余的电去哪儿了,有没有浪费的问题,有一大波专业人员在研究、维护整个电网系统。我们能做的是长期养成节约用电的好习惯。
自从抽水蓄能发展规划正式落地后,有关的企业也得到注重,湖北能源同样也有布局抽水蓄能,这只股票怎样呢,值不值得大家入手呢,下面我来和各位小伙伴介绍一下。在正式测评湖北能源之前,我把这份电力行业龙头股名单给大家看看,直接点击下方链接就能看到:宝藏资料!电力行业龙头股一栏表
一、从公司角度来看
公司介绍:湖北能源其中拥有8家全资子公司、9家控股子公司,已逐渐形成水电、火电、核电、新能源、天然气、煤炭和金融"6+1"业务板块,初步建设完成鄂西水电、鄂东火电两大电力能源基地,并积极构建煤炭和天然气供应保障网络,而且还对长源电力、长江证券、湖北银行、长江财险等多家企业进行投资参股,隶属于我国能源业务品种最完整的上市公司。
跟着学姐简单了解湖北能源后,下面通过亮点来探讨下湖北能源可不可以入手。
亮点一:投资襄阳2台百万千瓦火电,展开抽水蓄能电站前期研究。
湖北能源于今年发文称对建设襄阳(宜城)的项目投资了2台百万千瓦火电,动态投资了有77.3亿元。浩吉铁路进入湖北第一站的路口电厂是该项目地址,有着优越的煤炭运输条件,可以有效地降低燃料的成本,预计盈利能力非同小可。再有,湖北能源宣布签订湖北松滋、湖北南漳抽水蓄能电站项目合作框架协议,对项目前期工作具有推动作用。随着项目的持续顺利前行,获得很平稳的盈利是很有希望的。
亮点二:积极落实战略部署,大力发展新能源
湖北能源落实"共抓长江大保护"战略部署是很积极的,可以使"气化长江"工程更好的实施,与湖北省内的地方政府构成战略合作关系,积极争取,努力去获得LNG接卸站项目开发权。同时该公司紧密围绕浩吉铁路通车契机,主动促成荆州煤储基地二期,煤港电厂等等的重大项目在前期工作。在湖北新能源公司一直在坚持着自建与收购双管齐下,对湖北省内的新能源资源一直保持大力抢占的态度,新能源业务仍然有持续进步态势。由于篇幅受限,更多与湖北能源的深度报告和风险提示联系比较紧密的资料,全都总结在这篇研报当中了,感兴趣的小伙伴可以戳开下方链接浏览哦:【深度研报】湖北能源点评,建议收藏!
二、从行业角度看
抽水蓄能方面:国家能源局发布了《抽水蓄能中长期发展规划(2021-2035年)》。最近几年随着新能源的不断快速发展,可以看出提高可再生能源并网规模的重要性,提升蓄能规模也刻不容缓。随着政策渐渐落地,抽水蓄能将会有很好的发展前景。
核电方面:核电是战略高科技产业,是大国必争之地。在我国,核电站的发展随着国家政策的出台和政策引导,历经了三代的发展阶段。2020年,有16座核电站在我国投入运营,全年发电量占据全国发电量总数的4.94%。根据《"十四五"规划和2035远景目标纲要》,至2025年,我国核电运行装机容量达到7000万千瓦,相关企业也将得到很多好处。
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A:燃烧气体系统──煤:由自动输送带——漏斗、度量计送入磨粉机,粉碎后,与高温蒸汽以一定比例混合,再由喷嘴吹入锅炉内燃烧。构成炉壁内衬的整排水管中的循环纯水被加热而沸腾产生蒸汽。燃烧后灰落入出灰口排出。烟道内烟气驶过热器,再由热器内蒸汽加热,提高再预加热省煤器内的锅炉,用温水和空气加热器内的燃烧用气,最后经沉淀集尘器与烟囱后排至大气中。
B.蒸汽系统──过热后高压高温蒸汽最初送入高压涡轮,使其旋转,再经再热器,补足热能后,依序送入中压涡轮及低压涡轮,使所有热能消耗殆尽后,送入冷凝器,恢复为原水,此水经加热器、省煤器而循环。
C.冷却水系统──冷却塔(凉水塔)中的冷却水由河、井、海及自来水系统供给,经由冷凝器的冷却水回到冷却塔冷却。
D.发电系统──接于涡轮转子上的发动机产生电力,经由变压器提升电压后进入电力系统。
用来发电的分类:
水力发电厂 利用水流的动能和势能来生产电能的工厂,简称水电厂。水流量的大小和水头的高低,决定了水流能量的大小。从能量转换的观点分析,其过程为:水能→机械能→电能。
垃圾发电厂
垃圾发电作为火力发电的一种,截至2007年底,中国垃圾焚烧发电厂总数已达75座,其中建成50座,在建25座垃圾焚烧发电厂的收益稳定、运营成本低廉并享有一定的税收优惠政策,能给投资者带来稳定的收益,但是垃圾发电带来的环境问题不容忽视。
核能发电厂
利用核能来生产电能工厂,又称核电厂(核电站)。原子核的各个核子(中子与质子)之间具有强大的结合力。重核分裂和轻核聚合时,都会放出巨大的能量,称为核能。技术已比较成熟,形成规模投入运营的,只是重核裂变释放出的核能生产电能的原子能发电厂从能量转换的观点分析,是由重核裂变核能→热能→机械能→电能的转换过程。
太阳能发电厂
太阳能发电厂是一种用可再生能源——太阳能来发电的工厂,它利用把太阳能转换为电能的光电技术来工作的。德国利用太阳能来发电可供55万个家庭用电所需,是利用太阳能发电的世界冠军。
风能发电厂
截止到2003年底,全国风能资源丰富的14个省(自治区)已建成风电场40座,累计运行风力发电机组1042台,总容量达567.02MW(以完成整机吊装作为统计依据)。
地热发电厂
水利发电站发电基本原理:
水力发电就是利用水力(具有水头)推动水力机械(水轮机)转动,将水的势能转变为机械能,如果在水轮机上接上另一种机械(发电机)随着水轮机转动便可发出电来,这时机械能又转变为电能。水力发电在某种意义上讲是水的势能变成机械能,又变成电能的转换过程。
将水能转换为电能的综合工程设施。又称水电厂。它包括为利用水能生产电能而兴建的一系列水电站建筑物及装设的各种水电站设备。利用这些建筑物集中天然水流的落差形成水头,汇集、调节天然水流的流量,并将它输向水轮机,经水轮机与发电机的联合运转,将集中的水能转换为电能,再经变压器、开关站和输电线路等将电能输入电网。有些水电站除发电所需的建筑物外,还常有为防洪、灌溉、航运、过木、过鱼等综合利用目的服务的其他建筑物。这些建筑物的综合体称水电站枢纽或水利枢纽。
相关知识:
中国已建成三峡、葛洲坝、乌江渡、白山、龙羊峡和以礼河梯级等各类常规水电站,建成了潘家口等大型抽水蓄能电站(见潘家口水利枢纽)和试验性的江厦潮汐电站。
1、潮汐能是一种清洁、不污染环境、不影响生态平衡的可再生能源.潮水每日涨落,周而复始,取之不尽,用之不竭.它完全可以发展成为沿海地区生活、生产和国防需要的重要补充能源
2、它是一种相对稳定的可靠能源,很少受气候、水文等自然因素的影响,全年总发电量稳定,不 存在丰、枯水年和丰、枯水期影响.
3、潮汐电站不需淹没大量农田构成水库,因此,不存在人口迁移、淹没农田等复杂问题.而且可 用拦海大坝,促 淤围垦大片海涂地,把水产养殖、水利、海洋化工、交通运输结合起来,大 搞综合利用.这对于人多地少、农田非常宝贵的沿海地区,更是个突出的优点.
4、潮汐电站不需筑高水坝,即使发生战争或地震等自然灾害,水坝受到破坏,也不至于对下游城 市、农田、人民生命财产等造成严重灾害.
5、潮汐能开发一次能源和二次能源相结合,不用燃料,不受一次能源价格的影响,而且运行费用 低,是一种经济能源.但也和河川水电站一样,存在一次投资大、发电成本低的特点.
6、机组台数多,不用设置备用机组.
缺点:
1、潮差和水头在一日内经常变化,在无特殊调节措施时,出力有间歇性,给用户带来不便.但可 按潮汐预报提前 制定运行计划,与大电网并网运行,以克服其间歇性.
2、潮汐存在半月变化,潮差可相差二倍,故保证出力、装机的年利用小时数也低.
3、潮汐电站建在港湾海口,通常水深坝长,施工、地基处理及防淤等问题较困难.故土建和机电 投资大,造价较高.
4、潮汐电站是低水头、大流量的发电形式.涨落潮水流方向相反,敌水轮机体积大,耗钢量多,进出水建筑物结 构复杂.而且因浸泡在海水中,海水、海生物对金属结构物和海工建筑物有 腐蚀和沾污作用,放需作特殊的防腐和防海生物粘附处理.
5、潮汐变化周期为太阴日(24h50min),月循环约为14天多,每天高潮落后约50min,故与按太 阳日给出之日需电负荷图配合较差.潮汐发电虽然存在以上不足之处,但随着现代技术水平的不断提高,是可以得到改善的.如采用双向或多水库发电、利用抽水蓄能、纳人电网调节等措施,可以弥补第一个缺点;采用现代化浮运沉箱进行施工,可以节约土建投资;应用不锈钢制作机组,选用乙烯树脂系列涂料,再采用阴极保护,可克服海水的腐蚀及海生物的粘附.