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抽水蓄能:储能产业的基石,开启千亿新篇章

2022-04-01 15:12
锦缎
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本文系基于公开资料撰写,仅作为信息交流之用,不构成任何投资建议。

图为浙江长龙山抽水蓄能电站

为实现碳达峰碳中和战略目标,可再生能源发电的规模快速提升,也推动了储能行业的发展。近日,国家发改委、国家能源局印发了《“十四五”新型储能发展实施方案》,为储能赛道再添了一把火。本次实施方案提出的新型储能,主要针对的是以锂电池为代表的电化学储能。

锂电池储能的风口处自然热闹非凡,国内动力电池企业大多都在开辟储能业务,作为极为重要的第二增长曲线。

然而事实上,储能技术是多种多样的,常见的是电化学储能和机械储能两大类。电化学储能作为增长最快的细分领域吸粉最多,而默默担当大任的机械储能却已悄然迎来了发展的拐点,值得投资者及各界人士深入追踪。本文将尝试分析大家并不熟悉却前景同样广阔的——抽水蓄能:

为什么说它既是储能产业的基石,又是风电、光伏及核电等整个新型电力系统的压舱石?

图1:储能技术分类,资料来源:派能科技招股说明书

01储能产业的基石—抽水蓄能

【1】何谓抽水蓄能?

虽然抽水蓄能对大多数人来说都是陌生的领域,但它并不是什么新鲜的技术。抽水蓄能作为最早的大容量储能技术,从20世纪中期开始就被大量运用,逐渐成为全世界应用最为广泛的储能技术。

据国际水电协会(IHA)发布的2021全球水电报告,截至2020年底,全球抽水蓄能装机规模为1.59亿千瓦,占储能总规模的94%。在我国,抽水蓄能在储能领域同样是主导者。

图2:截至2020年末中国抽水蓄能占比,资料来源:CNESA

抽水蓄能,按字面意思理解,即利用水作为储能介质,通过电能与水的势能相互转化,实现电能的储存和释放。通常一座抽水蓄能电站由两座海拔高度不同的水库、水轮机、水泵以及配套的输水系统等组成。

【2】工作原理

我们都熟悉,水力发电的原理是把水的势能转化为电能。抽水蓄能技术和水力发电技术是一脉相承的,底层技术都是势能和电能的相互转换。

在抽水蓄能电站运行过程中,当用电处在低谷时,先用电网中富余的电将水抽到上水库储存,这个过程是把电能转化为水的势能;等到用电高峰来的时候,再将上水库的水放出来,水流顺势而下推动水轮机发电,电就“送回去”了。

抽水蓄能有两种方式,一种是纯抽水蓄能,国内建的大部分都是这类,比如广州抽水蓄能电站、河北丰宁抽水蓄能电站;另一种是混合式抽水蓄能,是在纯抽水蓄能的基础上安装有普通水轮发电机组,可以利用上河道的水流发电。后者既有储能的作用,又拥有常规水电站的功能。

图3:抽水蓄能电站示意图,资料来源:鹏芃科艺      

【3】建设抽水蓄能的必要性

鉴于风电、光伏资源的特殊性,风电、光伏装机容量在负荷高峰时存在不能充分利用的可能性。故而建设抽水蓄能电站的必要性格外凸显:它可以同等程度替代煤电装机容量,并发挥调峰、填谷等特殊功能,能够显著减轻电网调峰压力。

具体来说,建设抽水蓄能电站,可以有效改善电网系统运行条件,降低系统煤耗量,提高水电、风电资源的利用程度,保证核电机组安全平稳运行,提高核电运行效益,从而促进能源结构的优化调整和清洁能源、可再生能源的发展。  

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