花4度電抽水再發3度電？100億建成長龍山抽水蓄能電站，沒有用？

2022年07月02日12:06:07 科學 1782

長龍山抽水蓄能電站上、下水庫全貌

浙江長龍山建了一座抽水蓄能電站，很多人不明白是怎麼回事，其實原理很簡單，就是先建高低兩座水庫，用電把下水庫的水抽到上水庫，然後上水庫再放水下來水力發電。

還有這樣的「騷操作」？電抽水水再發電，這是為了啥？閑得沒事幹了？其實有這樣想法的網友還真不少，主要分為兩類，一類是根本就一點都不懂的，覺得這是脫褲子放臭屁多此一舉；另一類是稍有些知識基礎的，追問過程損耗和能量守恆的問題。我們摘錄了一部分，供大家參考。

這兩類網友有一個共同特點——噴且反對抽水蓄能電站。果真像這些網友或揶揄諷刺、或替專業人員操沒用的心嗎？

抽水蓄能電站我們建的還不夠

抽水蓄能電站這個技術和工程，並不是我們首創的。早在100多年前的1882年，瑞士就建成了奈特拉抽水蓄能電站，這是全世界首座抽水蓄能電站。到了上世紀50~60年代，發達國家進入抽水蓄能電站建設高峰期。到目前為止，世界發達國家抽水蓄能裝機容量一般佔到其電網總裝機容量的3%~5%，與之相比我國的抽水蓄能電站裝機比例還處於中低水平。看到了嗎，不是我們閑得沒事，而是我們之前沒有那麼多錢搞建設，所以建得還不夠。

四度電換三度電

一些網友之所以噴抽水蓄能電站，本質上是用靜態思維看問題，他們忽視或混淆了兩個問題：一是抽水耗的電和放水發的電一樣嗎？二是抽水和放水是同時的嗎？

抽水蓄能電站主要由上水庫、下水庫、可逆式水泵水輪機組成，電站工作過程看起來就是「電網電能→機組機械能→水體勢能→機組機械能→電網電能」的能量循環。順着這個思路下去，反對者認為電網的電通過抽水蓄能電站轉了一圈，除了損耗，似乎什麼也沒得到。

靜態地看抽水蓄能電站一進一出，在整個能量轉化過程中，會損耗部分電能，即使當前大型抽水蓄能電站，綜合效率在75%以上，最高的才80.6%，這也就是有些人說的「四度電換三度電」，算起賬來確實說不過去，可是抽水蓄能電站就真的這麼沒意義嗎？問題出在哪呢？

抽水蓄能發電的原理

首先我們看在什麼時候抽水。在整個電力系統負荷低谷時段（往往是夜間），電網用電減少，發電廠發的電跟白天一樣多，而有一個重要的常識——電是不能在電網中儲存的，那怎麼辦？

有兩個解決途徑：一是少發點電，二是把用不了的電消耗了。為什麼少發點電不行呢，我們一會再詳細解釋。先說第二種方案，怎麼把多餘的電消耗了。此時抽水蓄能電站就派上用場了。

可逆式水泵水輪機主廠房

利用電網富餘的電能，將可逆式水泵水輪機調成水泵工作模式，把下水庫的水抽到上水庫中，此時消耗了電能，轉化成了上水庫中水的重力勢能，抽水蓄能電站就是電網中的一個用戶，這樣就把富餘電「暫存」起來了。到了白天，電網用電量增加，此時單獨靠發電廠的發電量還不夠，這時把可逆式水泵水輪機調成發電模式，把上水庫中提前存儲的放下來流到下水庫，同時推動水輪機發電，送到電網中使用，這時抽水蓄能電站就變成了電網中的一個電源。

供水水塔

這跟城鎮中的水塔作用相似，管網中用水少時，就把水先存在水塔中，等到用水高峰時再放出，就變成一個水源了。這樣看，抽水蓄能電站本身不僅僅是發電，還有蓄能的功效，所以有些地方稱之為電網中的「充電寶」。

為什麼用電少時不能少發電？

不少網友有這個疑問，他們認為「不就是關停幾個機組」的事嗎，這樣用的少就少發，用的多就多發，供需平衡就好了，那樣就能節省下來建設抽水蓄能電站的資金來。這隻能說是外行思維。

我們先來看看發達國家的情況。發達國家抽水蓄能電站建設的規模主要取決於該國電力能源結構，如果核電、煤電比例高，那麼抽水蓄能電站建設的比例就高，這是為什麼呢？

長龍山抽水蓄能電站上、下水庫全貌

舉個簡單例子，比如核電適宜長期穩定帶基荷運行，通俗點說就是開起車來就別停，規模越大越有利於減排，不過會給煤電為主的電力系統調峰帶來很大的壓力。因為核電要得是穩定均衡出力，而且核電機組單機容量都很大，一旦隨意停機，對電網的衝擊就很大，甚至可能引起電網崩潰。

還有風電、地熱、潮汐、太陽能等新能源發電也是我國電網結構中的有益補充，但時候這些電有時又被稱為「垃圾電」，尤其是風電，具有隨機性、間歇性，發電穩定性和連續性差，這些電併網之後對電力系統實時平衡、保持電網安全穩定運行帶來巨大挑戰，而這些「零碎電」扔了又比較可惜。

於是把這些富餘電、零碎電、垃圾電，利用抽水蓄能電站啟動靈活的特點，臨時轉存為水的勢能，待用電需求增加時，放出來發電就行了。

抽水蓄能電站的功能

>>>蓄谷補峰

通過上面的介紹，我們終於知道了抽水蓄能電站的關鍵作用了，那就是「蓄谷補峰」。在用電低負荷時，吸納電網中其它電源（火電、核電、水電、風電、太陽能等等）的富餘電量，把它們「變裝」以水的形式存在上水庫；等到用電高峰時，再把水變成電，補充電網需求。這樣一來一回，就讓需要穩定均衡出力才能提高效益的火電、核電安心工作，再也不用擔心電發多了發少了的問題；同時對徑流式水電站、風電、太陽能等發電的棄水、棄風、棄電變相收集起來，讓這些零碎電變得有價值。

>>>事故備用

抽水蓄能電站還有一些其它並非主要的作用，但也很有用，那就是事故工況。比如電網中的某些主力電源突發事故停供電，或者電網中的負荷突然增加或突然降低，那麼抽水蓄能電站就派上用場了。需要它發電時，它能馬上從水泵抽水工況迅速切換到發電工況，補足主電源事故或負荷突然增加產生的電力缺口。如果電力系統突發負荷降低，抽水蓄能電站馬上就能轉成水泵抽水工況，把富餘電存在上水庫。這種雙向功能，可以說是電力系統事故備用的最優配置之一。

>>>黑啟動

如果電網萬一遭遇了大崩潰，這時沒有了任何外來電源支撐，抽水蓄能電站就發揮了「充電寶」的作用，它可以在短時間內迅速啟動發電，讓電力系統迅速恢復。如果沒有這種黑啟動措施，電網停電時間就會延長，帶來的損失就會很大。

我國抽水蓄能電站建設歷史

在我國大陸地區，抽水蓄能電站建設主要經過了3個階段。

第一階段（1968~1991年），混合式抽水蓄能電站階段。我國第一個抽水蓄能電站是1968年建成的河北崗南電站，裝機容量11MW，羊卓雍湖電站在1989年開始建設，期間陸續建成了密雲、潘家口等電站。

第二階段（1992~2002年），大型抽水蓄能電站發展起步期。開始興建十三陵、廣蓄、天荒坪等電站。

第三階段（2003年至今），大型抽水蓄能電站大力建設期。期間建成了寶泉、西龍池、桐柏、惠蓄、張河灣、宜興、白蓮河、溧陽、洪屏、仙居、豐寧、長龍山等一批大型電站。

據統計，到2017年底，我國大陸地區抽水蓄能電站裝機容量規模已經是世界第一，但是與發達國家比起來，我們的建設比例還遠遠不夠。

長龍山抽水蓄能電站

浙江長龍山抽水蓄能電站位於浙江省安吉縣天荒坪鎮境內，是三峽集團繼呼蓄電站之後，投資開發的第二座抽水蓄能電站。這座電站為日調節純抽水蓄能電站，安裝6台單機容量35萬千瓦的單級單轉速立軸混流可逆式抽水蓄能機組，總裝機容量210萬千瓦。

上下水庫之間額定水頭高達710米，這是我國機組額定水頭最高的抽水蓄能電站。這座電站的建設，標誌着我國在抽水蓄能電站設計、施工、裝備製造等領域邁上了新台階。2016年11月27日，中國三峽集團、華東勘測設計院、中國葛洲壩集團等單位正式對外宣布開建長龍山抽水蓄能電站。電站主要由上水庫、下水庫、輸水系統、地下廠房及地面開關站組成，承擔華東電網調峰填谷等任務，對華東地區電源結構調整、改善電網運行條件、促進能源發展、服務國家能源結構調整戰略等均具有重要意義。這項工程靜態投資86億元，總投資106億元。