河北丰宁抽水蓄能电站：调节电网负荷，填补发电的峰谷差

文|鲸探所

编辑|鲸探所

如果让你买100块钱的猪肉，然后自己进行加工变成猪肉脯，最后在以80块钱的价格卖出去，你愿意吗？

相信没有人会选择这样做的，或许还会吐槽一声：不赚钱不说，还搭进去人工，这傻子才干！

但是在电力行业，却真的存在这样一种赔本的买卖，他们辛辛苦苦把城市里100度的电输送到大山里，结果这100度的电发出来的电，却只能得到80度。

为何会有这样的做法呢？

在河北丰宁满族自治县这座海拔1200米的山上，矗立着一座造价高达187亿元的巨大水电站，这个水电站名叫河北丰宁抽水蓄能电站。

这座电站最明显的特点，就是它具备抽水蓄能的功能，也就是说，它就像一个巨大的蓄电池，能把多余的电存起来。

举个例子来说，假设某天A城的居民用电量比较低，发电厂却按照平时的电量进行了发电，这样就会产生多余的电。

为了不浪费这些电，丰宁电站就会开动水泵，把水从下方的水库抽到高处的水库，这样就把电转化成了水的势能储存起来。

当A城某天用电量比较高的时候，丰宁电站就会打开水闸，让水从高处水库流到低处，水流动的动能就会推动水轮机转动，进而驱动发电机发电，这样就完成了电的转换和释放。

河北丰宁抽水蓄能电站位于河北省承德市，距离北京180公里，是利用该地区的山地地形条件而建造的。

丰宁电站从2021年开始建设，到同年12月就实现了首批机组发电，现已建成12台发电机组，理论上这个水电站的年发电量可以满足260万户家庭的用电需求。

但是，让许多人费解的是，这座大型电站的日常运营一直处于亏损状态。

根据统计数据显示，它每年要消耗87亿度电进行抽水，但发电量只有66亿度，损失高达21亿度，这无异于用1元电进行抽水后，只能发出0.8元的电，显然是非常不划算的。

这样的亏损模式让老百姓大跌眼镜，甚至有人讽刺这是“脱裤子放屁”，但为什么专家还说这种运行模式是挺赚的呢？

之所以出现这种现象，是因为丰宁电站本身就是作为电网的调节器而建造的。

事实上，抽水蓄能电站的意义不仅在于发电，更重要的是它能起到调节电网负荷的作用，填补发电的峰谷差。

具体来说，就是在用电低谷期，多余电力用于抽水，在用电高峰期，抽水蓄能电站再发电，以满足用电需求。

这样及时调节电量输出，既避免了电网过剩，也避免了电力不足，而且还保证了电网供需的平衡，否则，长期的电量过剩会造成资源浪费，电量不足会导致用电需求无法满足。

虽然说抽水蓄能电站投资大且看似亏本，但它就像一付保险，能够在电力供应吃紧时发挥关键作用。

可事实上，抽水蓄能电站的建设一直存在争议。

一些专家指出，抽水蓄能电站不仅投资巨大，还会对当地生态环境产生一定影响，丰宁电站上水库占地面积达13.6平方公里，对周边生态系统必然会带来冲击。

再加上抽水蓄能电站的循环转换效率并不高，电力损耗在转化过程中也比较大，所以一些专家甚至认为，抽水蓄能电站的经济和环境效益都存有争议。

那么事实真的如此吗？

要知道，储电是比发电要难的多的。

电能的储存一直是一个世界性难题，直接储存电能更是极为困难，煤、石油、天然气等一次能源通过各种手段可以储存一段时间后再使用，但是电力需要通过变压器升压，经过输电网络实时传输到需求端。

目前可行的储能方式主要有两类：一是将电能转化为其他能量形式储存，如抽水蓄能将电能转化为水的势能，二是利用电化学原理，通过化学反应将电能转化为化学能储存，如蓄电池，这两种储能方式各有优劣。

如果电厂产出的电量大于用电量，多余电力无法储存，只能作废弃，而这也给电网运行了带来极大压力。

尤其在用电高峰期来临时，各地电厂容易出现供不应求的困局，而用电低谷时，电厂又不得不浪费那些暂时用不上的电力，频发停电是每个国家电网运营商最不愿见到的结果，所以说当代科学家想方设法研究储电技术，但是最后却发现直接储存电力面的技术障碍太大。

抽水蓄能发电思想起源于19世纪的瑞士，当时正值工业革命时期，社会用电需求激增，储能技术迫在眉睫，瑞士工程师提出了一个巧妙的思路——抽水蓄能发电。

他选择两个高低差较大的水库，在它们两个中间建立水力发电联合工程。

当电网电量过剩时，用电力抽水将下池水抽到上池储存，这样就将电能转化为水的势能储存起来，等到电力需求增加时，打开水闸，利用上池水流入下池带动水轮机发电，再将水势能转化为电能释放到电网。

早在1882年，世界上第一座抽水蓄能电站就在瑞士苏黎世落成，但是由于当时相关技术还不成熟，这项发明并未被广泛应用。

直到20世纪初，随着科技进步，欧美国家才逐步建设抽水蓄能电站，我国首座抽水蓄能电站建于1968年河北，时间上晚于西方70多年。

但随后中国在该技术上进步迅速，仅用几十年时间就赶超世界先进水平，我们目前拥有全球最大装机容量的广州抽水蓄能电站，其装机容量高达2400万千瓦，年发电量超过500亿千瓦时之巨。

这类电站的设计使用寿命可达100年，主要水轮机设备使用寿命也有50年，远超常规火力发电厂的40年设计寿命。

中国科学家在设计抽水蓄能电站时非常注重能量转换效率，从电能到水势能再到电能的双向转换中，虽然难以避免一定损耗，但我们通过精心设计，将转化效率大大提升。

用100度电进行抽水后，转换释放的电量可达80度左右，转化效率是明显高于其他储能方式，而抽水蓄能电站的发电成本仅需2毛多1度，这也远低于任何电池储能站。

业内专家认为，在所有成熟的电力储能技术中，抽水蓄能的性价比是最高的。

而抽水蓄能电站的关键是依托水的循环达到电力储存。

白天，风能、光伏发电产生的电力多于用电量时，用其抽水到高水库，到了夜间用电高峰时，再释放水流发电，这样就像一个自然的巨大电池，使用时抽水，不用时蓄水，变“水”为“电”，又变“电”为“水”，实现了电力的充分循环利用。

为实现水库间的水循环，抽水蓄能电站的选址需考量多个因素。

高水库通常建在山顶，以利用较大的地势落差提高发电效率，低水库则位于山坡地带，便于抽水蓄水，水库间的输水系统包括隧道、水管、水槽等，还需要考虑水源补给问题，低水库周围往往会配套地下水等水源。

要知道的是，两水库间的落差越大，发电效率也越高，站址选择合理，水循环系统设计得当，是确保抽水蓄能电站高效运行的关键。

可以说，抽水蓄能电站以独特的工程实现了电力储存，是人类智慧的结晶，它巧妙利用地形落差与水循环的自然规律，将看似困难的电力储存问题转化为一连串的自然流程，实现了电网调峰的目标。

随着全球能源结构的转型，绿色低碳发展已成为大势所趋。

在中国，抽水蓄能电站作为一种清洁高效的储能方式，正在发挥越来越重要的作用。

青海的龙羊峡抽水蓄能电站运营效果良好，而广东的惠州和广州抽水蓄能电站则位居全球前列，预计到2025年，我国抽水蓄能发电量将超过6200万千瓦，2035年前将形成完善的抽水蓄能产业体系。

不仅如此，就连欧美国家对抽水蓄能也十分重视，美国、德国、日本等国抽水蓄能占电网比例均超过10%。

更重要的是，抽水蓄能电站建设对项目地区的经济发展也具有重要意义，大型水电工程的建设可以创造就业机会，带动相关产业链发展。

以丰宁抽水蓄能电站为例，该项目自开工以来，直接创造就业岗位近万个，带了动近3万人就业。

虽然说看上去我们用100度电抽水只发电80度是亏了，但从长远角度来看的话，我们还是赚了。

因为它最大的好处不是在于发电，而是在于储电和能源的可持续性发展。

相信在未来，抽水蓄能电站会为我国的能源安全和可持续发展做出更大的贡献。

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