風(fēng)能、太陽能等新能源是我國重要的能源資源,，在滿足能源需求,、改善能源結(jié)構(gòu)、減少環(huán)境污染,、促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展等方面具有重要作用,。以風(fēng)電,、太陽能為代表的新能源產(chǎn)業(yè)屬于國家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)，具有科技含量高,、市場潛力大,、增長速度快、產(chǎn)業(yè)帶動強(qiáng)的特點(diǎn),，加快風(fēng)電等新能源發(fā)展對振興國民經(jīng)濟(jì),，保障能源安全具有重要戰(zhàn)略意義。

　　受能源資源條件限制,，風(fēng)電,、太陽能等新能源發(fā)電的大規(guī)模發(fā)展給我國電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行帶來較大的壓力。電力系統(tǒng)急需配置大容量的儲能裝置,，優(yōu)化電源結(jié)構(gòu),，改變運(yùn)行方式，適應(yīng)風(fēng)電等新能源的大規(guī)模發(fā)展,。抽水蓄能是當(dāng)前最經(jīng)濟(jì),、最成熟的大規(guī)模儲能裝置，在電力系統(tǒng)中配置適當(dāng)規(guī)模的抽水蓄能,，是解決當(dāng)前風(fēng)電等新能源大規(guī)模發(fā)展影響電網(wǎng)安全穩(wěn)定問題的最佳選擇,。

　　一、 我國風(fēng)電等新能源發(fā)展現(xiàn)狀及規(guī)劃

　　我國幅員遼闊,，海岸線長,，風(fēng)能資源比較豐富。全國陸地上可開發(fā)利用的風(fēng)能約2.53億KW（依據(jù)地面以上10米高度風(fēng)力資料計算）,，海上可開發(fā)利用的風(fēng)能約7.5億KW,，共計約10億KW。

　　從20世紀(jì)80年代發(fā)展并網(wǎng)風(fēng)電開始,，我國政府高度重視風(fēng)電等新能源發(fā)展,，先后出臺了《可再生能源發(fā)展“十一五”規(guī)劃》、《中華人民共和國可再生能源法》,、《可再生能源風(fēng)電價格及費(fèi)用分?jǐn)偣芾碓囆修k法》等一系列政策法規(guī)以促進(jìn)風(fēng)電等新能源發(fā)展,。

　　2000年以來我國風(fēng)電裝機(jī)容量快速增長，尤其是2006年-2009年連續(xù)4年增長率超過100%,。據(jù)最新數(shù)據(jù),，2010年我國新增風(fēng)電裝機(jī)1600萬KW，同比增加23%,，累計風(fēng)電裝機(jī)總量已達(dá)4182.7萬KW,，首次超過美國，位居世界首位。

　　我國太陽能發(fā)電目前發(fā)展也非常迅速,。太陽能光伏發(fā)電方面,，我國已經(jīng)成為世界上最大的光伏電池組件生產(chǎn)國，據(jù)預(yù)測,，我國2010年光伏太陽能電池產(chǎn)量將達(dá)到８GW,，占世界生產(chǎn)總量的50％，居世界首位,。2009年,，全國光伏發(fā)電市場裝機(jī)量約160MW，占全球當(dāng)年裝機(jī)總量的２％,；2010年,，預(yù)計裝機(jī)約380MW，在全球總裝機(jī)量中占３％,。

　　根據(jù)國家風(fēng)電發(fā)展規(guī)劃,，2020年我國將建成哈密、酒泉,、河北,、吉林、江蘇沿海,、蒙東,、蒙西七個千萬千瓦風(fēng)電基地。預(yù)計到2020年,，我國風(fēng)電,、太陽能的發(fā)展規(guī)模將分別達(dá)到1.5億KW和2000萬KW。

　　二,、 我國風(fēng)電等新能源大規(guī)模發(fā)展對電力系統(tǒng)的影響

　　風(fēng)電出力受來風(fēng)情況影響,，太陽能發(fā)電受云層情況影響，都具有間歇性,、隨機(jī)性和不可控性的特點(diǎn),。風(fēng)電,、太陽能等新能源大規(guī)模并網(wǎng),，對電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定經(jīng)濟(jì)運(yùn)行產(chǎn)生較大影響。目前,，新能源發(fā)電技術(shù)中最成熟的是風(fēng)電,，發(fā)展速度最快、規(guī)模最大,、對電網(wǎng)影響較大的也是風(fēng)電,，因此，本文以風(fēng)電為例說明新能源大規(guī)模發(fā)展給電力系統(tǒng)帶來的影響,。

　　風(fēng)電大規(guī)模接入電網(wǎng)后,，對電網(wǎng)的安全穩(wěn)定經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的影響主要表現(xiàn)在以下兩個方面,。安全性方面，風(fēng)力發(fā)電具有隨機(jī)和局部反調(diào)峰特性,，有風(fēng)時瞬間大規(guī)模并網(wǎng),、無風(fēng)時瞬間大規(guī)模停機(jī)，影響系統(tǒng)的頻率穩(wěn)定性和電壓穩(wěn)定性,，對電力系統(tǒng)產(chǎn)生非常大的沖擊,。經(jīng)濟(jì)性方面，我國電源結(jié)構(gòu)以煤電為主,，調(diào)節(jié)手段缺乏,，由于風(fēng)電的隨機(jī)波動特性, 其出力隨風(fēng)力大小變化, 風(fēng)電的大規(guī)模接入，給用戶的供電質(zhì)量造成較大影響,。為保證對用戶的供電質(zhì)量, 電網(wǎng)需根據(jù)并網(wǎng)風(fēng)電容量增加相應(yīng)旋轉(zhuǎn)備用火電機(jī)組容量, 風(fēng)電上網(wǎng)越多, 旋轉(zhuǎn)備用容量也越多,，電力系統(tǒng)的整體煤耗增大。圖1為研究機(jī)構(gòu)所做的風(fēng)電等可再生能源對國外某電力系統(tǒng)安全影響的比較圖,，從圖中可以看出,，有風(fēng)電情況下，電力系統(tǒng)的峰谷差加大,，煤電的調(diào)節(jié)幅度增大,，電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定經(jīng)濟(jì)性變差。

　　風(fēng)電的大規(guī)模發(fā)展,，對電力系統(tǒng)的電網(wǎng)構(gòu)架和運(yùn)行方式產(chǎn)生了較大的影響,。我國風(fēng)電主要集中在西北地區(qū)大部、華北地區(qū)北部,、東北大部的北部的“三北”地區(qū)和東南沿海地區(qū),，七個千萬千瓦風(fēng)電基地開發(fā)規(guī)模占全國總規(guī)模的78％，集中度很高,。三北為我國經(jīng)濟(jì)欠發(fā)達(dá)地區(qū),，當(dāng)?shù)馗緹o法消納大量風(fēng)電。風(fēng)能資源與負(fù)荷中心呈逆向分布的特點(diǎn)決定,，我國風(fēng)電大規(guī)模開發(fā)必須經(jīng)特高壓電網(wǎng)遠(yuǎn)距離輸送到華東沿海等經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū),。國家已經(jīng)規(guī)劃，新疆風(fēng)電在當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)及“三華”（華北,、華中,、華南）電網(wǎng)消納；甘肅風(fēng)電在西北電網(wǎng)及“三華”電網(wǎng)消納,；蒙西風(fēng)電在蒙西及“三華”電網(wǎng)消納,；蒙東風(fēng)電在東北電網(wǎng)及“三華”電網(wǎng)消納；吉林風(fēng)電在東北電網(wǎng)及“三華”電網(wǎng)消納；河北風(fēng)電在“三華”電網(wǎng)消納,；江蘇風(fēng)電在華東電網(wǎng)消納,。我國風(fēng)電年利用小時僅2000多小時，通過特高壓電網(wǎng)遠(yuǎn)距離輸送,，面臨著復(fù)雜的經(jīng)濟(jì)技術(shù)挑戰(zhàn),，帶來電網(wǎng)架構(gòu)的巨大變化，也必然會對電力系統(tǒng)的運(yùn)行方式產(chǎn)生較大的影響,。

　　三,、 抽水蓄能及其對風(fēng)電等新能源發(fā)展的作用

　　（一）抽水蓄能是最成熟最經(jīng)濟(jì)的電能儲存工具

　　抽水蓄能的低吸高發(fā)功能,，實(shí)現(xiàn)了電能的有效存儲,，有效調(diào)節(jié)了電力系統(tǒng)生產(chǎn)、供應(yīng),、使用,，保持了三者之間的動態(tài)平衡。儲能功能是抽水蓄能電站調(diào)峰填谷,、調(diào)頻,、調(diào)相、事故備用,、黑啟動等功能和在電力系統(tǒng)中多種作用發(fā)揮的基礎(chǔ),。抽水蓄能是當(dāng)前最成熟、最經(jīng)濟(jì)的大規(guī)模電能儲存工具,。

　　電力系統(tǒng)中主要儲能技術(shù)詳見圖2,，抽水蓄能與其他儲能方式的技術(shù)特點(diǎn)比較詳見表1。

　　從上述比較可以看出,，目前大規(guī)模的儲能裝置除抽水蓄能外,，僅有壓縮空氣儲能、部分化學(xué)電池儲能裝置,。大規(guī)模壓縮空氣儲能,，對地下洞室的地質(zhì)條件、嚴(yán)密性等要求比較苛刻,，同時需要燃?xì)廨啓C(jī)配合運(yùn)行,，在國外處于示范運(yùn)行階段，在我國尚沒有應(yīng)用實(shí)例,?；瘜W(xué)儲能存在深度充放電時間長,、效率衰減快和單位投資高,、工作環(huán)境要求較高等問題，且目前批量生產(chǎn)能力有限。據(jù)了解,，各化學(xué)儲能電池的單位千瓦造價為：液流電池2.5萬元/KW,，鈉硫電池2.8萬元/kW，鋰電池1萬元/KW,，壽命周期與充放電次數(shù)有關(guān),，一般不大于15年；工作過程中對環(huán)境溫度有較高要求,，必須配備空調(diào)降溫,。

　　與這些儲能裝置相比，抽水蓄能電站投資較低,，單位千瓦造價3000-5000元,；使用壽命長，機(jī)組使用壽命25年,，水工建筑物使用壽命達(dá)百年以上,；能量轉(zhuǎn)換效率穩(wěn)定，不存在衰減問題,。抽水蓄能是目前電力系統(tǒng)中當(dāng)之無愧的最成熟,、最實(shí)用的大規(guī)模儲能方式。

　?。ǘ┏樗钅苁沁m應(yīng)我國風(fēng)電等新能源大規(guī)模發(fā)展的最有效工具,。

　　2010年4月1日正式頒布實(shí)施的《可再生能源法》（修訂案）將發(fā)展儲能裝置寫入國家法律。配套建設(shè)適當(dāng)規(guī)模的抽水蓄能電站,，是保障電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定經(jīng)濟(jì)運(yùn)行,，解決風(fēng)電等新能源大規(guī)模發(fā)展瓶頸問題的最有效工具。

　　在電力系統(tǒng)中配置適當(dāng)?shù)某樗钅?，可以充分發(fā)揮抽水蓄能與風(fēng)電,、太陽能等新能源運(yùn)行的互補(bǔ)性，利用抽水蓄能電站的儲能特性,，平滑風(fēng)電,、太陽能發(fā)電出力，減小其隨機(jī)性,、波動性,，平衡風(fēng)電發(fā)電量的不均衡性、參加電網(wǎng)運(yùn)行調(diào)頻,，減少風(fēng)電等新能源對電力系統(tǒng)的沖擊,，保障電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，減少煤電機(jī)組的旋轉(zhuǎn)備用容量,，降低系統(tǒng)煤耗,。這里所說的適當(dāng)?shù)某樗钅?，一是指裝機(jī)規(guī)模合適，抽水蓄能電站的出力與調(diào)節(jié)風(fēng)電的規(guī)模,，以及電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)相適應(yīng),；二是指蓄能時間合適，根據(jù)風(fēng)電的特點(diǎn)和抽水蓄能站址的地形地質(zhì)條件,，確定抽水蓄能電站的庫容和蓄能時間,，確定抽水蓄能電站是日調(diào)節(jié)、周調(diào)節(jié)還是月調(diào)節(jié),。

　　針對我國風(fēng)電集中度較高,，需遠(yuǎn)距離輸送、大范圍消納的特性,，在風(fēng)電資源豐富區(qū)域配置適當(dāng)?shù)某樗钅芘c火電機(jī)組,，實(shí)現(xiàn)風(fēng)、火,、蓄優(yōu)化配置,，打捆外送，可以充分發(fā)揮抽水蓄能電站的電能儲存功能,，在風(fēng)電出力大時將多余電力轉(zhuǎn)換為水能儲存起來,，在無風(fēng)時放水發(fā)電，保證特高壓輸送電力的穩(wěn)定性,，提高特高壓輸送線路的經(jīng)濟(jì)性,。

　　發(fā)展風(fēng)電、太陽能等新能源是我國實(shí)現(xiàn)2020年碳減排承諾的重要舉措,，風(fēng)電,、太陽能等新能源的大規(guī)模發(fā)展急需電力系統(tǒng)配置大量切實(shí)有效的調(diào)節(jié)手段。但受一次能源資源條件限制,，我國油,、氣資源短缺，以煤電為主的電源結(jié)構(gòu)出力調(diào)節(jié)速度慢,、調(diào)節(jié)幅度小,，適度發(fā)展、優(yōu)化配置抽水蓄能,，是保障電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定經(jīng)濟(jì)運(yùn)行,、解決我國當(dāng)前風(fēng)電等新能源大規(guī)模發(fā)展問題的最有效工具。