抽水蓄能电站带来的经济与社会效益简析

二、抽水蓄能电站的经济效益和社会效益

抽水蓄能电站在电力系统中能起到多种作用，必然能给电网带来可观的经济效益和社会效益。通常人们将抽水蓄能电站的经济效益分为静态效益和动态效益两类。静态效益包括容量效益和能量转换效益。这两种效益在电站规模一定、系统设计负荷特性一定的条件下不随时间变化，故称为静态效益。静态效益可以较容易地用物质（如燃料及其他材料）转换成电能的价格来衡量。动态效益因对其定义和内容的理解不尽相同，故至今尚无统一的划分标准，一般而言它包括调频效益、负荷跟踪（负荷调整）效益、旋转备用（同期备用）效益、调相效益和提高系统运行可靠性效益5项。因为这5项效益是随时间而变的，故把它们统称为动态效益。动态效益的存在是肯定的，但至今还缺乏成熟和公认的定量估算方法。

（一）抽水蓄能电站的静态效益

由调峰填谷功能所产生的经济效益被称为抽水蓄能电站的静态效益，即利用抽水蓄能电站对低价谷电进行加工，生产出高价的峰电。峰谷电价差扣除能量转换中的损失，即为抽水蓄能电站的静态效益。

1.容量效益

抽水蓄能电站能有效地担任系统的工作容量（主要是尖峰容量）和备用容量，从而可减少其他火电站的装机容量，节省电力系统的基建投资和运行费用。由此而产生的经济效益称为容量效益。

抽水蓄能电站的容量效益计算常采用等效替代法。即拟定一个包含所研究的抽水蓄能电站在内的基本方案和一个不包含抽水蓄能电站的等效替代方案，分别计算这两个方案（总投资与相应的固定运行费用之和）的总费用，将等效替代方案的总费用减去基本方案的总费用，二者的余额即为蓄能电站的容量效益。

以天荒坪抽水蓄能电站为例。该电站的地形地质条件优越，上、下水库成库条件好，水头高，容量大，淹没损失甚微，输水道相对较短，工程投资省。按招标后的工程概算，单位千瓦投资为4000元，低于同等规模的火电站。若以300MW火电机组替代本电站尖峰工作容量1800MW，按单位千瓦投资5000元计，则可节省投资约18亿元，节约值相当于本电站可行性研究设计计算所得工程静态总投资的86%，容量效益十分可观。

2.能量转换效益（调峰填谷节煤效益）

能量转换效益等于调峰节煤效益与填谷节煤效益之和。众所周知，抽水蓄能电站抽水时的耗电量与负荷高峰时所发出的电量之比约为3∶2或4∶3，好像是费煤的。但从电力系统全局来看，抽水蓄能电站投入电网后与火电联合运行，可使大量火电机组运行条件得到改善，从而少耗燃料，其主要体现在调峰节煤和填谷节煤两方面。抽水蓄能电站能有效地承担系统的调峰任务，从而替代了燃耗率高、发电成本贵的调峰火电机组，使系统的燃料消耗减少而获得调峰节煤效益。抽水蓄能电站在系统负荷处于低谷时，利用腰荷火电机组空闲容量所发出的电能作为抽水电源，从而使这部分腰荷转变成了基荷，并使这部分火电机组能在均匀、稳定的负荷下高效运行，也可降低火电厂的厂用电率。抽水蓄能电站抽水对系统负荷进行填谷，使系统的燃料消耗得到节省而获得填谷节煤效益。

以天荒坪抽水蓄能电站为例，其在电网负荷低谷时抽水填谷，在系统负荷高峰时发电顶峰，承担电网峰谷差3600MW，改善网内火电机组的运行状况，使得网内火电能平缓高效运行，从而减少网内火电燃料消耗，降低电网运行费用，给电网带来能量转换效益。经电力科学研究院采用随机生产模拟法计算，有天荒坪抽水蓄能电站方案比无该电站方案电网每年至少节省标煤15万吨，按现有标煤价400元/吨计算，折合人民币约6000万元/年。天荒坪抽水蓄能电站为系统提供的调峰填谷节煤效益也相当可观。

（二）抽水蓄能电站的动态效益

1.抽水蓄能电站的动态效益的基本概念

抽水蓄能电站由于启停迅速，运行灵活，出力变率快、变幅大，跟踪负荷能力强，因而特别适宜在电力系统中承担调频、调相、旋转备用和事故备用等“动态”任务，满足系统运行上的需要。由此所产生的经济效益，统称为动态效益。应该指出的是，就系统运行而言，抽水蓄能电站执行的上述“动态”任务比调峰填谷的“静态”任务对系统意义更大。为便于理解，先对诸项动态效益的含义简述如下。

（1）调频效益。电力系统在实际运行中，瞬间负荷的波动和短时计划外负荷的增减都会导致系统频率的变化。为了维持系统频率的稳定，要求有一定的火电机组处于不带足额定出力状态下运行，以预留一定数量的负荷备用容量，而这会增加一定的燃料消耗。抽水蓄能电站运行灵活，能随时迅速调整其出力以适应负荷的随机变化，顶替火电机组完成调频任务，从而给系统带来调频效益。

（2）负荷跟踪（负荷调整）效益。电力系统的负荷随时在不断变化，特别在负荷高峰时其变率相当大。例如装机容量在30000MW以上的大电网，晚间高峰时的负荷变率可达100MW/min左右，火电机组除燃汽轮机外很难适应负荷的这种急剧变化。抽水蓄能电站运行灵活，对负荷的急剧变化能做出快速反应，做到很好地跟踪系统负荷的变化，从而可顶替燃汽轮机的工作，节约燃油消耗，减少运行维修费，取得系统的负荷跟踪效益（许多文献称之为负荷调整效益）。

（3）旋转备用（同期备用）效益。为保证电力系统安全可靠运行而预留一定数量处于空转或压负荷运行状态的机组容量称为旋转备用容量或同期备用容量。在以火电站承担旋转备用容量任务时，因机组要处于空转或压负荷运行状态，故其热效率很低，燃料消耗量增加，代价很高。当由抽水蓄能机组替代这些火电机组承担系统的旋转备用任务后，可以改善火电机组的运行条件，减少系统燃料消耗，使系统运行安全、稳定并获得旋转备用效益。

（4）调相效益。电力系统无功出力不足，会造成电网电压下降，影响供电质量，甚至危及系统安全。为此，在负荷中心要设置专用调相机或静电电容器等无功补偿装置，或将同步发电机改作调相机运行，以增发无功出力，提高功率因数。抽水蓄能电站的机组是同步电机，不只在既不发电也不抽水时可作调相机运行，就是在发电及抽水的同时，也可向系统提供一定的无功出力，从而可以减少设置专门的无功补偿设备，节省系统的投资和运行费用，使系统获得调相效益。(www.xing528.com)

（5）提高系统运行可靠性效益。电力系统突然发生事故停电，会给国民经济带来巨大损失。为了减少事故停电以提高系统运行可靠性，除了设置足够的事故备用容量外，还必须选用运行可靠性高的发供电设备及提高电网自动化水平。抽水蓄能机组与火电机组相比，设备结构相对简单，自动化程度相对较高，因而蓄能机组的强迫停运率大大低于火电机组。在蓄能机组容量比重较大的系统中，其强迫停运次数将减少，强迫停运时间也缩短，事故停电损失就下降，由此而产生的效益就是提高系统运行可靠性效益。

综上可见，抽水蓄能电站的动态效益，只是指在上述五个方面优于火电等其他电源的运行机制而言的，即是相比较而言的。从这个意义上讲，动态效益是一个相对概念。还应看到：电力系统的电源构成不同，运行方式不同，同一抽水蓄能电站的动态效益也不相同。由于抽水蓄能电站的地理位置和布局特点的不同，并不是所有抽水蓄能电站都具有以上五个方面动态效益的。例如，若抽水蓄能电站远离负荷中心，输送无功出力所引起的线路损失较大，就不如在负荷中心设置无功补偿设备更有利，在这种条件下就不存在调相效益了。

2.典型抽水蓄能电站的动态效益

以天荒坪抽水蓄能电站为例，由于其建设条件优越，因而它能为华东电网带来上述五个方面的动态效益。华东勘测设计研究院与合肥工业大学于1987年对天荒坪电站的动态效益采用解析法和模拟法进行了定量评估。按1988年的价格水平计算，电站提供补充事故备用效益为14.5元/（kW·a），提供补充负荷备用效益约为7元/（kW·a），负荷跟踪效益为13.7元/（kW·a）。仅此3项，天荒坪抽水蓄能电站每年为电力系统节省开支约6336万元，动态效益显著。

（三）抽水蓄能电站的社会效益

1.有利于峰谷电价推行，促进电价改革

电力系统对于负荷高峰期和低谷期电能生产所付出的代价是不等的，用户利用峰荷电能和低谷电能进行生产所付出的代价也不等。实现峰谷分时电价能合理体现峰谷电能生产和利用成本上的差异。抽水蓄能电站建成后，利用低谷电能抽水，为系统提供峰荷电能，为推行峰谷分时电价创造了现实条件。

2.改善电网供电质量，缓和电力供需矛盾

抽水蓄能电站的投入运行，不仅可向电网提供峰荷出力，而且可以吸收电网低谷出力。如天荒坪抽水蓄能电站投入运行后，可向电网提供峰荷出力1800MW，吸收电网低谷出力1800MW，既调峰又填谷，缓和电力供需矛盾，大大减轻了火电的调峰负担，提高电网的供电质量，同时，也为火电和核电的安全稳定运行做出贡献。

3.改善职工工作条件，满足日益增长的生活用电需要

上个世纪80年代和90年代初，华东电网装机容量不足，调峰容量紧缺，为了改善电网的运行状况，减少高峰负荷、增加低谷负荷，措施之一就是实行生产班制调整，将大批一班制和两班制工厂企业改作三班制生产，使部分职工由白天工作转入白天—夜间轮班工作，给职工的家庭生活、子女教育、老人赡养、身体健康等带来困难和影响，给工厂企业的生产成本、市政交通以至社会治安造成不利影响。

如天荒坪抽水蓄能电站投产后，可吸收电网夜间低谷期出力1800MW，使华东地区部分工人摆脱三班制的困扰，同时增加了电网峰荷电力供应，提高日间和晚间电力供应的可靠性。

4.促进地区经济发展

抽水蓄能电站的建设大大促进了地方基础设施建设，改善了地区交通、通信及招商条件，活跃了当地物资市场和劳动力市场，创造了可观的社会就业机会，带动了电站周边地区一些特色产业的发展。如天荒坪抽水蓄能电站的建设，形成了“安吉天荒坪风景名胜区”，带动了该地区建材业、第三产业及旅游业的发展。天荒坪抽水蓄能电站的建设对于拉动地区经济和社会发展起了很大作用。

可见抽水蓄能电站的建设具有显著的经济效益和社会效益，其对所在电网的贡献是巨大的。

（本章编审人员：沈　斌、王海涛）