储能水电站的效率据说能达到80%,即抽水用电1度,用水的势能发电能有0.8度,真有这么高的效率吗?

储能水电站也即抽水蓄能水电站,其主要包括上水库、下水库以及水泵水轮机,其工作原理是:在用电低谷时期,利用电网中多余的电能将水从下水库抽到上水库,在用电高峰时期,再利用上水库中的水体流向下水库发电。在抽水、水发电的过程中都会进行能量损失,现阶段控制水泵和水轮机的效率在90%以上是完全可以做到的,也就是效率到达80%是理论上可以做到的,但在实际运行情况下,一般都会低于80%,而对于这种类型的电站其更应该看重的是效益,而非效率。

抽水蓄能电站的工作原理

抽水蓄能电站看似是一种比较傻的做法,因为用电抽水、再用水发电,无疑会造成能量损失,也就是得不偿失,其实这却是电力行业一个难以解决的巨大问题,那就是电能无法储存,既然无法储存,在用电低谷时段,一旦电网有富裕的电能,就会造成浪费,与其浪费,还不如先将水抽到高处,暂时储存起来,虽然这种做法有一定的能量损耗,但是也比白白浪费强。

抽水蓄能电站工作原理图

而等到用电高峰时段,则可以将高处储存起来的水体下泄下来进行发电,从而在高峰时段发电,以弥补电网供电的不足,那么这种用电模式就诞生了一种新型的水电站,也即抽水蓄能电站。

通过这种工作方式,就可以知道抽水蓄能电站要做的工作是:抽水、储存水、水力发电,所以其必须的四个部件是:水泵(抽水)、水轮机(发电)、上水库和下水库(用来存放水),其中水泵和水轮机可以共用,也就是可逆式的水轮泵机。

抽水蓄能电站的能量损耗

抽水蓄能电站的能量损耗主要包括两部分损耗,抽水损耗和发电损耗。对于抽水损耗,可以理解为泵机损耗、水头损耗,泵机损耗也可以理解为泵机电能转化的效率,能量不可能是百分之百的转化,所以泵机会有一定的效率,一般情况下,其效率会随着功率而变化,在额定功率附近,其效率一般最高,现阶段技术可以达到93%~95%;水头损失则可以理解为水体在管道内摩擦、水体经过弯道、进口等部位的水体能量损失,这部分和管道长度、设置有关系,但是占比不是很大,一般也就1%以内,也就在抽水过程中,将转化效率控制在90%是可以的。

水轮机的综合特性曲线(中心点为效率最高区)

同样在发电过程中,其损耗也包括水轮机损耗和水头损耗,其原理与上面相同,一般情况下,在水轮机额定出力附近,其效率最高,对于不同形式的机组不同,例如叶片设置、进口形式等等,一般情况下,其额定效率也可以控制在90%以上;水头损失和抽水过程类似,但是一般也不太大,也就是发电过程中,将转化效率控制在90%也是可以做到的。

管道的局部水头损失

在抽水、发电的转化效率都控制在90%的基础上,那么抽水蓄能电站的总效率也就控制在81%了,但是这些需要发生在抽水时泵机在额定功率附近、发电时水轮机在额定出力附近时,如果不能满足这两个条件,那么效率自然也不会达到如此高。

一般情况下,发电和抽水都取决于电网用电,所以这种额定工况很少,也就是一般情况下,抽水蓄能电站的效率都会低于80%。

抽水蓄能电站更看重效益,而非效率

对于抽水蓄能电站,即便效率达到80%以上,仍是不划算的,因为抽水、再发电已经造成了能量浪费,对于这种类型电站更应该看重其存在的价值和效益。

电网与抽水蓄能电站

电网结构是复杂的,其用电负荷和发电负荷都存在较大的不确定性,如果用电负荷大于发电负荷,则会造成用电无法得到满足;而用电负荷小于发电负荷,则会造成发出的电能浪费,而抽水蓄能电站就是专门解决这一矛盾和问题的。

随着丰枯电价、分时电价等电网政策,在用电低谷时期,进行抽水蓄能,在用电高峰时期,采用蓄水进行发电,就能解决这一用电矛盾和问题,所以,抽水蓄能电站即便效率再低,其发挥的效益却是巨大的,这也是抽水蓄能电站能够快速发展的原因。

我国抽水蓄能电站的发展历程

国外有关抽水蓄能电站的发展已有一百余年的历史,而我国则是从上世纪60年代开始的,我国于1968年和1973年先后建成岗南和密云两座小型混合式抽水蓄能电站,装机容量分别为11MW和22MW,由此掀开了抽水蓄能电站的发展历程。

从改革开放后,我国抽水蓄能电站迎来了大发展,1991年,装机容量270MW的潘家口混合式抽水蓄能电站投入运行,是我国当时最大规模的抽水蓄能电站。

丰宁抽水蓄能电站投产

截止目前我国已经成为全国抽水蓄能电站总装机容量最大的国家,而位于我国河北的丰宁抽水蓄能电站总装机容量3600MW,已经于2020年开始蓄水投运,其也成为目前世界上总装机容量最大的抽水蓄能电站。

储能水电站的效率据说能达到80%,即抽水用电1度,用水的势能发电能有0.8度,真有这么高的效率吗?

储能水电站将电能储备成水的重力势能,然后发电时,将重力势能转化成电能。损耗包括抽水机和发电机的无功功率,例如电机的发热等,系统的整体效率由储能侧的效率乘以发电侧的效率。

电能转化为水的势能,主要是电机的效率,水道的损耗,综合效率一般90%。

水的势能转化为电能的效率,既水的势能转化为水的动能,这里有水道损耗,大概效率95%左右。再转化为水轮机的动能,这里是水轮机效率大概90%左右,再转化为发电机的动能,这里基本没有损耗,再转化为电能,这里大概95%左右,综合到水电站出口,效率一般是80%上下。

系统效率90%×80%=72%。

储能水电站的效率据说能达到80%,即抽水用电1度,用水的势能发电能有0.8度,真有这么高的效率吗?

估计是效益80%,不是效率80%。用电低估抽水蓄能,高峰时候放水发电,靠电价差来实现经济效益。抽水、放水、蒸发、渗漏都是效率损耗,效率80%只能是很极限的理论计算

储能水电站的效率据说能达到80%,即抽水用电1度,用水的势能发电能有0.8度,真有这么高的效率吗?

谢谢邀请回答。

我们这里有一座储能电站,我认识一位在高新区做管理的朋友,他是这样给我解释的:

我们这里电能比较充足,既有风电、太阳能发电、还有火电,所以电能都是向外输出的。但是风电和太阳能发电是不稳定的,就是在供应当地的时候时效性较弱,当用电紧张的时候,风电和光电有可能因为天气原因发电不足,而在用电低谷期,也许风电和光电正式发电高峰期,因为交流电的不能储存性,这就导致了发电浪费。

于是我们这里修了一座储能电站,就是在天山河谷修建两座水库,一个地势高、一个地势低,在风电和光电的发电高峰期,用风电和光伏发电把水从低海拔水库用电能提高到高海拔水库储存起来,等到工农业生产用电高峰期的时候,再让高海拔水库的水留下来,利用势能发电,这样即可解决风电、太阳能发电富余的问题,又可以解决用电高峰期电量需求大的问题。

储能水电站的效率据说能达到80%,即抽水用电1度,用水的势能发电能有0.8度,真有这么高的效率吗?

大型抽水蓄能电站最大效率可能有80%。

大型水泵抽水效率在85~92%,大型水电机组发电效率在95~98%,粗算起来,应在80%以上。

实际上,由于管道及涡流造成一定的能量损失,抽水蓄能电站的抽蓄能量转换率一般在72~83%之间。

储能水电站的效率据说能达到80%,即抽水用电1度,用水的势能发电能有0.8度,真有这么高的效率吗?

储能水电站是大型电网电能调蓄技术最成熟也是最通行的方式,既简单又复杂。简单是说它的原理简单,复杂是指它的系统复杂(能量转换次数最多),场景复杂。另外就是效率相对于化学储能(电池和电容)和动能储能(惯性运动)比较低。化学方式最直接效率最高但最不环保,动能方式效率最环保效率次之但最难搞(匹配、控制及运维),水势能方式效率最低但最容易。

蓄能水电站效率低的主要原因来自于水流程损失。水程损失大部分是水泵效率和水轮机的损失,最好离心水泵效率仅在80%以上90%以下,但离心泵的流量口径小及不自吸的特点被大型泵站所弃用。大型泵站更多用轴流泵,最好轴流泵的效率仅60%_70%。水轮机的效率不用细算肯定比水泵低,因为水轮机是轴流泵的逆功能,而其水动能损失不可避免,能达到60%就不错了。

所以不用细算,蓄能水电站的效率不可能达到80%。

我有一个离心泵自动引水装置专利技术未得到泵站推广应用甚为遗憾!

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