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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? 第1页

  

user avatar   mima2014 网友的相关建议: 
      

这题我会啊,而且比他们都答的好。答的全。

效率来说,百分之八十还是比较难一点,大部分的抽水蓄能电站效率在百分之70到75,更集中在百分之74 ,75左右,四进三出。

看到其他答主放了一张照片。我来放一些更开阔视野的。

这地方就是陕北,内蒙一代,那个山脉,就是阴山,黄色的沙漠,就是库布齐沙漠沙漠。

沙漠放大,里面就可以看见光伏电站,右边的应该是建的差不多了。左边的还有一部分这土地是平整好了。光伏板,还有一部分没弄完。

光是右边边这个,就6平方公里,看好多人聊光伏,都说装机多少MW啥的,以后光伏要当能源顶梁柱,就按平方公里看,这规模还是比较大。虽然在全国来说,也排不上名。

在北边就是过了黄河。陕北,内蒙一代,风能资源丰富。建设的风能装机规模,比三峡都大,然后电力输出就会不稳定。

这就是呼和浩特那边的抽水蓄能电站。看清楚了吧,山上山下,各建一个水库。

风大,太阳大,电用不完的时候,把水抽到上水库去。风小,阴天,电力不稳定的时候,放水发电。上下水库在山里有隧道连接。

这是山东泰安市的,红圈就是泰山。

其他的都差不多吧,就是这么个意思。

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全国风电,光伏发展速度非常非常迅速,可以说是惊人,可怕,根据规划和行业的期望。

国家要求是从2021年到2030年,风光装机容量,平均一年大概是7000到9000万千瓦。看好了,是一年就是4个三峡!这个指标也是来自最高层的(没错,就是你能想到的最高层),因为承诺了到2030年,新能源装机要达到12亿千瓦。连续十年。这是任务指标!

行业里的目标,更可怕。平均一年,想干到9000万到1.1亿。一年是五个三峡。连续十年!

没这点干劲,拿啥兑现碳达峰的目标?

国家战略!又不是闹着玩?

抽水蓄能,现在基本一个装机是120到360万千瓦。普遍是120万到240万之间,为啥呢? 基本是N个30万千瓦的机组,为啥呢?因为抽水蓄能本质也是为了调整电网功率的。这不就小机组根据实际情况,一台一台开,能更好的调整不是。

至于为什么总是30万的倍数。这有两个条件限制,一个是一个城市的或者地区的电网规模一般是几百万千瓦,到上千万千瓦,如果电网功率波动在几十个百分点内,那一般就对应了120万到24万的需求,第二,这样可以工业化批量生产,就好比火电机组,大多就是30万,60万,100万。批量生产能降低成本。

你不能240万,一次要不不开,要不一下240万。你得分成8台,根据需要,一台一台慢慢开。作为参考,大名鼎鼎的葛洲坝水电站,也不过270万千瓦,你不能把截断长江的能量,随便拉闸,开闸,要给电网帮忙,不要给电网添乱。

抽水蓄能电站,国家规划了,1.2亿千瓦,话说,全国水电不算抽水蓄能,才3.8亿千瓦,规划的这类电站,几乎是传统水电装机的三分之一了。

而且上级部门,工信部,能源部,发改委,还天天催你,快点开工干。

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这类电站,最主要花钱的地方,就是修那两个水库的钱,其实水电的钱,最主要就是修大坝,修水库。必定发电机也不值几个钱。

这方面青海的骚套路有意思。

图上是黄河上游的龙羊峡,能看到旁边,光伏基地了。这个基地应该是未来国内最大的?

这个光伏基地,就是著名的光伏羊那个基地。

你问我有多大?

将来装满光伏电池后,600平方公里!比大部分城市面积都大,

羊咩咩在圈里吃草呢,左是青海湖,右为龙羊峡。

这上游是龙羊峡,下游是拉西瓦,水库连水库。

所以青海那边就给两个水库之间打个隧道,装上电机。省了修水库的钱,就挖个洞子的钱,探索梯级水电站改造成抽水蓄能电站的方法。

另外龙羊峡上游也规划的是类似的。不过要修个上水库,下水库就是龙羊峡了。

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一个只有7 个人关注的话题,为啥半天有100多点赞啊。那我更新下吧

最新的卫星照片显示,龙羊峡旁边的光伏基地面积已经超过龙羊峡水库了。

下面聊一下别的,其实电网基本的储能技术有很多。

比如压缩空气储能,用电机带超级大的压缩机,把空气压缩到钢罐里,最好是有岩洞或者矿井。

比如超导储能,要超导体带一个真空里,可以加速到几万转的飞轮。

还有神经病一样的重力储能,建一个塔,用电机吊混凝土块。

我不是说重力储能不行啊,但是和抽水比,我觉得多多少少有点精神病设计了。

评论区里有好多人说,这重力滑轮组,电机掉石头,看道理和抽水差不多,不是精神病设计,这里我大概解释下,一个几百万千瓦的抽蓄能电站,对应的水库容积,一般就2000万到6000万立方米,一般来说,混凝土的密度是水密度2.5倍.来个参考值,三峡水电站的混凝土用量是1600万立方米左右。

如果要达到类似丰宁抽水蓄能的规模,大概要干的工程就是,把三峡水库这整个一大坨混凝土,用钢丝绳子,滑轮组,每天吊起来几百米,又放下去,为了稳定运行,整个滑轮组,要稳定运行三十年。

是不是神经病设计,大家自己好好体会。

反正自从王多鱼退隐江湖后,已经没几个人敢投资这种工程了。


当然还有电池储能

大概就是把电池码放集装箱里,然后BMS 电池管理系统,EMS 能量管理系统,等等,简单理解就是电动车的电池那一套加了EMS 能量管理系统。

BMS 现在电动车很普及,大家不懂的,也大概有个接触,其他的EMS 大概理解就两个功能,一个是储能电站必定是个电站,要管理更多更多的电池,另一个,和电网连接,一般来说,电网过来到的电都是110KV或者220KV 的高压电,另外,给电站充多少电?电站应该放多少电?也需要一套管理系统。

一般来说:一辆电动车,类比MODEL3到汉,大概50到70度电。常见的储能集装箱,一个箱子,1到2MWH,大概就是1000到2000度电。

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我这里就不详细介绍每一种的技术细节了。因为那会写的非常长,简单说,现在储能市场,百分之95是抽水,剩下的主要就是电池。特斯拉前一段在澳大利亚整的那个,包括华为在沙特中标的,都是电池的。

然后就是大家最关心的经济性环节。

抽水电站,平均下来一度电0.2元,两毛钱吧,最优秀的电池储能,一度电现在还做不到两毛,大概是两毛五。特斯拉那个不晓得,估计5毛以上。

其实这里面最重要的问题是,特斯拉的电池不行,储能电站和电动车不同。现在电动车普遍能做到500到700公里续航,一星期也就充一次电。但是储能电站,风电的规律是白天风小,晚上风大,光伏的规律是白天有电晚上没电。所以电池储能,一天最理想的运用是 充放电两次。大概就是晚上充电,早上天亮的时候,风小了,光伏还没出力,用几个小时,然后中午大太阳在充电,下午日落那一段时间继续放电几个小时。

这是大自然的规律!就是第一性原理(我没嘲讽谁)。

电池一旦装进集装箱里,一次性投资成本后,基本循环次数越多,平均一度电成本越低。道理应该很简单。

特斯拉用的镍钴铝三元电池,寿命基本在1500到2500次。国内专门给储能用的电池,去年最新的国家规定,要求6000次以上!这是硬指标,建设储能电站甲方一般是国企,招标的话,达不到这个标准,是没有投标资格的。现在行业普遍水平也是5000到7000次,国轩高科,比亚迪,宁德时代,他们的磷酸铁锂电池,肯定是6000次以上的。宁德时代已经能做到12000到15000次循环寿命!就是不知道成本下来了没。

比较抽水和和电池储能区别。

三元电池用在电网上,完全是搞笑!3000次不到寿命。这平均一度电加价要超过5毛钱的。

哦前面没写,抽水的成本是0.2元。基本就给别的方式弄了个标杆电价(还记得我前面写的,百分之90的市场是抽水储能,市场大头立标杆,就好比火电是风光电价的标杆)。

拿磷酸铁锂来说。基本一度电的电池成本是700块,循环7000次,电池部分一度电一毛钱成本,然后加上BMS ,EMS,系统,集装箱成本,土建成本,维护,人员工资。也就是2毛钱了。和抽水打平。

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至于未来,其实电池储能,估计就一条路。钠离子电池。

钠离子电池,最终目标应该能做到一度电300块成本,循环寿命做到6000次,这样一度电成本是5分钱。加上刚说的BMS ,EMS系统,等等因为规模扩张效益,成本摊平,估计能做到一度电综合成本0.1元出头。估计2030年普遍成本能做到1毛2到1毛3左右。

最后补充说下,现在西北的火电成本是0.28元每度。但是最新的风电成本,资源好的,应该0.2以下了。瓜州古渡口,那风一年吹5000到6000小时,成本直接干到一毛钱了。光伏资源好的地方,也是0.2元一下

来自新疆的西风带,和蒙古高原高压,造就了中国风能资源的基本格局。

注意,并不需要把所有的光电,风电,从电池走一遍,脑子有毛病的才这么干对不对。基本上风电出力是在额定出力百分之20到80之间波动,光电就是太阳的日出日落,

综合看,配上百分之20到25 的储能电池,应该会让风电光伏发电功率比较平整。所以如果一度电储能成本是两毛钱。那综合到风电,光电上,等于一度电成本加了5分钱。这里应该比较好理解,比如风电发出4度电,那3度电正常上网,一度电从电池或者抽水电站过一下,这样大概能对应百分之25到75的出力波动,但是事实上不用把电网出力调整成一条直线,必定需求侧就是用户也是有波动的,白天大家用电就是比晚上多。而且火电也常规水电也会提供一定的补偿调节。

所以综合的看配上百分之20到25的储能,风电,光电大基地的成本应该还是能做到0.25元。仍然低于火电的成本。

这也就是为啥现在就可以确定,2050年,百分之70左右的发电量都是风电和光电的本质原因。

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评论区里有聊光热的,光热本质就是把火电的技术用在太阳能上了。烧锅炉发电那套就是火电那套技术,就是把烧锅炉变成了用镜子聚光。然后因为日出日落的原因,就要配一套储热系统。

世界普遍的做法。是挖个大坑,拉几万吨硝酸盐一类的盐,然后有太阳的时候加热盐的温度,然后用盐里的热量发电。

也算是折腾很多年了。

青海德令哈那,我们也折腾了一个。但是这个方式有问题,第一用的火电技术,但是还不如火电。因为温度上不去,现在火电的超超临界机组热源一般在630度到670度之间,但是这个储热盐罐子的温度,好像是在300度到500度之间循环,超临界机组都用不上。效率低!而且几万吨盐的热管理也费劲。

好多人可能会想到,那你为啥不把温度加到700度上去?呵呵!航空发动机那涡轮前温度差几十度,就是一代发动机,温度那是你想加上去,就能加上去的嘛?盐的熔点,材料的腐蚀性,保温的问题,管道的问题,成本的问题,总之,这温度就是不能加。

最后的成本,就是一度电成本费劲巴拉的也还是1元以上。就当干了个景观吧。

虽然发电能力不咋样,但是也蔚为壮观,还能摆字送祝福!这钱花的值!

反正德令哈这,已经放弃这种方法,在北边的大山里,找修两个水库的坝址了。说是找,其实已经找好了。已拿到发改委批文,都准备动工了。

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再次更新一下

很多人关注储能电池的事情,其实电网储能,用啥电池,我前面写了,国家在张北那有个风光储的国家级实验室,投资了二百亿左右,把各种各样的电池,都一样买了几十MW 做试验。

常见的电池,比如铅酸电池,铅酸的改进型,铅碳电池,镍氢电池,高温的钠硫电池,锂电池下,三元锂电池,磷酸铁锂。液流电池的,包括钒电池,锌溴电池,都试验过了。

铅酸电池,循环寿命就几百次,没机会。

铅碳电池,是铅酸电池进化的。能量密度,比能量30-60WH/kg,循环寿命,2000-4000次,性价比还有,但是能量密度稍微差点,而且铅有毒,始终是个问题,

镍氢电池,在动力电池上,就干不过锂电池,寿命也就1000多次。没机会。

高温钠硫电池,平常使用温度,就350度以上,始终要保持高温。循环寿命也不突出,日本研究这个,但是性价比也一般,而且始终要保持高温,管理上不友好吧。

三元电池,磷酸铁锂,磷酸铁锂,容量1kwh 的电池成本,最终能做到400到500元.循环寿命能上万。

三元电池,循环寿命无论如何,短期看,3000次是一堵墙,平均度电成本比磷酸铁锂始终贵100到200.而且安全性始终比不过磷酸铁锂。

液流电池,钒电池,循环寿命可以上万,关键是需要两个大罐子,能量密度和铅酸差不多。

锌溴电池,和钒电池估计差不多,能量密度稍微高点,但是循环寿命现在好像才能做到2000次。

理想的储能电池是啥样呢?

就是磷酸铁锂这种,安全性非常好,循环寿命至少7000次,最好能有上万次。为啥是这个数字?

因为,风电,和光伏的寿命,风电是20年,光伏是25年,当然实际使用肯定会超过,但是设计寿命是这么多,如果电池循环寿命可以达到7000到10000次,那刚好和这两个差不多同寿命,适合和发电站一起建设管理,做工程的是时候,适合给甲方整体交钥匙,管理也省事,省的多方扯皮。

这里要插播一下LG 的事情,LG原来不是搞三元电池吗,还搞软包。他那国家,巴掌大个地盘。建了不少储能电站,用的就是三元电池。

要说这LG 在动力电池上,就坑的不行,给通用汽车一次召回了几十万辆车,赔了人几十亿美金。

技术不行,骚话还不少。韩国地方小,建的储能电站,都是1MW 到几十MW 的小规模的。建了多少不好说,三年时间,刚是火灾就整了28起。

所以这也就是现在电池储能还要探索的原因,必定类似丰宁抽水储能电站,360万KW,就是3600MW的规模,用电池那不知道要用多少。

要是用LG 的技术,搞不好一把火,几百亿就烧没了。所以现在基本GW 级的电池储能还是比较少的。主要是经济性,安全性还不行。

所以国家才规划了1.2亿KW 的抽水的。先顶到2030年。

2030年之后,估计就要等钠离子电池成熟了。必定钠离子电池预期非常便宜,安全性,高低温也都很优秀,就是寿命,还有将近10年时间,可以在改进。

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一谈到这个储能,好多人就说电动车的事情。不谈效率了,就说总量。我们一年消费了大概7亿吨石油,其中汽油,柴油,也就4亿吨。

但是一年消费的煤炭是40亿吨多。这10倍的差距,搞碳中和,首先你不吧煤炭这大头压下去,你中和得了?

这40多亿吨煤炭,其中23到25亿吨是电煤,这部分要先努力用风光发电代替,剩下的6到7亿吨要炼钢,4亿多吨要搞建材,大头就是烧水泥。

所以到了2030年以后,还要争取把风,光的发电成本干到0.1元以下,只有足够便宜的电,才能用来制氢。

这里可能,我仅仅说是可能,当一公斤的电解水制氢成本达到1美元左右,可能是氢气取代天然的一个临界值。

然后,用氢气来炼钢,来烧水泥。

至于汽车,既然都阔气的可以用电解水制氢气烧水泥了。还能充不起电?


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你要在东南气候温润潮湿的地方,各种地下渗漏表面蒸发都不强烈的地区,确实勉强能做到。

例如说给大亚湾核电站配套的广东从化和惠州的抽水蓄能电站,多年来综合效率确实是能接近这个数的:从化78%、惠州80%:


但是目前大多数新建的抽水蓄能电站,大多在干旱的西北地区,各种蒸发渗漏损失都会比较大。所以,基本上不太可能做到80%,具体多少看各自情况。


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真没有,因为1度电抽水会有损耗,用这一度电抽上来的水发电也有损耗,真正计算综合损耗的话,抽水储能有50%就不错了~


假设有一个抽水储能电站在抽水期间用了10000度电(原谅我用俗称词汇)将水库蓄满,那么到这个电站发电的时候用光水库容量能输出5000度就算可以了。

因为抽水期间还有大量的辅机设备在耗电,电网送电过来还有降压损耗,而发电期间辅机设备同样在耗电,往电网供电同样有升压损耗。


抽水储能电站在国内兴起的原因是20年前的用电峰谷差距太大,白天火电满负荷不够用,晚上最低负荷还嫌多,而火电机组停机代价太大且启动时间太长,这导致火电机组在用电低谷无法停机,必须一直烧煤保证蒸汽循环,同时各种辅机设备也要大量的消耗电能(火电维持运行要消耗能量,大概占自身输出的4-8%)

火电机组机组运行还不能发电,这煤就白白烧了,于是就建了抽水储能电站,这样在用电低谷时间段的火电机组就不用空载运行了,富余的电量让抽水储能电站消耗掉,等用电高峰时抽水储能电站投入发电缓解供电压力。



本来抽水储能电站已经是门可罗雀的状态,随着光伏、风电的兴起又迎来了第二春。

比如说风电、光伏发电站受天气影响,每小时的电能输出在1000-10000度电之间来回跳动,这个时候就得有个水电站/火电站根据风电/光伏的波动来实时调控输出,不然会严重影响电源质量,但这个实在是太难了,于是有人想到了抽水储能电站。

比如说抽水储能电站的水库容量有10万立方,受风电/光伏的输出功率波动影响,抽水机往水库补水为1~999立方/分钟,而平均每小时补水量为20000立方,那么抽水储能电站就可以每小时消耗20000立方流量来进行发电。




名词解释~

电能质量:

1、当电网供大于需时电压上升电流变小,同时发电机组容易超速导致频率上升

2、当电网供小于需时电压下降电流增大,同时发电机组容易超负荷导致频率下降

形象解释:

1、4个人抬着花轿走刚刚好,如果变成8个人就太轻松了,以致于这8个人抬着花轿跑得飞快,把上面的新娘子给甩飞了。

2、4个人抬花轿变成2个人,这2个人抬得气喘吁吁的半天迈不了几步,干脆将花轿跟新娘子往路边一扔,直接罢工。


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当地居民就偷着乐去吧!




  

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