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用水做成巨型充电宝!抽水蓄能奏响高速发展进行曲
来源:中国电力报 时间:2021-05-07 字体:[ ]

对构建新型电力系统意义重大抽水蓄能奏响高速发展进行曲
“'十三五'期间,我国核准开工大型抽水蓄能电站约3300万千瓦,到'十三五'期末抽蓄总装机达3149万千瓦,成为助力风电、光电等间歇性清洁能源大规模发展和稳定上网、保障电网安全可靠运行的重要基础设施。”在4月28日召开的水电行业盛会——2021中国水电发展论坛暨水力发电科学技术奖颁奖典礼上,中国水力发电工程学会理事长张野,对抽水蓄能电站的发展给予肯定。
不久前召开的中央财经委员会第九次会议提出“构建以新能源为主体的新型电力系统”,这一改革方向对于风、光等可再生能源的发展带来重大利好,与此同时也对电网的安全可靠稳定运行提出了新的挑战。素有“用水做成的巨型充电宝”之称的抽水蓄能电站,凭借自身具备的调峰、填谷、调频、调相、储能等功能,成为保障电力系统安全稳定运行的重要路径。构建以新能源为主体的新型电力系统,抽水蓄能正扮演着日益重要的角色。 

抽水蓄能电站重要性日益凸显

4月19日,国家能源局印发《2021年能源工作指导意见》,明确提出开展全国新一轮抽水蓄能中长期规划,稳步有序推进储能项目试验示范。从中可以窥见,贯彻落实碳达峰、碳中和战略目标,构建以新能源为主体的新型电力系统,抽水蓄能电站的重要性正日益凸显。
“今年,中央财经委员会第九次会议提出要构建以新能源为主体的新型电力系统。展望未来,清洁能源仍将保持快速增长。”国家电网调度控制中心原副总工程师、中国水力发电工程学会水电与新能源专委会主任委员裴哲义指出,伴随新能源高比例接入电力系统,电网将面临着调节难度加大、电力可靠供应风险增大、系统抗干扰能力减低等挑战。他认为,要解决上述挑战,需要加快跨区域和能源互联电网建设,加强电网系统灵活性建设,优化电网调度运行。“可通过加快抽水蓄能电站建设等方式,增强电网系统的灵活性。”
“在所有储能方式中,抽水蓄能经过了几十年的工程实践检验,技术最为成熟,也最具经济性,具有大规模开发潜力。抽水蓄能电站将成为构建以新能源为主体的新型电力系统的重要组成部分。”中国电建集团北京勘测设计研究院有限公司(简称“北京院”)党委书记、董事长,中国水力发电工程学会电网调峰与抽水蓄能专委会秘书长郝荣国进一步向本报记者解释道,新能源的随机性、波动性,决定了新能源并网规模越大,综合平衡调节的需求就越大。研究表明,当系统新能源电量占比达到10%时,系统调节需求将随新能源占比的提高而陡增。因此,为了保障电力系统的安全稳定运行,需要配套大量的调节和储能电源。而抽水蓄能电站就像一个“用水做成的巨型充电宝”,在电网负荷低谷时将电能转化为水的势能储存起来,负荷高峰时再将水能转化为电能,且具有启停时间短、调节速度快的显著优势,可在新型电力系统中发挥调峰、填谷、调频、调相、储能及事故备用等作用,促进大规模风电和太阳能发电的入网消纳,保障电力系统安全稳定运行,助力我国早日实现碳达峰、碳中和目标。 

牢牢掌握抽水蓄能核心技术

3月26日,北京院勘测设计的又一里程碑项目——丰宁抽水蓄能电站,首台主进水阀顺利完成吊装就位,距离它正式投产运行承担历史性重任又迈进一步。
该电站位于河北省承德市丰宁满族自治县境内,被誉为“水电重器”——总装机容量3600兆瓦,具有周调节性能,安装12台单机容量300兆瓦的水泵水轮机,其中2台为交励磁变速机组,建成后将成为世界上最大的抽水蓄能电站。它还被称为保障电网安全的“最后一根火柴”——将为2022年北京冬奥会和京津及冀北地区电网安全运行加装稳定器、调节器。同时,它还被称为“超级充电宝”——每年可消纳过剩电能88亿千瓦时,年发电量66.12亿千瓦时,年可节约标准煤48.08万吨,可减少碳排放120万吨,相当于造林24万余亩。
北京院副总经理严旭东介绍:“初步测算,该电站建成并网后,可增加电网对风电、太阳能等清洁能源的消纳能力1000万千瓦左右,将有力支撑'外电入冀'战略实施,破解'三北'地区弃风、弃光困局,促进新能源产业的发展,发挥出巨大的经济、社会和环境效益。”
作为最早涉足抽水蓄能电站领域的先行者,北京院创造了多个国内或世界第一:岗南抽水蓄能电站,国内首座安装抽水蓄能机组的工程;十三陵抽水蓄能电站,国内第一座上水库采用钢筋混凝土全库盆防渗;琅琊山抽水蓄能电站,第一个在岩溶地区修建非全库盆防渗上水库;张河湾抽水蓄能电站,国内首次采用沥青混凝土复式断面进行上水库全库盆衬砌;西龙池抽水蓄能电站,国内设计水头最高并首次在严寒地区采用改性沥青混凝土面板全库盆防渗;文登抽水蓄能电站,国内首次成功应用TBM隧洞掘进技术……从20世纪60年代至今,经过50多年的积累,北京院掌握了抽水蓄能规划、设计及工程总承包等一大批关键核心技术,建立了一整套技术标准体系,培养了一大批专业技术骨干人才,为我国抽水蓄能领域攻克“卡脖子”技术难题以及前沿技术创新奠定了基础。

抽水蓄能电站建设步伐加快

丰宁抽水蓄能电站的大手笔之作,是我国加快开发大型抽水蓄能电站步伐的缩影。郝荣国分析认为,截至2020年底,我国抽水蓄能电站总装机规模达到3149万千瓦,但仅占我国电源总装机的1.43%,占比偏低,仍无法满足新能源快速发展的需求。未来在碳达峰、碳中和目标的引领下,我国抽水蓄能建设步伐还将进一步加快,发展前景十分广阔。“'十四五'期间,我国将大力推动在建抽蓄电站按期投产,加快已纳入规划、条件成熟的抽蓄电站开工,加快被纳入中长期发展规划项目的前期工作。初步预计'十四五'期间抽水蓄能年度投产规模约500万~600万千瓦,五年内新开工规模将在3000万~4000万千瓦。”
“不过,抽水蓄能电站加快发展步伐仍然面临一些瓶颈。一方面,抽水蓄能电站电价机制尚不完善,抽水蓄能建设和运行成本无法通过合理电价机制向电源侧和用户侧传导,电网企业承担压力过大;另一方面,我国各行业规划自成体系,未协调统一,致使不少优越的抽水蓄能站址资源受生态红线制约,限制了抽水蓄能电站站址选择。”郝荣国指出,为促进抽水蓄能电站发展,要做好抽水蓄能电站科学规划及合理布局,既要适度超前,也要科学合理,尽量压低全社会用电成本。同时,随着可再生能源装机规模的增加,进而对国土资源的利用提出新要求,建议国家相关部门协同做好国土空间规划,协调好可再生能源发展与国土资源利用及生态环境保护的关系,因地制宜探索研究划定“新能源开发建设生态保护功能区”,保障我国抽水蓄能及可再生能源的开发建设。


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