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用水做成巨型充電寶!抽水蓄能奏響高速發(fā)展進(jìn)行曲

中國電力報發(fā)布時間:2021-05-08 11:50:57

對構(gòu)建新型電力系統(tǒng)意義重大抽水蓄能奏響高速發(fā)展進(jìn)行曲
“'十三五'期間,我國核準(zhǔn)開工大型抽水蓄能電站約3300萬千瓦,到'十三五'期末抽蓄總裝機(jī)達(dá)3149萬千瓦,成為助力風(fēng)電、光電等間歇性清潔能源大規(guī)模發(fā)展和穩(wěn)定上網(wǎng)、保障電網(wǎng)安全可靠運行的重要基礎(chǔ)設(shè)施?!痹?月28日召開的水電行業(yè)盛會——2021中國水電發(fā)展論壇暨水力發(fā)電科學(xué)技術(shù)獎頒獎典禮上,中國水力發(fā)電工程學(xué)會理事長張野,對抽水蓄能電站的發(fā)展給予肯定。
不久前召開的中央財經(jīng)委員會第九次會議提出“構(gòu)建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)”,這一改革方向?qū)τ陲L(fēng)、光等可再生能源的發(fā)展帶來重大利好,與此同時也對電網(wǎng)的安全可靠穩(wěn)定運行提出了新的挑戰(zhàn)。素有“用水做成的巨型充電寶”之稱的抽水蓄能電站,憑借自身具備的調(diào)峰、填谷、調(diào)頻、調(diào)相、儲能等功能,成為保障電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行的重要路徑。構(gòu)建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng),抽水蓄能正扮演著日益重要的角色。 

抽水蓄能電站重要性日益凸顯

4月19日,國家能源局印發(fā)《2021年能源工作指導(dǎo)意見》,明確提出開展全國新一輪抽水蓄能中長期規(guī)劃,穩(wěn)步有序推進(jìn)儲能項目試驗示范。從中可以窺見,貫徹落實碳達(dá)峰、碳中和戰(zhàn)略目標(biāo),構(gòu)建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng),抽水蓄能電站的重要性正日益凸顯。
“今年,中央財經(jīng)委員會第九次會議提出要構(gòu)建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)。展望未來,清潔能源仍將保持快速增長?!眹译娋W(wǎng)調(diào)度控制中心原副總工程師、中國水力發(fā)電工程學(xué)會水電與新能源專委會主任委員裴哲義指出,伴隨新能源高比例接入電力系統(tǒng),電網(wǎng)將面臨著調(diào)節(jié)難度加大、電力可靠供應(yīng)風(fēng)險增大、系統(tǒng)抗干擾能力減低等挑戰(zhàn)。他認(rèn)為,要解決上述挑戰(zhàn),需要加快跨區(qū)域和能源互聯(lián)電網(wǎng)建設(shè),加強(qiáng)電網(wǎng)系統(tǒng)靈活性建設(shè),優(yōu)化電網(wǎng)調(diào)度運行。“可通過加快抽水蓄能電站建設(shè)等方式,增強(qiáng)電網(wǎng)系統(tǒng)的靈活性?!?br/>“在所有儲能方式中,抽水蓄能經(jīng)過了幾十年的工程實踐檢驗,技術(shù)最為成熟,也最具經(jīng)濟(jì)性,具有大規(guī)模開發(fā)潛力。抽水蓄能電站將成為構(gòu)建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)的重要組成部分?!敝袊娊瘓F(tuán)北京勘測設(shè)計研究院有限公司(簡稱“北京院”)黨委書記、董事長,中國水力發(fā)電工程學(xué)會電網(wǎng)調(diào)峰與抽水蓄能專委會秘書長郝榮國進(jìn)一步向本報記者解釋道,新能源的隨機(jī)性、波動性,決定了新能源并網(wǎng)規(guī)模越大,綜合平衡調(diào)節(jié)的需求就越大。研究表明,當(dāng)系統(tǒng)新能源電量占比達(dá)到10%時,系統(tǒng)調(diào)節(jié)需求將隨新能源占比的提高而陡增。因此,為了保障電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行,需要配套大量的調(diào)節(jié)和儲能電源。而抽水蓄能電站就像一個“用水做成的巨型充電寶”,在電網(wǎng)負(fù)荷低谷時將電能轉(zhuǎn)化為水的勢能儲存起來,負(fù)荷高峰時再將水能轉(zhuǎn)化為電能,且具有啟停時間短、調(diào)節(jié)速度快的顯著優(yōu)勢,可在新型電力系統(tǒng)中發(fā)揮調(diào)峰、填谷、調(diào)頻、調(diào)相、儲能及事故備用等作用,促進(jìn)大規(guī)模風(fēng)電和太陽能發(fā)電的入網(wǎng)消納,保障電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行,助力我國早日實現(xiàn)碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)?!?/p>

牢牢掌握抽水蓄能核心技術(shù)

3月26日,北京院勘測設(shè)計的又一里程碑項目——豐寧抽水蓄能電站,首臺主進(jìn)水閥順利完成吊裝就位,距離它正式投產(chǎn)運行承擔(dān)歷史性重任又邁進(jìn)一步。
該電站位于河北省承德市豐寧滿族自治縣境內(nèi),被譽(yù)為“水電重器”——總裝機(jī)容量3600兆瓦,具有周調(diào)節(jié)性能,安裝12臺單機(jī)容量300兆瓦的水泵水輪機(jī),其中2臺為交勵磁變速機(jī)組,建成后將成為世界上最大的抽水蓄能電站。它還被稱為保障電網(wǎng)安全的“最后一根火柴”——將為2022年北京冬奧會和京津及冀北地區(qū)電網(wǎng)安全運行加裝穩(wěn)定器、調(diào)節(jié)器。同時,它還被稱為“超級充電寶”——每年可消納過剩電能88億千瓦時,年發(fā)電量66.12億千瓦時,年可節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤48.08萬噸,可減少碳排放120萬噸,相當(dāng)于造林24萬余畝。
北京院副總經(jīng)理嚴(yán)旭東介紹:“初步測算,該電站建成并網(wǎng)后,可增加電網(wǎng)對風(fēng)電、太陽能等清潔能源的消納能力1000萬千瓦左右,將有力支撐'外電入冀'戰(zhàn)略實施,破解'三北'地區(qū)棄風(fēng)、棄光困局,促進(jìn)新能源產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,發(fā)揮出巨大的經(jīng)濟(jì)、社會和環(huán)境效益?!?br/>作為最早涉足抽水蓄能電站領(lǐng)域的先行者,北京院創(chuàng)造了多個國內(nèi)或世界第一:崗南抽水蓄能電站,國內(nèi)首座安裝抽水蓄能機(jī)組的工程;十三陵抽水蓄能電站,國內(nèi)第一座上水庫采用鋼筋混凝土全庫盆防滲;瑯琊山抽水蓄能電站,第一個在巖溶地區(qū)修建非全庫盆防滲上水庫;張河灣抽水蓄能電站,國內(nèi)首次采用瀝青混凝土復(fù)式斷面進(jìn)行上水庫全庫盆襯砌;西龍池抽水蓄能電站,國內(nèi)設(shè)計水頭最高并首次在嚴(yán)寒地區(qū)采用改性瀝青混凝土面板全庫盆防滲;文登抽水蓄能電站,國內(nèi)首次成功應(yīng)用TBM隧洞掘進(jìn)技術(shù)……從20世紀(jì)60年代至今,經(jīng)過50多年的積累,北京院掌握了抽水蓄能規(guī)劃、設(shè)計及工程總承包等一大批關(guān)鍵核心技術(shù),建立了一整套技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系,培養(yǎng)了一大批專業(yè)技術(shù)骨干人才,為我國抽水蓄能領(lǐng)域攻克“卡脖子”技術(shù)難題以及前沿技術(shù)創(chuàng)新奠定了基礎(chǔ)。

抽水蓄能電站建設(shè)步伐加快

豐寧抽水蓄能電站的大手筆之作,是我國加快開發(fā)大型抽水蓄能電站步伐的縮影。郝榮國分析認(rèn)為,截至2020年底,我國抽水蓄能電站總裝機(jī)規(guī)模達(dá)到3149萬千瓦,但僅占我國電源總裝機(jī)的1.43%,占比偏低,仍無法滿足新能源快速發(fā)展的需求。未來在碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)的引領(lǐng)下,我國抽水蓄能建設(shè)步伐還將進(jìn)一步加快,發(fā)展前景十分廣闊?!?#39;十四五'期間,我國將大力推動在建抽蓄電站按期投產(chǎn),加快已納入規(guī)劃、條件成熟的抽蓄電站開工,加快被納入中長期發(fā)展規(guī)劃項目的前期工作。初步預(yù)計'十四五'期間抽水蓄能年度投產(chǎn)規(guī)模約500萬~600萬千瓦,五年內(nèi)新開工規(guī)模將在3000萬~4000萬千瓦?!?br/>“不過,抽水蓄能電站加快發(fā)展步伐仍然面臨一些瓶頸。一方面,抽水蓄能電站電價機(jī)制尚不完善,抽水蓄能建設(shè)和運行成本無法通過合理電價機(jī)制向電源側(cè)和用戶側(cè)傳導(dǎo),電網(wǎng)企業(yè)承擔(dān)壓力過大;另一方面,我國各行業(yè)規(guī)劃自成體系,未協(xié)調(diào)統(tǒng)一,致使不少優(yōu)越的抽水蓄能站址資源受生態(tài)紅線制約,限制了抽水蓄能電站站址選擇。”郝榮國指出,為促進(jìn)抽水蓄能電站發(fā)展,要做好抽水蓄能電站科學(xué)規(guī)劃及合理布局,既要適度超前,也要科學(xué)合理,盡量壓低全社會用電成本。同時,隨著可再生能源裝機(jī)規(guī)模的增加,進(jìn)而對國土資源的利用提出新要求,建議國家相關(guān)部門協(xié)同做好國土空間規(guī)劃,協(xié)調(diào)好可再生能源發(fā)展與國土資源利用及生態(tài)環(huán)境保護(hù)的關(guān)系,因地制宜探索研究劃定“新能源開發(fā)建設(shè)生態(tài)保護(hù)功能區(qū)”,保障我國抽水蓄能及可再生能源的開發(fā)建設(shè)。


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