從北京驅(qū)車向北，出懷柔，進(jìn)入河北省承德市豐寧滿族自治縣境內(nèi)，連綿的群山和碧綠的河水交相輝映，使人應(yīng)接不暇。在南距北京市180公里、東南距承德市170公里處，世界在建最大抽水蓄能電站——河北豐寧抽水蓄能項(xiàng)目建設(shè)正緊鑼密鼓地推進(jìn)。3月26日，豐寧抽水蓄能電站首臺(tái)主進(jìn)水閥順利完成吊裝就位，意味著這座歷史性工程取得了新的進(jìn)展。
隨著我國能源轉(zhuǎn)型的推進(jìn)，抽水蓄能正扮演著日益重要的角色。中國電建集團(tuán)北京勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司（以下簡(jiǎn)稱“北京院”）黨委書記、董事長，中國水電工程學(xué)會(huì)電網(wǎng)調(diào)峰與抽水蓄能專委會(huì)秘書長郝榮國接受記者采訪時(shí)指出，抽水蓄能電站就像一個(gè)“用水做成的巨型充電寶”，在電網(wǎng)負(fù)荷低谷時(shí)將電能轉(zhuǎn)化為水的勢(shì)能儲(chǔ)存起來，負(fù)荷高峰時(shí)再將水能轉(zhuǎn)化為電能，在新型電力系統(tǒng)中發(fā)揮調(diào)峰、填谷、調(diào)頻、調(diào)相、儲(chǔ)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(yùn)行，助力我國早日實(shí)現(xiàn)“碳達(dá)峰”“碳中和”。
最優(yōu)儲(chǔ)能路
推動(dòng)區(qū)域綠色發(fā)展
隨著風(fēng)電和太陽能等可再生能源發(fā)電裝機(jī)占比的不斷提高，我國將形成以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)，而新能源的隨機(jī)性、波動(dòng)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(shí)，系統(tǒng)調(diào)節(jié)需求將隨新能源占比的提高而陡增?！焙聵s國表示，為了保障電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，需要大量的調(diào)節(jié)和儲(chǔ)能電源。
“在所有儲(chǔ)能方式中，抽水蓄能最成熟、最具經(jīng)濟(jì)性，具有大規(guī)模開發(fā)潛力?！焙聵s國告訴記者，抽水蓄能電站啟停時(shí)間短、調(diào)節(jié)速度快，在電力系統(tǒng)中可承擔(dān)調(diào)峰填谷、調(diào)頻調(diào)相和緊急事故備用等特殊功能，調(diào)峰填谷運(yùn)行具有雙倍調(diào)節(jié)能力，是技術(shù)成熟、運(yùn)行可靠且最經(jīng)濟(jì)的大規(guī)模調(diào)節(jié)電源和儲(chǔ)能電源。因此抽水蓄能是構(gòu)建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)的重要組成部分。
近年來，我國抽水蓄能建設(shè)進(jìn)程大幅提速，其中，豐寧項(xiàng)目是一座重要的“里程碑”。據(jù)北京院副總經(jīng)理嚴(yán)旭東介紹，豐寧抽水蓄能電站總裝機(jī)容量3600MW，具有周調(diào)節(jié)性能，安裝12臺(tái)單機(jī)容量300MW的水泵水輪機(jī)，其中2臺(tái)為交勵(lì)磁變速機(jī)組，建成后將成為世界上最大的抽水蓄能電站。電站總投資約184億元，可拉動(dòng)地方GDP約552億元～736億元，平均每年約50億元～66億元。
“豐寧抽水蓄能電站的供電范圍為京津及冀北電網(wǎng)，將和十三陵等先期建設(shè)的抽水蓄能電站及其他調(diào)峰電源一起，共同解決京津及冀北電網(wǎng)調(diào)峰能力不足，以及配合風(fēng)電和光伏等新能源上網(wǎng)消納等問題?！眹?yán)旭東說。同時(shí)，根據(jù)電網(wǎng)需求，電站還可承擔(dān)系統(tǒng)調(diào)頻調(diào)相、負(fù)荷備用和緊急事故備用等任務(wù)，維護(hù)電網(wǎng)安全、穩(wěn)定運(yùn)行。
“豐寧抽水蓄能項(xiàng)目有著巨大的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和環(huán)境效益?！眹?yán)旭東向記者表示，豐寧抽水蓄能電站施工期所需勞動(dòng)力平均人數(shù)3600人、高峰人數(shù)4600人，將顯著帶動(dòng)就業(yè)、投資和產(chǎn)業(yè)發(fā)展，并通過人口集聚拉動(dòng)消費(fèi)。同時(shí)，為工程建設(shè)服務(wù)，還將創(chuàng)造較大的交通、倉儲(chǔ)、餐飲住宿、旅游等第三產(chǎn)業(yè)勞動(dòng)力就業(yè)機(jī)會(huì)，提供各類就業(yè)崗位約4000余個(gè)。此外，電站建設(shè)可改善當(dāng)?shù)亟煌ê蜕罨A(chǔ)設(shè)施，使土地升值，還將提供大量的清潔能源，減少碳排放，環(huán)境效益顯著。
此外，根據(jù)初步研究成果，該電站建成并網(wǎng)后，可增加電網(wǎng)對(duì)風(fēng)電、太陽能等清潔能源的消納能力1000萬千瓦以上，將有力支撐“外電入冀”戰(zhàn)略實(shí)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?！巴瑫r(shí)，依托上下水庫形成美麗的景觀資源，使當(dāng)?shù)爻蔀槁糜蝿俚?，帶?dòng)當(dāng)?shù)厣虡I(yè)、旅游業(yè)配套發(fā)展，成為推動(dòng)區(qū)域綠色發(fā)展的重要抓手?！焙聵s國向記者表示。
砥礪五十載
“超級(jí)充電寶”作用凸顯
作為解決新能源消納問題的重要路徑，抽水蓄能的作用在近年來獲得了越來越多的重視?；厮菸覈樗钅馨l(fā)展的歷史，不難發(fā)現(xiàn)，我國對(duì)抽水蓄能的研究歷程已走過半個(gè)世紀(jì)。而早在20世紀(jì)90年代，抽水蓄能的標(biāo)志性項(xiàng)目已經(jīng)為我國經(jīng)濟(jì)社會(huì)帶來巨大效益。
公開資料顯示，在20世紀(jì)90年代初，正值北京嚴(yán)重缺電，高峰時(shí)缺近100萬千瓦，“拉閘限電”的現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生。為此，時(shí)任國務(wù)院總理李鵬曾發(fā)出“拉閘限電不得人心”的感嘆。面對(duì)高峰期電力的短缺，建立抽水蓄能電站的計(jì)劃逐漸提上日程。
1991年春，北方依然春寒料峭。著名的北京十三陵風(fēng)景區(qū)里，在時(shí)任國務(wù)院總理李鵬的見證下，十三陵抽水蓄能電站正式開工。盡管彼時(shí)，由于土建、防滲等工程經(jīng)驗(yàn)欠缺，加上當(dāng)?shù)厣絼?shì)陡峭、地質(zhì)條件復(fù)雜，工程建設(shè)中遇到不少技術(shù)困難，但設(shè)計(jì)和施工人員并沒有放慢項(xiàng)目推進(jìn)的步伐，從1992年3月上水庫主壩填筑完成，到1995年8月3日蓄水、1996年12月發(fā)電、1998年正式竣工，不到7年時(shí)間，這座歷史性工程就屹立在北京的西北郊，成為保障北京電網(wǎng)安全運(yùn)行的“最后一根火柴”。
從20世紀(jì)90年代的“十三陵”，到在建世界第一的“豐寧”，在我國抽水蓄能發(fā)展史上的一座座里程碑的背后，始終活躍著一支為項(xiàng)目勘測(cè)設(shè)計(jì)默默付出的隊(duì)伍——中國電建北京院?！氨本┰菏冀ㄓ?953年，是大型綜合性勘測(cè)設(shè)計(jì)研究單位，也是國內(nèi)最早從事抽水蓄能電站技術(shù)研究的勘測(cè)設(shè)計(jì)單位?！焙聵s國介紹說。
事實(shí)上，早在20世紀(jì)60年代，該院就成功設(shè)計(jì)了我國第一座抽水蓄能電站——河北崗南混合式抽水蓄能電站。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(jì)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。
郝榮國表示，迄今為止，在抽水蓄能電站規(guī)劃設(shè)計(jì)方面，北京院完成了東北華北7省區(qū)多輪次抽水蓄能規(guī)劃選點(diǎn)工作；擁有北方寒冷冰凍、多泥沙地區(qū)抽水蓄能電站勘測(cè)設(shè)計(jì)的技術(shù)經(jīng)驗(yàn)；掌握了瀝青混凝土和鋼筋混凝土面板全庫防滲設(shè)計(jì)以及巖溶地區(qū)水庫防滲設(shè)計(jì)，豎井式進(jìn)/出水口的水力設(shè)計(jì)、體型布置和大PD值高壓鋼岔管設(shè)計(jì)，復(fù)雜地質(zhì)條件下超大地下洞室的開挖支護(hù)設(shè)計(jì)和廠房防振動(dòng)設(shè)計(jì)，長斜井（深豎井）導(dǎo)井反井鉆機(jī)施工技術(shù)；開展了700m級(jí)和高水頭大容量抽水蓄能機(jī)組選型、機(jī)組穩(wěn)定性和輸水發(fā)電系統(tǒng)調(diào)節(jié)保證設(shè)計(jì)，大型交流勵(lì)磁變速抽水蓄能機(jī)組的系統(tǒng)需求和機(jī)組關(guān)鍵技術(shù)，TBM技術(shù)在抽水蓄能電站地下洞室中應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)等國際先進(jìn)技術(shù)的工程應(yīng)用研究。近兩年，還開展了利用礦洞/礦坑建設(shè)抽水蓄能的技術(shù)研究、全功率變頻機(jī)組在抽水蓄能中的應(yīng)用研究等并取得了突破性的成果。
與此同時(shí)，北京院還在抽水蓄能行業(yè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)方面不斷突破，主編完成了《抽水蓄能電站設(shè)計(jì)規(guī)范》《抽水蓄能電站經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)規(guī)范》等行業(yè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)以及《抽水蓄能電站工程技術(shù)》等專著，形成了一整套抽水蓄能電站勘測(cè)設(shè)計(jì)的核心技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和理論成果，代表著我國抽水蓄能電站建設(shè)的最高勘測(cè)設(shè)計(jì)水平。
郝榮國告訴記者，北京院在抽水蓄能領(lǐng)域創(chuàng)造了多個(gè)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(gè)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；西龍池大型抽水蓄能電站，國內(nèi)設(shè)計(jì)水頭最高和首座在嚴(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)；豐寧抽水蓄能電站，世界裝機(jī)規(guī)模最大且國內(nèi)首次安裝交勵(lì)磁變速機(jī)組……
在北京院等一大批研究、設(shè)計(jì)、施工團(tuán)隊(duì)的努力下，我國抽水蓄能發(fā)展日益發(fā)揮了應(yīng)急超級(jí)“充電寶”的作用，技術(shù)和規(guī)模不斷取得突破。目前，我國抽水蓄能電站裝機(jī)容量世界第一，未來抽水蓄能將繼續(xù)加快發(fā)展。我國抽水蓄能電站建設(shè)規(guī)模持續(xù)擴(kuò)大，目前在運(yùn)裝機(jī)3179萬千瓦、在建裝機(jī)5243萬千瓦，是全球抽水蓄能電站規(guī)模最大的國家，已建成投產(chǎn)的30余座電站運(yùn)行穩(wěn)定，在保障電力安全、推動(dòng)新能源健康發(fā)展中發(fā)揮了至關(guān)重要的作用。
助力碳中和
產(chǎn)業(yè)瓶頸亟須突破
雖然近年來我國抽水蓄能發(fā)展迅猛，裝機(jī)規(guī)模不斷擴(kuò)大，但截至目前，抽水蓄能占電源總裝機(jī)比重僅為1.4%，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。
郝榮國表示，“十四五”期間，我國將大力推動(dòng)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(xiàng)目的前期工作。初步預(yù)計(jì)，“十四五”期間抽水蓄能年度投產(chǎn)規(guī)模約500萬千瓦~600萬千瓦，5年內(nèi)新開工規(guī)模在3000萬千瓦~4000萬千瓦。
為實(shí)現(xiàn)“到2030年中國風(fēng)電、太陽能總裝機(jī)達(dá)到12億千瓦以上，非化石能源消費(fèi)占比達(dá)到25%左右”的總體目標(biāo)，抽水蓄能電站的建設(shè)規(guī)模需要不斷加大。不過，從目前來看，我國抽水蓄能電站的健康發(fā)展仍然存在一些瓶頸。郝榮國指出，一方面，抽水蓄能電站電價(jià)機(jī)制尚不完善，抽水蓄能建設(shè)和運(yùn)行成本無法通過合理電價(jià)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。
為此，郝榮國表示，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(huì)用電成本。同時(shí)，需要盡快出臺(tái)抽水蓄能電站電價(jià)政策，合理疏導(dǎo)抽水蓄能建設(shè)和運(yùn)行成本。他提出，進(jìn)一步完善抽水蓄能電站價(jià)格形成機(jī)制，積極推動(dòng)抽水蓄能電站參與電能量、輔助服務(wù)等競(jìng)爭(zhēng)性電力市場(chǎng)，通過市場(chǎng)回收成本、獲得收益。
隨著能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型和“碳達(dá)峰”“碳中和”目標(biāo)的提出，勢(shì)必要求風(fēng)電光伏及與之匹配的抽水蓄能電站的裝機(jī)規(guī)模增加，進(jìn)而對(duì)國土資源的利用提出新要求。郝榮國建議，國家相關(guān)部門需要協(xié)同做好國土空間規(guī)劃，協(xié)調(diào)好新能源和抽水蓄能發(fā)展與國土資源利用及生態(tài)環(huán)境保護(hù)的關(guān)系，因地制宜地探索研究劃出“新能源開發(fā)建設(shè)生態(tài)保護(hù)功能區(qū)”等方式，更好地解決發(fā)展和保護(hù)的關(guān)系，助力“雙碳目標(biāo)”的實(shí)現(xiàn)和能源結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)型。
來源：中國改革報(bào)《能源發(fā)展》周刊
