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抽蓄電站進擊 “風(fēng)光”愈好

作者:許天驕 來源:亮報 發(fā)布時間:2021-05-19 瀏覽:

中國儲能網(wǎng)訊:抽水蓄能電站是目前經(jīng)濟性最好的大規(guī)模儲能設(shè)施。為實現(xiàn)碳達(dá)峰碳中和目標(biāo),“十四五”時期,國家致力于構(gòu)建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng),亟須加快抽水蓄能建設(shè)步伐。日前,國家發(fā)展改革委出臺《關(guān)于進一步完善抽水蓄能價格形成機制的意見》,為抽水蓄能行業(yè)健康發(fā)展提供了政策保障。國家電網(wǎng)積極建設(shè)抽水蓄能電站,創(chuàng)新調(diào)度模式,多措并舉促進新能源消納,確保電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行,為經(jīng)濟社會發(fā)展提供強勁動能。

頻繁啟停,與“風(fēng)光”打“回合戰(zhàn)”

高山峽谷,碧波蕩漾。在綠水青山之間,一座座抽水蓄能電站點綴其中,引導(dǎo)著湍急的水流在高山之間靈活運轉(zhuǎn)。

作為目前最經(jīng)濟的大規(guī)模儲能方式,抽水蓄能電站被稱為水電“皇冠上的明珠”,具有調(diào)峰、調(diào)頻、調(diào)相、儲能、系統(tǒng)備用和黑啟動等六大功能。依托山體的落差,抽水蓄能電站建有上水庫和下水庫,當(dāng)用電低谷時,利用富余的電能將下水庫的水抽到上水庫儲存,到了用電高峰時,再將上水庫的水放下來,利用上下水庫之間的落差,沖擊水輪機,帶動機組發(fā)電,為千家萬戶送去清潔電能。

不久前,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)”。國家“十四五”規(guī)劃和2035年遠(yuǎn)景目標(biāo)綱要指出,要構(gòu)建現(xiàn)代能源體系,提升清潔能源消納和存儲能力。新能源具有間歇性、波動性等特點,未來新能源的大比例接入,意味著我國電力系統(tǒng)需要配備足夠的靈活調(diào)節(jié)電源和儲能設(shè)施,抽水蓄能電站將在電力系統(tǒng)中扮演越來越重要的角色。

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)步有序推進儲能項目試驗示范。國家電網(wǎng)有限公司提出“十四五”期間,力爭在新能源集中開發(fā)地區(qū)和電力負(fù)荷中心新增建設(shè)抽水蓄能電站裝機2000萬千瓦以上,投資規(guī)模超過1000億元。

抽水蓄能對促進新能源消納、構(gòu)建新型電力系統(tǒng)至關(guān)重要。中國電建集團北京勘測設(shè)計研究院有限公司董事長、中國水力發(fā)電工程學(xué)會電網(wǎng)調(diào)峰與抽水蓄能專業(yè)委員會秘書長郝榮國指出,抽水蓄能電站可有效促進大規(guī)模風(fēng)電和太陽能發(fā)電的并網(wǎng)消納,保障電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行,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。

在山西省五臺縣神西鄉(xiāng)西河村滹沱河畔,國網(wǎng)新源山西西龍池抽水蓄能電站是深山里的一道亮麗風(fēng)景線。在剛過去的“五一”假期,西龍池抽水蓄能電站運檢部主任朱慶龍與隨機波動的“風(fēng)、光”打了幾十個回合,順利完成了新能源消納任務(wù)。

“通常來說,山西省冬天風(fēng)大,夜間風(fēng)電消納較為困難。近年來,山西省新能源發(fā)展迅猛,光伏發(fā)電、風(fēng)電大比例提升。在‘五一’假期,山西省來風(fēng)大,光照條件好,新能源發(fā)電需求大,但假期用電負(fù)荷較低,需要抽水蓄能電站消納大量新能源?!敝鞈c龍講道,在“五一”假期,他們中午面臨光伏發(fā)電、風(fēng)電“合力大發(fā)”,晚間風(fēng)電大發(fā),新能源消納任務(wù)極其緊迫。僅5月1日當(dāng)天,他們便實現(xiàn)了抽水5臺次,發(fā)電7臺次。“電站的4臺機組全部運行,一刻也不敢停歇。”朱慶龍說,他們在假期之前已完成春季檢修,保證了機組的可靠有效出力。

“十三五”期間,山西省電源結(jié)構(gòu)進一步優(yōu)化,截至2020年年底,山西省發(fā)電裝機容量達(dá)到1.038億千瓦,新能源發(fā)電裝機容量為3282.7萬千瓦,占全省裝機容量的31.6%,占比較2015年年末提升20.39個百分點。

“目前山西電網(wǎng)只有西龍池這一座在運的抽水蓄能電站,難以滿足新能源的大規(guī)模發(fā)展需求?!敝鞈c龍談到,抽水蓄能電站一經(jīng)投運,受山體等周圍環(huán)境因素影響,幾乎不可能進行擴容改造,而新能源規(guī)模在持續(xù)增長,加快抽水蓄能電站建設(shè)步伐非常迫切。

一組數(shù)據(jù)顯示出抽水蓄能電站對促進新能源消納的關(guān)鍵作用。“五一”假期,國家電網(wǎng)充分發(fā)揮抽水蓄能作用,華北、華中、華東區(qū)域抽水蓄能機組抽水次數(shù)、發(fā)電次數(shù)及綜合利用小時均明顯增長,助力新能源利用率均達(dá)到95%以上(華東地區(qū)繼續(xù)保持全額消納)。尤其是華北區(qū)域,5月5日光伏發(fā)電日電力電量創(chuàng)歷史新高,達(dá)4323萬千瓦、3.4億千瓦時,抽蓄機組頻繁啟停,臺均抽水、發(fā)電次數(shù)為各區(qū)域最大,抽水次數(shù)、發(fā)電次數(shù)及綜合利用小時增幅分別達(dá)160.32%、95.77%、100.15%。

容量共享,不再是一地專屬“充電寶”

“趕快準(zhǔn)備好!機組馬上要頂上!”在與電網(wǎng)調(diào)度控制中心的溝通中,這句話經(jīng)常在朱慶龍的耳邊回蕩。

由于季節(jié)變化、節(jié)假日以及晝夜用電需求量的不同,用電存在高峰期和低谷期,電力峰谷差客觀存在。再加上間歇性、波動性較強的新能源大量并網(wǎng),電網(wǎng)系統(tǒng)需要強有力的調(diào)節(jié)電源與風(fēng)、光發(fā)電相配合,維持功率平衡,保持系統(tǒng)頻率穩(wěn)定,從而保障電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行。

“抽水蓄能機組在2~3分鐘內(nèi)便可以完成啟動,快速響應(yīng)電網(wǎng)需求,完成調(diào)峰任務(wù)?!敝鞈c龍介紹,抽水蓄能機組啟停迅速、工況轉(zhuǎn)變靈活,可以實現(xiàn)頂峰填谷、調(diào)頻調(diào)相、緊急事故備用,在快速跟蹤負(fù)荷、事故備用和保證電能質(zhì)量方面發(fā)揮著極其重要的作用,具有電網(wǎng)調(diào)峰的天然優(yōu)勢,被喻為電網(wǎng)的“調(diào)節(jié)器”“穩(wěn)壓器”和“蓄電池”。

抽水蓄能電站通過電網(wǎng)調(diào)度可以在更大范圍內(nèi)發(fā)揮作用。日前,國網(wǎng)華東分部率先探索出了抽水蓄能容量共享模式。針對滬皖電網(wǎng)新能源出力特性及互補需求,國網(wǎng)華東分部探索聯(lián)合調(diào)度模式,促成國網(wǎng)上海市電力公司與國網(wǎng)安徽省電力有限公司簽訂優(yōu)化調(diào)度框架協(xié)議,建立抽水蓄能容量共享模式,統(tǒng)籌調(diào)度抽水蓄能資源,保障電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行。

“滬皖電網(wǎng)具有很強的互補性,上海用電早高峰突出,而安徽用電晚高峰突出。由于調(diào)峰需求不同,兩個省可以共享抽水蓄能電站,靈活調(diào)節(jié)電網(wǎng)峰谷差?!眹W(wǎng)華東分部水電及新能源處副處長陸建宇解釋說,對于電網(wǎng)來說,優(yōu)質(zhì)的調(diào)節(jié)電源是稀缺資源。隨著新能源的大比例接入,電網(wǎng)對于優(yōu)質(zhì)調(diào)節(jié)電源的需求越來越大。抽水蓄能電站是優(yōu)質(zhì)的調(diào)節(jié)電源,可以增強電力系統(tǒng)的平衡調(diào)節(jié)能力,但并不是每個省都有條件建設(shè)。“上海的地勢條件不符合建設(shè)抽水蓄能電站的條件,但它臨近的安徽省具備條件,且雙方的電網(wǎng)調(diào)峰需求能夠完美錯開,那么大家就可以坐下來談一談,將有限的抽水蓄能電站資源優(yōu)勢最大化發(fā)揮出來。這種模式可以在全國更多區(qū)域推廣,保障大電網(wǎng)安全。”陸建宇說。

山西是中國重要的能源基地。近年來,山西積極推動清潔電力外送基地建設(shè),目前已形成“三交一直”特高壓外送通道格局,連接中國華北、華中、華東三大區(qū)域電網(wǎng)。電網(wǎng)頻率偏差影響客戶的供電質(zhì)量。特高壓輸電通道對電能質(zhì)量要求頗高,這也需要西龍池抽水蓄能電站充分發(fā)揮調(diào)節(jié)作用,保證電網(wǎng)頻率合格率。

在日常運行中,抽水蓄能機組啟停迅速、運行靈活可靠,能很好地適應(yīng)系統(tǒng)負(fù)荷急劇變化的趨勢,快速減少電網(wǎng)頻率偏差,提升供電質(zhì)量。5月4日7時32分至8時24分,應(yīng)華東電網(wǎng)調(diào)度控制中心要求,國網(wǎng)新源江蘇宜興抽水蓄能電站緊急啟動機組發(fā)電,持續(xù)52分鐘,將電網(wǎng)頻率成功拉回至正常水平。

隨著新能源發(fā)電占比升高,電網(wǎng)系統(tǒng)波動性、不確定性顯著增強,需要靈活電源根據(jù)系統(tǒng)調(diào)峰、調(diào)頻實際需要參與調(diào)節(jié)。“五一”假期,山西西龍池抽水蓄能電站、山東泰山抽水蓄能電站多次運行于抽水調(diào)相備用狀態(tài)(電動機狀態(tài)空轉(zhuǎn)),以便隨時響應(yīng)系統(tǒng)調(diào)峰需求。泰山抽水蓄能電站抽水調(diào)相備用55次(其中37次轉(zhuǎn)抽水),累計時長1204分鐘(單次平均22分鐘);西龍池抽水蓄能電站抽水調(diào)相備用8次,累計時長77分鐘。

市場調(diào)節(jié),健康發(fā)展有了更多保障

5月7日,國家發(fā)展改革委發(fā)布《關(guān)于進一步完善抽水蓄能價格形成機制的意見》(下稱《意見》)?!兑庖姟访鞔_以競爭性方式形成電量電價,將容量電價納入輸配電價回收,同時強化與電力市場建設(shè)發(fā)展的銜接,逐步推動抽水蓄能電站進入市場,著力提升電價形成機制的科學(xué)性、操作性和有效性,充分發(fā)揮電價信號作用。

這一消息引起業(yè)界廣泛關(guān)注,為抽水蓄能行業(yè)發(fā)展注入了強心劑。

“這真是盼望多年的好消息!”朱慶龍大學(xué)一畢業(yè)便來到了西龍池抽水蓄能電站,從一個“新兵”成長為經(jīng)驗豐富的“老人”,如今已摸爬滾打了14年?!?007年我剛工作時,西龍池抽水蓄能電站還在建設(shè)中,我看著它從投運到現(xiàn)在發(fā)展壯大,就像看著自己的孩子長大了似的?,F(xiàn)在國家出了這么好的政策,相信抽水蓄能電站能發(fā)揮更大的作用,吸引更多社會資本加入,取得更加長遠(yuǎn)健康的發(fā)展?!敝鞈c龍對未來充滿憧憬。

國網(wǎng)新源控股有限公司董事長、黨委書記侯清國表示,國家發(fā)改委及時完善了抽水蓄能價格形成機制,新機制明確了抽水蓄能在新型電力系統(tǒng)中的功能定位,將抽水蓄能電價納入輸配電價監(jiān)管,更加完善了公平合理的電力價格體系,為抽水蓄能電站加快發(fā)展、充分發(fā)揮綜合效益、助力實現(xiàn)碳達(dá)峰碳中和目標(biāo)創(chuàng)造了更加有利的條件。

價格機制是市場機制中最敏感、最有效的調(diào)節(jié)機制,價格的變動對整個社會經(jīng)濟活動有十分重要的影響?!安粩嗤晟瞥樾铍娬緝r格機制,打通電源、電網(wǎng)、用戶壁壘,可以實現(xiàn)多方共贏。”廈門大學(xué)中國能源政策研究院院長林伯強指出,隨著《意見》的出臺,以及今后高比例可再生能源接入,抽水蓄能電站發(fā)展需求將持續(xù)增長,投產(chǎn)規(guī)模將大幅提升。

去年12月,我國在氣候雄心峰會上提出,到2030年風(fēng)電、太陽能發(fā)電總裝機容量將達(dá)到12億千瓦以上。大量新能源并網(wǎng)要求電力系統(tǒng)具備更強的靈活調(diào)節(jié)能力。據(jù)統(tǒng)計,截至2020年年底,我國抽水蓄能電站總裝機規(guī)模達(dá)到3149萬千瓦,但僅占我國電源總裝機的1.43%,還無法滿足新能源快速發(fā)展和電網(wǎng)調(diào)峰調(diào)頻的需求。抽水蓄能電站作為重要的調(diào)節(jié)電源和儲能設(shè)施,發(fā)展需求非常迫切。

5月12日,一個好消息傳來,國網(wǎng)新源河北豐寧抽水蓄能電站順利通過上水庫蓄水驗收,為后續(xù)機組啟動調(diào)試奠定了堅實基礎(chǔ)。豐寧抽水蓄能電站總裝機360萬千瓦,是目前世界上在建裝機容量最大的抽水蓄能電站,是支撐服務(wù)北京2022年冬奧會全綠電供應(yīng)、保障張北柔直工程可靠運行、促進華北新能源有效消納的重要工程。據(jù)測算,豐寧抽水蓄能電站每年可消納過剩電能88億千瓦時,年發(fā)電量可達(dá)66.12億千瓦時,每年可節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤48.08萬噸,減少碳排放120萬噸,相當(dāng)于造林24萬多畝。

抽水蓄能的“黃金時代”已經(jīng)到來。預(yù)計“十四五”期間,我國抽水蓄能電站年度投產(chǎn)規(guī)模約在500萬~600萬千瓦,五年內(nèi)新開工規(guī)模在3000萬~4000萬千瓦。

未來,國家電網(wǎng)將加大開放合作力度,加快抽水蓄能發(fā)展,為建設(shè)以新能源為主體的新型電力系統(tǒng),助力實現(xiàn)碳達(dá)峰碳中和目標(biāo)作出更大貢獻(xiàn)。

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