中國儲能網(wǎng)訊：4月11日，從浙江省慶元抽水蓄能電站預(yù)可行性研究報告審查會傳來好消息，慶元抽水蓄能電站預(yù)可研報告相關(guān)設(shè)計內(nèi)容通過評審，為項目開展后續(xù)可研設(shè)計和核準創(chuàng)造有利條件。
據(jù)了解，慶元抽水蓄能電站已納入國家《抽水蓄能中長期發(fā)展規(guī)劃（2021~2035）》。電站位于五大堡鄉(xiāng)和嶺頭境內(nèi)，距縣城約10公里，距擬接入的500kV麗西變約60公里。計劃安裝4臺300MW立軸可逆混流式水泵水輪機組，總裝機容量1200MW；設(shè)計年抽水電量22.4億kW.h，年發(fā)電量16.8億kW.h。工程靜態(tài)投資約65億元，單位千瓦造價5368元/千瓦，投運后將年節(jié)約標準煤31萬噸，減少CO2排放83萬噸。
抽水蓄能電站到底是什么樣的電站？抽水蓄能的原理是什么？抽水蓄能未來的發(fā)展愿景又是如何？本報為您詳細解讀。
抽水蓄能電站工作原理
抽水蓄能電站相當于特高壓清潔能源輸送的“蓄電池”，具有促進新能源消納，減少污染排放等優(yōu)點。它是利用電力負荷低谷時的電能抽水至上水庫，在電力負荷高峰期再放水至下水庫發(fā)電的水電站。將電網(wǎng)負荷低時的多余電能，轉(zhuǎn)變?yōu)殡娋W(wǎng)高峰時期的高價值電能，有力地保障電力系統(tǒng)安全。此外，因啟停靈活而成為保障電力系統(tǒng)調(diào)頻、調(diào)相、黑啟動等電網(wǎng)操作的首選電源，被稱為水電“皇冠上的明珠”。因而抽水蓄能電站既是電源點，又是電力用戶；并成為電網(wǎng)運行管理的重要工具，是確保電網(wǎng)安全、經(jīng)濟、穩(wěn)定生產(chǎn)的支柱。抽水蓄能電站有發(fā)電和抽水兩種主要運行方式，在兩種運行方式之間又有多種從一個工況轉(zhuǎn)到另一工況的運行。
正常的運行方式具有以下功能：
1.發(fā)電功能。常規(guī)水電站最主要的功能是發(fā)電，即向電力系統(tǒng)提供電能，通常的年利用時數(shù)較高，一般情況下為3000-5000h。蓄能電站本身不能向電力系統(tǒng)供應(yīng)電能，它只是將系統(tǒng)中其他電站的低谷電能和多余電能，通過抽水將水流的機械能變?yōu)閯菽?，存蓄于上水庫中，待到電網(wǎng)需要時放水發(fā)電。蓄能機組發(fā)電的年利用時數(shù)一般在800～1000h之間。蓄能電站的作用是實現(xiàn)電能在時間上的轉(zhuǎn)換。經(jīng)過抽水和發(fā)電兩種環(huán)節(jié)，它的綜合效率為75%左右。
2.調(diào)峰功能。具有日調(diào)節(jié)以上功能的常規(guī)水電站，通常在夜間負荷低谷時不發(fā)電，而將水量儲存于水庫中，待尖峰負荷時集中發(fā)電，即通常所謂帶尖峰運行。而蓄能電站是利用夜間低谷時其他電源（包括火電站、核電站和水電站）的多余電能，抽水至上水庫儲存起來，待尖峰負荷時發(fā)電。因此，蓄能電站抽水時相當于一個用電大戶，其作用是把日負荷曲線的低谷填平了，即實現(xiàn)“填谷”。“填谷”的作用使火電出力平衡，可降低煤耗，從而獲得節(jié)煤效益。蓄能電站同時可以使徑流式水電站原來要棄水的電能得到利用。
3.調(diào)頻功能。調(diào)頻功能又稱旋轉(zhuǎn)備用或負荷自動跟隨功能。常規(guī)水電站和蓄能電站都有調(diào)頻功能，但在負荷跟蹤速度（爬坡速度）和調(diào)頻容量變化幅度上蓄能電站更為有利。常規(guī)水電站自起動到滿載一般需數(shù)分鐘。而抽水蓄能機組在設(shè)計上就考慮了快速起動和快速負荷跟蹤的能力。現(xiàn)代大型蓄能機組可以在一兩分鐘之內(nèi)從靜止達到滿載，增加出力的速度可達每秒1萬kW，并能頻繁轉(zhuǎn)換工況。最突出的例子是英國的迪諾威克蓄能電站，其6臺300MW機組設(shè)計能力為每天起動3-6次；每天工況轉(zhuǎn)換40次；6臺機處于旋轉(zhuǎn)備用時可在10s達到全廠出力1320MW。
4.調(diào)相功能。調(diào)相運行的目的是為穩(wěn)定電網(wǎng)電壓，包括發(fā)出無功的調(diào)相運行方式和吸收無功的進相運行方式。常規(guī)水電機組的發(fā)電機功率因數(shù)為0.85～0.9，機組可以降低功率因數(shù)運行，多發(fā)無功，實現(xiàn)調(diào)相功能。抽水蓄能機組在設(shè)計上有更強的調(diào)相功能，無論在發(fā)電工況或在抽水工況，都可以實現(xiàn)調(diào)相和進相運行，并且可以在水輪機和水泵兩種旋轉(zhuǎn)方向進行，故其靈活性更大。另外，蓄能電站通常比常規(guī)水電站更靠近負荷中心，故其對穩(wěn)定系統(tǒng)電壓的作用要比常規(guī)水電機組更好。
5.事故備用功能。在電網(wǎng)發(fā)生故障和負荷快速增長時，要求有發(fā)電站能起緊急事故備用和負荷調(diào)整的作用，由于抽水蓄能電站快速靈活的運行特點，很容易實現(xiàn)這一功能。
6.黑啟動功能。黑啟動已成為事故后系統(tǒng)恢復(fù)正常運行的重要措施之一。提供黑啟動服務(wù)的關(guān)鍵是啟動電源，即具有黑啟動能力的機組，抽水蓄能電站可在無外界幫助的情況下，迅速自啟動，并通過輸電線路輸送啟動功率帶動其他機組，從而使電力系統(tǒng)在最短時間內(nèi)恢復(fù)供電能力。
7.作系統(tǒng)特殊負荷和保證特殊用電要求功能。由于抽水蓄能電站機組既可作為電源又可作為負荷，因此對電網(wǎng)調(diào)度組織功率特別方便簡易，同時還肩負著保證電網(wǎng)特殊用電的任務(wù)。
抽水蓄能中長期發(fā)展規(guī)劃
去年下半年，國家能源局發(fā)布《抽水蓄能中長期發(fā)展規(guī)劃（2021-2035年）》（以下簡稱《規(guī)劃》）?！兑?guī)劃》指出，當前我國正處于能源綠色低碳轉(zhuǎn)型發(fā)展的關(guān)鍵時期，風電、光伏發(fā)電等新能源大規(guī)模高比例發(fā)展，對調(diào)節(jié)電源的需求更加迫切，構(gòu)建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)對抽水蓄能發(fā)展提出更高要求。
《規(guī)劃》提出了堅持生態(tài)優(yōu)先、和諧共存，區(qū)域協(xié)調(diào)、合理布局，成熟先行、超前儲備，因地制宜、創(chuàng)新發(fā)展的基本原則。在全國范圍內(nèi)普查篩選抽水蓄能資源站點基礎(chǔ)上，建立了抽水蓄能中長期發(fā)展項目庫。對滿足規(guī)劃階段深度要求、條件成熟、不涉及生態(tài)保護紅線等環(huán)境制約因素的項目，按照應(yīng)納盡納的原則，作為重點實施項目，納入重點實施項目庫，此類項目總裝機規(guī)模4.21億千瓦；對滿足規(guī)劃階段深度要求，但可能涉及生態(tài)保護紅線等環(huán)境制約因素的項目，作為儲備項目，納入儲備項目庫，這些項目待落實相關(guān)條件、做好與生態(tài)保護紅線等環(huán)境制約因素避讓和銜接后，可滾動調(diào)整進入重點實施項目庫，此類項目總裝機規(guī)模3.05億千瓦。
《規(guī)劃》要求加快抽水蓄能電站核準建設(shè)，各省（區(qū)、市）能源主管部門根據(jù)中長期規(guī)劃，結(jié)合本地區(qū)實際情況，統(tǒng)籌電力系統(tǒng)需求、新能源發(fā)展等，按照能核盡核、能開盡開的原則，在規(guī)劃重點實施項目庫內(nèi)核準建設(shè)抽水蓄能電站。到2025年，抽水蓄能投產(chǎn)總規(guī)模較“十三五”翻一番，達到6200萬千瓦以上；到2030年，抽水蓄能投產(chǎn)總規(guī)模較“十四五”再翻一番，達到1.2億千瓦左右；到2035年，形成滿足新能源高比例大規(guī)模發(fā)展需求的，技術(shù)先進、管理優(yōu)質(zhì)、國際競爭力強的抽水蓄能現(xiàn)代化產(chǎn)業(yè)，培育形成一批抽水蓄能大型骨干企業(yè)。
《規(guī)劃》提出了抽水蓄能發(fā)展主要任務(wù)。一是做好資源站點保護，為抽水蓄能預(yù)留發(fā)展空間；二是加強規(guī)劃站點儲備和管理，滾動開展抽水蓄能站點資源普查和項目儲備工作；三是積極推進項目建設(shè)，加強項目優(yōu)化布局和工程建設(shè)管理；四是因地制宜開展中小型抽水蓄能建設(shè)，探索推進水電梯級融合改造，加強科技和裝備創(chuàng)新；五是建立行業(yè)監(jiān)測體系，按年度發(fā)布抽水蓄能發(fā)展報告。
《規(guī)劃》提出了落實好本輪規(guī)劃的要求。一是建立了滾動調(diào)整機制。對儲備項目庫中的項目，在落實相關(guān)條件、做好與生態(tài)保護紅線等環(huán)境制約因素避讓和銜接后，可調(diào)整進入重點實施項目庫。此外，各?。▍^(qū)、市）也可根據(jù)需要在不同五年計劃中前后調(diào)整項目。二是促進市場化發(fā)展。規(guī)劃提出研究簡化儲能新技術(shù)示范項目審批程序，穩(wěn)妥推進以招標、市場競價等方式確定抽水蓄能電站項目投資主體，鼓勵社會資本投資建設(shè)抽水蓄能。
