中國儲能網訊：廣東省長達4114公里的海岸線以外，蘊藏著豐富的海洋資源。這不僅為海上光伏建設提供了條件，也使近海的海水抽水蓄能開發(fā)成為可能。
海上光伏，是指在海面上建設的光伏電站。作為太陽能的一種新型利用方式，海上光伏具有無碳排放、土地占用少、易與其他產業(yè)相結合等特點，其開發(fā)有利于優(yōu)化能源消費結構。
抽水蓄能則是當前技術最成熟、經濟性最優(yōu)、最具大規(guī)模開發(fā)條件的一種儲能技術。一般的抽水蓄能電站，需要建設上、下兩個水庫，在電力負荷低谷時，利用電能抽水至上水庫，在電力負荷高峰期，再放水至下水庫發(fā)電，以此實現(xiàn)電能的儲存和靈活調節(jié)。
而海水抽水蓄能，則是將大海作為抽水蓄能的下游水庫。此項技術具有前瞻性，目前已在國內形成一系列難題攻關成果和關鍵技術突破。
如果將海水抽水蓄能與海上光伏相結合，由單一投資主體開展統(tǒng)一規(guī)劃、設計、建設、運營，實現(xiàn)能源互補和統(tǒng)一調度，既能在電力生產環(huán)節(jié)實現(xiàn)零碳排放，也可通過抽水蓄能來解決光伏電源的不均衡和不穩(wěn)定問題。
對海水抽水蓄能與海上光伏一體化進行研究與探索，是綜合衡量以下三方面條件的選擇：
其一，是廣東省海上光伏的發(fā)展趨勢和開發(fā)潛力。
當前，我國東南沿海省份紛紛將發(fā)展光伏的目光投向廣闊的海洋。2022年以來，山東、浙江等省份先后出臺政策文件，推動海上光伏規(guī)?；l(fā)展。例如，山東省于2022年7月發(fā)布《山東省海上光伏建設工程行動方案》，明確了統(tǒng)籌推進海上光伏規(guī)?；⒓s化、協(xié)同化發(fā)展，打造雙千萬千瓦級海上光伏基地的目標和任務。
在國家“雙碳”目標指引下，廣東省也于2022年印發(fā)了《關于完整準確全面貫徹新發(fā)展理念 推進碳達峰碳中和工作的實施意見》，標志著廣東“雙碳”新征程全面開啟。同時，廣東省海岸線漫長，開發(fā)海上光伏開發(fā)潛力巨大、前景廣闊。
其二，是新能源配置儲能的大環(huán)境。
海上光伏前景向好，其調節(jié)與消納問題也備受關注。受太陽光照時間影響，光伏電站一般在7時30分到16時30分有上網電量。云層削弱太陽輻射時，光伏出力可能大幅下降。如遇陰雨天氣，光伏也可能無法發(fā)電。
為適應新能源占比逐漸提高的新型電力系統(tǒng)建設，解決光伏等新能源發(fā)電不均衡、不穩(wěn)定的問題，全國已有多個省份出臺儲能配套政策，所要求的配置比例基本不低于10%，配置時間大部分為連續(xù)儲能時長2小時以上。
抽水蓄能技術成熟、經濟性優(yōu)，且具備大規(guī)模開發(fā)條件。但廣東省已有的抽水蓄能電站，與海岸線的距離均在50千米及以上，在空間上遠離海上光伏，因此無法與海上光伏耦合成為一體化項目。
而將海上光伏與海水抽水蓄能一體化考慮后，在有太陽輻射的條件下，光伏向電網供電時，抽水蓄能出于電網調峰的考慮，也向電網供電；受天氣影響，光伏出力大幅下降或無法發(fā)電時，抽水蓄能可以繼續(xù)提供部分出力。這樣，就能有效改善獨立光伏項目發(fā)電的不均衡和不穩(wěn)定問題。
其三，是廣東省海水抽水蓄能的開發(fā)潛力。
國家能源局于2017年4月發(fā)布《海水抽水蓄能電站資源普查成果》，對我國海水抽水蓄能電站資源情況進行了摸查，包括近海站點和島嶼站點。
從地域分布看，廣東省是全國海水抽水蓄能資源最豐富的省份之一，有57個資源站點。其中，近海站點31個，規(guī)劃裝機容量達10.15吉瓦，開發(fā)潛力很大。
而針對海水抽水蓄能工程中需要解決的難題、關鍵技術和設備，國內已取得一系列突破。
在機組研發(fā)方面，中國已實現(xiàn)了300兆瓦、400兆瓦抽水蓄能機組的國產化，并且已對10兆瓦的海水水泵水輪機進行了水力開發(fā)和模型試驗，預計在適當研發(fā)后，可以實現(xiàn)300兆瓦和400兆瓦海水水泵水輪機的國產化。
對于海洋環(huán)境帶來的海水腐蝕、生物附著、庫水滲漏、臺風及鹽霧影響等特殊問題，國內也有相關研究成果，包括國家重點研發(fā)計劃項目《海水抽水蓄能電站前瞻技術研究》等。
隨著國內對海水抽水蓄能難題的研究和關鍵技術的突破，在廣東省開展海上光伏和海水抽蓄一體化，是現(xiàn)實條件下一個較好的選擇。
一體化需要考慮的主要邊界條件包括：
一是由單一投資主體開展統(tǒng)一規(guī)劃、設計、建設、運營，實現(xiàn)能源互補和統(tǒng)一調度。
二是海水抽水蓄能抽水電價按燃煤發(fā)電基準價的75%執(zhí)行，發(fā)電時按平價上網考慮（目前廣東省燃煤電廠上網標桿電價為0.453元/千瓦時）。
三是海上光伏在白天發(fā)電，而海水抽水蓄能主要承擔頂峰發(fā)電、低谷調峰和備用的功能。
四是海上光伏用海，與海水抽水蓄能用地用海在位置上接近，海水抽水蓄能的陸上配電裝置可公用。
在以上邊界條件下，電源投資、建設和運營將更多地交由電力市場參與主體決策和負責，當一體化項目實現(xiàn)正向收益，并達到一定的投資回報率時，將有效推動一體化項目落地和規(guī)模化發(fā)展。
基于工程實踐，并考慮以上邊界條件，對海水抽水蓄能與海上光伏一體化項目的經濟性進行測算得出，在抽水蓄能容量一定的情況下，光伏裝機規(guī)模越大，越有利于投資回報率向純光伏項目靠攏?；谄絻r上網的情況，一體化項目暫時還無法達到商業(yè)化投資的經濟性要求。但隨著一體化項目中各部分成本下降，一體化的經濟性將會有一定程度的提高，進而對電力市場參與主體形成有效的吸引力。
因此，在廣東省開展海水抽水蓄能與海上光伏一體化項目，可以較好地解決光伏電源的不均衡性和不穩(wěn)定性，也具備一定的經濟性，有利于“雙碳”目標的實現(xiàn)。
我們有理由期待，海洋可再生能源產業(yè)將與海洋經濟協(xié)同發(fā)展，通過技術和商業(yè)模式的持續(xù)創(chuàng)新，不斷為廣東全面建設海洋強省提供清潔高效的能源解決方案，為粵港澳大灣區(qū)高質量發(fā)展提供澎湃動力。
本文摘錄整理自《南方能源建設》學術期刊刊發(fā)的論文《海水抽水蓄能與海上光伏一體化發(fā)電技術及經濟性分析》，作者為中國能源建設集團廣東省電力設計研究院有限公司副總工程師。
