中國儲能網(wǎng)訊：2023年，在全國電力負荷屢創(chuàng)新高和新能源裝機占比持續(xù)增大的形勢下，抽水蓄能作為目前技術最成熟、經(jīng)濟性最優(yōu)、最具大規(guī)模開發(fā)條件的電力系統(tǒng)綠色低碳清潔靈活調(diào)節(jié)電源，在能源電力供應中的保障作用愈發(fā)凸顯。
2023年，粵港澳大灣區(qū)6座抽水蓄能電站的31臺機組啟動超過30000次，較2022年增長13.81%，發(fā)電電量112.61億千瓦時，首次突破100億千瓦時，較2022年增長27.36%，相當于514萬居民用戶一年的用電量。
運行控制提效，迅速響應電力系統(tǒng)的調(diào)度需求
走進南網(wǎng)儲能公司番禺生產(chǎn)基地的集控中心大廳，巨大電子屏醒目映入眼簾，顯示畫面星羅棋布，數(shù)據(jù)表圖整齊排列。2023年7月，在歷經(jīng)1500余張控制畫面開發(fā)、近14萬個數(shù)據(jù)測點配置、3100余個實時監(jiān)視信號采集、長達近8個月試運行后，我國首個抽水蓄能多廠站集控中心正式投運。
▲2023年7月，我國首個抽水蓄能多廠站集控中心——南網(wǎng)儲能公司集控中心投入正式運行
基于成熟的物聯(lián)網(wǎng)技術，該集控中心具備設備信息敏捷辨識、設備操作便捷防誤、值班職責機器替代等多項數(shù)字化功能。“集控中心實現(xiàn)對粵港澳大灣區(qū)全部抽水蓄能機組的遠程集中控制，控制效率為傳統(tǒng)模式的2至3倍”，南網(wǎng)儲能運行公司集控中心總經(jīng)理向鳴介紹。
目前，粵港澳大灣區(qū)抽水蓄能裝機規(guī)模達到968萬千瓦，接近全國抽水蓄能裝機總量的1/5。為保證抽水蓄能機組“開得起，調(diào)得出，停得下”，一項項技術管理舉措先后在南網(wǎng)儲能公司落地見效。
“黑啟動”是抽水蓄能電站六大功能之一，通過抽水蓄能機組自啟動、輸電線路充電、啟動其他發(fā)電機組、并網(wǎng)恢復發(fā)電能力等環(huán)節(jié)，可以在極端條件下快速給系統(tǒng)注入電力，迅速恢復電網(wǎng)。2023年2月至11月，粵港澳大灣區(qū)抽水蓄能電站的8次黑啟動試驗先后完成，順利實現(xiàn)了年度試驗目標。其中，梅州、廣州、陽江3座抽水蓄能電站首次開展了帶500千伏線路運行“黑啟動”試驗，更為真實地模擬了電網(wǎng)“全黑”的啟動條件。
▲2023年9月5日，梅州抽水蓄能電站“黑啟動”工況下充電的承龍站500kV梅承甲線穩(wěn)定運行
達四個半小時，標志著粵港澳大灣區(qū)首次帶500kV線路運行抽水蓄能“黑啟動”試驗圓滿成功
管理模式上，2023年7月起，南網(wǎng)儲能公司實現(xiàn)了粵港澳大灣區(qū)六座抽蓄電站的“7×24小時”全面應急值班管理，由運行人員直接承擔全部日常應急與常規(guī)故障處理，應急效率大幅提升。7月26日，在6座抽水蓄能電站的有力支撐下，南方五省區(qū)抽水蓄能日發(fā)電量首次突破5000萬千瓦時。
關鍵技術可控，有力提高產(chǎn)業(yè)鏈供應鏈安全性
針對產(chǎn)業(yè)鏈的痛點、卡點、堵點，集成各類創(chuàng)新資源，開展關鍵核心技術攻關，能夠凸顯創(chuàng)新對產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展的有效支撐。
2022年5月，梅州、陽江兩座抽水蓄能電站全面投產(chǎn)發(fā)電。在2023年首個“完整運行年”里，兩座抽水蓄能電站均收獲了關鍵技術可控的優(yōu)異“成績單”。
抽水蓄能機組成套開關是抽水蓄能電站的關鍵機電設備之一，技術性能和可靠性要求高，設計制造難度大，此前一直被國外極少數(shù)公司壟斷，被稱為我國抽水蓄能機組主機設備的“最后一塊短板”。
2023年6月10至11日，我國電氣領域的30余位專家學者從全國各地奔赴粵港澳大灣區(qū)，參加由中國機械工業(yè)聯(lián)合會組織的“國產(chǎn)抽水蓄能機組成套開關設備”產(chǎn)品鑒定會，實地考察安裝在梅州抽水蓄能電站4號機組的首套開關運行情況。經(jīng)過嚴格評審，委員專家們給出了“綜合性能指標達到國際領先水平，可以批量生產(chǎn)并在抽水蓄能電站推廣應用”的鑒定意見。這標志著由產(chǎn)業(yè)鏈業(yè)主方南網(wǎng)儲能公司和供貨商西開電氣聯(lián)合開展的科技攻關取得實質性成功。
▲2022年5月，“國產(chǎn)抽水蓄能機組成套開關設備”在梅州抽水蓄能電站進行了首套設備的工程化應用
高水頭、大容量是世界抽水蓄能機組發(fā)展的主要方向，能夠有效降低工程造價，提高電站綜合效益。陽江抽水蓄能電站是我國超高水頭超大容量抽水蓄能機組設計制造自主化的重點依托工程，也是國內(nèi)在運單機容量最大的抽水蓄能電站。2023年5至7月，在電站投運滿周年之際，一系列成果鑒定會密集召開。經(jīng)鑒定，該電站機組研制、系統(tǒng)設計、水道建設三項關鍵技術均達到國際領先水平，表明我國在超高水頭超大容量抽水蓄能工程領域實現(xiàn)了高水平的科技自立自強。
同樣是攻克“卡脖子”難題，截至2023年12月底，南網(wǎng)儲能公司自主研制的我國首套抽水蓄能成套核心控制系統(tǒng)安全啟動超過2400次、累計運行時長超過21600小時。
抽水蓄能核心控制系統(tǒng)由計算機監(jiān)控、調(diào)速、勵磁、繼電保護等四大系統(tǒng)組成，被喻為抽水蓄能電站的“大腦”。而在以前，這套系統(tǒng)的關鍵部件依賴進口，核心功能優(yōu)化存在“盲區(qū)”。2021年2月起，南方電網(wǎng)選取廣州、惠州兩座抽水蓄能電站為平臺，同時開展四大系統(tǒng)的“元件級”國產(chǎn)化設備研制工作。近三年來，研發(fā)團隊先后完成了元件比選適配、技術功能研發(fā)、控制邏輯優(yōu)化、調(diào)試試驗等工作。整套系統(tǒng)關鍵技術達到國際領先水平，算法高效、功能完備，完成四大系統(tǒng)的“元件級”國產(chǎn)化替代工作，實現(xiàn)重大技術創(chuàng)新40項，21項技術填補國內(nèi)空白。
▲2023年2月，我國首套國產(chǎn)化抽水蓄能調(diào)速器系統(tǒng)在南網(wǎng)儲能廣州抽水蓄能電站投入使用
數(shù)據(jù)分析賦能，大力推進人工巡檢的機器替代
當前，以大數(shù)據(jù)、云計算、人工智能等技術為主導的新質生產(chǎn)力正在抽水蓄能領域加快形成。2023年4月，我國首個抽水蓄能人工智能數(shù)據(jù)分析平臺在粵港澳大灣區(qū)上線運行?！敖柚髷?shù)據(jù)分析平臺，我們能夠足不出戶地掌握設備健康狀況，實現(xiàn)90%人工巡檢的機器替代，科學減少機組停電檢修時間，每年可創(chuàng)造經(jīng)濟效益約1760萬元”，南網(wǎng)儲能修試公司自動化檢修部總經(jīng)理楊銘軒說到。
▲2023年4月，我國首個大規(guī)模抽水蓄能人工智能數(shù)據(jù)分析平臺——南方電網(wǎng)抽水蓄能人工智能數(shù)據(jù)分析平臺XS-1000D投入運行
平臺上線運行后，南網(wǎng)儲能公司深化人工智能應用的步伐未曾停滯。數(shù)據(jù)質量持續(xù)提升，原達到“秒級”數(shù)據(jù)在線分析提升到“毫秒級”；算法中臺全面重構，利用機器學習算法智能自動更新數(shù)據(jù)評價規(guī)則；新增多類組態(tài)運算算子，結合量測模型服務實現(xiàn)算法批量布置；利用機器學習算法訓練溫度趨勢、同期時間等場景模型，形成全業(yè)態(tài)智能分析能力；業(yè)數(shù)持續(xù)深度融合，基于算法體系實現(xiàn)數(shù)據(jù)自動巡檢、設備狀態(tài)報告自動生成、缺陷隱患自動分析預判……2023年，南網(wǎng)儲能公司累計提前預判設備缺陷隱患50余起。
兩庫之水奔涌，機組飛速轉動，朵朵水花點亮南粵大地萬家燈火的故事在不停書寫。“十四五”期間，粵港澳大灣區(qū)預計新增4000萬千瓦風光新能源并網(wǎng)，抽水蓄能電站將繼續(xù)助力新能源電力穩(wěn)定消納。
