中國儲能網(wǎng)訊：當前，中國正著力構(gòu)建清潔低碳、安全高效的新型能源體系。隨著風、光等新能源裝機規(guī)模和發(fā)電量比例的不斷上升，其波動性、間歇性與電網(wǎng)安全之間的矛盾也日益凸顯。
“針對風電、光伏發(fā)電等新能源間歇性、波動性和分散性問題，電力系統(tǒng)對調(diào)節(jié)電源的需求更加迫切。在諸多調(diào)節(jié)電源和儲能品種之中，抽水蓄能技術(shù)最成熟，壽命期長，綠色環(huán)保，迎來發(fā)展新機遇?！?月20日，在國際大壩委員會第28屆大會暨第93屆年會抽水蓄能電站發(fā)展與展望專題研討會上，中國工程院院士、中國電建首席科學(xué)家張宗亮介紹道，“作為當前最成熟、規(guī)模效益最顯著的大規(guī)模儲能方式，抽水蓄能電站是構(gòu)建新型電力系統(tǒng)的核心支撐，對可再生能源發(fā)展發(fā)揮著重要作用。”
電力系統(tǒng)的“壓艙石”
《抽水蓄能中長期發(fā)展規(guī)劃(2021—2035年)》明確，到2025年，抽水蓄能投產(chǎn)總規(guī)模6200萬千瓦以上；到2030年，投產(chǎn)總規(guī)模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)展的抽水蓄能現(xiàn)代化產(chǎn)業(yè)，全國抽水蓄能投產(chǎn)規(guī)模達到3億千瓦左右。
“從裝機容量11MW的中國首座抽水蓄能電站——崗南抽水蓄能電站，到裝機容量3600MW的全球最大抽水蓄能電站——豐寧抽水蓄能電站，中國抽水蓄能技術(shù)發(fā)展已躋身世界一流水平?！敝袊娊瘓F北京勘測設(shè)計研究院有限公司（以下簡稱“北京院”）黨委書記、董事長朱國金說。
朱國金表示，抽水蓄能是目前技術(shù)成熟可靠、最具大規(guī)模開發(fā)、經(jīng)濟高效的綠色儲能手段，抽蓄與風光等新能源聯(lián)合運行，能有效降低基地發(fā)電側(cè)的棄風和棄光率，維持電網(wǎng)穩(wěn)定運行。
從技術(shù)特性上來看，抽水蓄能、新能源與新型儲能之間存在多維度互補關(guān)系。“所謂多能互補本質(zhì)上是通過技術(shù)融合、模式創(chuàng)新、統(tǒng)籌優(yōu)化，構(gòu)建‘新能源+長時穩(wěn)基荷+短時快響應(yīng)’的立體調(diào)節(jié)體系，在技術(shù)融合方面構(gòu)建多時間尺度的調(diào)節(jié)能力：短時響應(yīng)通過飛輪、鋰電、液流等功率型新型儲能承擔秒級調(diào)頻，平抑風光出力波動；中時平衡通過抽水蓄能+壓縮空氣儲能聯(lián)合運行，解決日內(nèi)負荷峰谷差；氫儲能或重力儲能具有季節(jié)性調(diào)節(jié)能力，能夠發(fā)揮一定的長時保障作用?！敝袊娊瘓F北京勘測設(shè)計研究院有限公司總工程師王可解釋道。
與會專家普遍認為，隨著新能源產(chǎn)業(yè)跨越式發(fā)展與新型電力系統(tǒng)構(gòu)建進程提速，儲能作為關(guān)鍵調(diào)節(jié)性電源迎來重大發(fā)展機遇?！俺樗钅?新型儲能”協(xié)同發(fā)展模式將成為儲能行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的重要方向。據(jù)了解，該模式通過深度挖掘兩類儲能技術(shù)體系的互補特性，系統(tǒng)性提升多能互補協(xié)同效能，可為構(gòu)建清潔低碳、安全可控、高效互動的新型能源體系提供戰(zhàn)略性支撐。
“單一維度的技術(shù)創(chuàng)新已經(jīng)無法滿足新型電力系統(tǒng)的需求，必須建立跨領(lǐng)域的協(xié)同創(chuàng)新機制，實現(xiàn)多學(xué)科的交叉融合，推動電力市場機制改革與工程技術(shù)創(chuàng)新的協(xié)同促進。”中國電建集團北京勘測設(shè)計研究院有限公司黨委副書記、總經(jīng)理楊曉輝說，推動抽水蓄能與新型儲能融合發(fā)展，是能源系統(tǒng)向低碳化轉(zhuǎn)型的必然選擇，也是重塑能源治理格局的新路徑。這一融合的本質(zhì)，在于突破傳統(tǒng)儲能模式的約束，通過多維度儲能技術(shù)協(xié)同，實現(xiàn)電力系統(tǒng)從“單一調(diào)節(jié)”向“全譜域響應(yīng)”的躍遷。
作為電力系統(tǒng)的“壓艙石”，抽水蓄能承擔著基礎(chǔ)性、戰(zhàn)略性的調(diào)節(jié)任務(wù)，“抽水蓄能與新型儲能在新型電力系統(tǒng)中形成長時+短時、集中+分布的多層次儲能體系，共同支撐高比例新能源的穩(wěn)定運行和高效消納。隨著技術(shù)進步和市場機制的不斷完善，兩者的協(xié)同將更加緊密。”朱國金表示。
統(tǒng)籌技術(shù)融合與模式創(chuàng)新，是破解多能互補系統(tǒng)性挑戰(zhàn)的必由之路?！拔磥?，通過深化抽蓄+新能源+新型儲能的立體耦合，將為新型電力系統(tǒng)提供兼具經(jīng)濟性與可靠性的解決方案?！蓖蹩烧f。
此外，在“雙碳”目標下，電源轉(zhuǎn)型路徑整體呈現(xiàn)出清潔化發(fā)展的態(tài)勢，“抽水蓄能由傳統(tǒng)保障電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行向能源電力、經(jīng)濟社會多領(lǐng)域綜合效益發(fā)揮轉(zhuǎn)變，抽水蓄能電站將在規(guī)模化拉動經(jīng)濟發(fā)展和促進鄉(xiāng)村振興等方面發(fā)揮重要作用。”張宗亮說。
朱國金同時表示，政策支持是推動抽水蓄能產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展的重要因素。當前，行業(yè)發(fā)展亟需在電價機制、審批流程、標準規(guī)范等方面獲得更有力的政策保障，從而持續(xù)營造良好的發(fā)展環(huán)境，推動抽水蓄能業(yè)務(wù)高質(zhì)量發(fā)展。
突破“新技術(shù)”，構(gòu)建“抽水蓄能+”多元儲能矩陣
豐寧抽水蓄能電站，裝機3600MW，是世界最大的抽水蓄能電站，被譽為世界最大的“充電寶”和抽蓄領(lǐng)域的“百科全書”。它的單體地下廠房規(guī)模世界第一，洞室群規(guī)模世界第一。地下洞室工程地質(zhì)條件復(fù)雜，北京院通過對地下洞室群圍巖變形機理、破壞規(guī)律、巖錨梁錨桿受力特性及支護時機等進行深入研究，提出了相應(yīng)的加固措施，系統(tǒng)性攻克了復(fù)雜地質(zhì)條件下超大型地下洞室群變形控制技術(shù)問題。
遼寧清源抽水蓄能電站則聚焦嚴寒地區(qū)水庫冰情防控這一世界性難題，建立了水庫冰情數(shù)學(xué)模型，揭示了嚴寒地區(qū)水庫冰情生長消融演變規(guī)律，首創(chuàng)了考慮機組運行影響的最大冰厚和冰凍庫容計算方法，提出了水庫防冰害對策措施，研發(fā)了可壓縮型止水結(jié)構(gòu)、低溫高塑性有機硅密封填料及氟改性聚氨酯防冰拔材料，構(gòu)建了適應(yīng)嚴寒地區(qū)的鋼筋混凝土面板防滲設(shè)計體系。
“‘十四五’期間，我國新型儲能技術(shù)百花齊放，進入了多元化的高速發(fā)展時期。技術(shù)路線上覆蓋功率型、能量型、短時、長時等多種技術(shù)品類?！敝靽鸾榻B道。
我國抽水蓄能技術(shù)的發(fā)展可以追溯到20世紀60年代，從1968年我國第一座抽水蓄能電站——崗南抽水蓄能電站建設(shè)開始，經(jīng)歷了幾十年的工程實踐與技術(shù)沉淀。
“未來5到10年，我國抽水蓄能行業(yè)將迎來規(guī)模化、智能化和市場化發(fā)展的關(guān)鍵階段。”朱國金告訴《中國報道》記者，在“雙碳”目標和新型電力系統(tǒng)建設(shè)推動下，裝機容量將保持年均15%以上的高速增長，預(yù)計到2030年將突破1.2億千瓦。技術(shù)迭代將聚焦大容量機組、超高水頭、變速機組、智能化運維體系構(gòu)建，數(shù)字孿生、AI調(diào)度算法等技術(shù)應(yīng)用，將提升電站綜合效率至80%以上。機組設(shè)備國產(chǎn)化率可能從當前90%提升至100%，徹底突破核心控制系統(tǒng)“卡脖子”環(huán)節(jié)。
國際水電協(xié)會副首席執(zhí)行官巴勃羅·瓦爾韋德認為，在抽水蓄能智能化建設(shè)運營方面也將實現(xiàn)較大突破。人工智能正在推動抽水蓄能行業(yè)從“體驗驅(qū)動”向“數(shù)據(jù)智能”轉(zhuǎn)型，通過全過程的智能重構(gòu)，在效率、成本、安全保障等方面實現(xiàn)了全面突破，未來將進一步向無人化、環(huán)?；⑷蚧较虬l(fā)展。
在抽水蓄能產(chǎn)業(yè)發(fā)展進程中，中國電建可謂以重大工程實踐鑄就行業(yè)典范?！爸袊娊ㄔ竿魑粚＜乙坏?，共同探索破解發(fā)展難題?！敝袊娊h委副書記、總經(jīng)理王斌在會議致辭中表示，錨定“新定位”，強化抽水蓄能電站與風光基地、特高壓通道的協(xié)同規(guī)劃，深度融入新型電力系統(tǒng)。突破“新技術(shù)”，聚焦復(fù)雜地質(zhì)、超高水頭難題和前沿領(lǐng)域攻關(guān)，以技術(shù)創(chuàng)新與模式創(chuàng)新驅(qū)動行業(yè)發(fā)展推動“新融合”，構(gòu)建“抽水蓄能+”多元儲能矩陣，助力全球能源綠色發(fā)展。
與新型儲能技術(shù)協(xié)同發(fā)展，支撐全球綠色能源轉(zhuǎn)型
在全球能源結(jié)構(gòu)加速向可再生能源轉(zhuǎn)型的背景下，風電、光伏裝機規(guī)模持續(xù)上升，2023年全球可再生能源新增裝機占比達到86%。國際能源署預(yù)測，到2025年抽水蓄能等儲能技術(shù)將承擔全球35%的電網(wǎng)調(diào)節(jié)需求，市場規(guī)模突破4800億元，而2050年儲能需求將激增至當前數(shù)十倍。
數(shù)據(jù)顯示，中國作為全球最大抽水蓄能市場，截至2024年底裝機容量達5869萬千瓦，占全球總量的30%以上，連續(xù)8年穩(wěn)居世界第一。國內(nèi)規(guī)劃到2030年裝機達1.2億千瓦，年均增速15%，遠超全球3.7%的平均水平。
據(jù)了解，抽水蓄能憑借80%以上的能量轉(zhuǎn)化效率、50年以上超長使用年限，以及單站百萬千瓦級的調(diào)節(jié)能力，仍然是當前最經(jīng)濟的大規(guī)模儲能方案。它的度電成本僅是電化學(xué)儲能的1/3至1/2，而且，抽水蓄能電站能提供調(diào)頻調(diào)相、事故備用及黑啟動等輔助服務(wù)功能。
抽水蓄能行業(yè)是否已經(jīng)具備了“走出去”的潛力？在國際市場競爭中，該行業(yè)有哪些機遇和壁壘？“目前，中國已掌握700米級超高水頭機組國產(chǎn)化技術(shù)，并已實現(xiàn)400MW級變速抽蓄機組技術(shù)攻關(guān)。包括常規(guī)水電、抽水蓄能、新型儲能在內(nèi)的電力系統(tǒng)靈活調(diào)節(jié)資源和儲能設(shè)施，都將迎來良好的發(fā)展機遇和廣闊的增長空間?！敝靽鸶嬖V《中國報道》記者，然而，抽水蓄能技術(shù)在國際化發(fā)展進程中還是面臨很多現(xiàn)實挑戰(zhàn)。
在他看來，一方面，國標與歐美標準的差異和國產(chǎn)設(shè)備國際市場認可度限制，構(gòu)成了顯著的市場準入壁壘。另一方面，各國不斷強化的本地化率要求和地緣政治動蕩為跨國合作增添了不確定性。第三，新興市場抽水蓄能電價機制不健全、投資回收期較長等，阻礙了抽蓄行業(yè)盈利模式的發(fā)展。第四，生態(tài)環(huán)境影響評估也逐漸成為項目推進的關(guān)鍵制約因素。這些多維度的挑戰(zhàn)需要我們通過技術(shù)創(chuàng)新、國際合作和政策協(xié)調(diào)等方式系統(tǒng)性地突破。
“未來抽水蓄能將從‘電力配角’升級為‘能源轉(zhuǎn)型基石’?！敝靽鹫f，隨著中國技術(shù)標準向“一帶一路”國家輸出，通過中東歐調(diào)節(jié)電源缺口、東南亞新能源配套需求、非洲電網(wǎng)升級三大增量市場，抽水蓄能將與新型儲能技術(shù)協(xié)同發(fā)展，共同支撐全球綠色能源轉(zhuǎn)型。
國際大壩委員會主席米歇爾·利諾認為，當前我們正處在前所未有的重要階段，不確定性加劇，同時面臨氣候變化危機，人口持續(xù)增加，生活標準不斷提高，需要進一步提高蓄水能力。應(yīng)對挑戰(zhàn)，必須在全球范圍內(nèi)齊心協(xié)力采取前所未有的措施，向低碳經(jīng)濟和低碳生活方式轉(zhuǎn)型。應(yīng)建設(shè)新的大壩和水庫，扭轉(zhuǎn)人均蓄水量下降趨勢，并加快水電發(fā)展速度，大力發(fā)展抽水蓄能，促進可再生能源大規(guī)模并網(wǎng)。
據(jù)了解，截至目前，國際大壩委員會已發(fā)布三個世界宣言，即2008年發(fā)布的《世界宣言：非洲能源與大壩可持續(xù)發(fā)展》、2012年發(fā)布的《世界宣言：儲水設(shè)施與可持續(xù)發(fā)展》以及2019年發(fā)布了《世界宣言：大壩安全》。
