對構建新型電力系統(tǒng)意義重大抽水蓄能奏響高速發(fā)展進行曲
“'十三五'期間，我國核準開工大型抽水蓄能電站約3300萬千瓦，到'十三五'期末抽蓄總裝機達3149萬千瓦，成為助力風電、光電等間歇性清潔能源大規(guī)模發(fā)展和穩(wěn)定上網(wǎng)、保障電網(wǎng)安全可靠運行的重要基礎設施。”在4月28日召開的水電行業(yè)盛會——2021中國水電發(fā)展論壇暨水力發(fā)電科學技術獎頒獎典禮上，中國水力發(fā)電工程學會理事長張野，對抽水蓄能電站的發(fā)展給予肯定。
不久前召開的中央財經(jīng)委員會第九次會議提出“構建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)”，這一改革方向?qū)τ陲L、光等可再生能源的發(fā)展帶來重大利好，與此同時也對電網(wǎng)的安全可靠穩(wěn)定運行提出了新的挑戰(zhàn)。素有“用水做成的巨型充電寶”之稱的抽水蓄能電站，憑借自身具備的調(diào)峰、填谷、調(diào)頻、調(diào)相、儲能等功能，成為保障電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行的重要路徑。構建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)，抽水蓄能正扮演著日益重要的角色?！?/p>
抽水蓄能電站重要性日益凸顯
4月19日，國家能源局印發(fā)《2021年能源工作指導意見》，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。從中可以窺見，貫徹落實碳達峰、碳中和戰(zhàn)略目標，構建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)，抽水蓄能電站的重要性正日益凸顯。
“今年，中央財經(jīng)委員會第九次會議提出要構建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)。展望未來，清潔能源仍將保持快速增長。”國家電網(wǎng)調(diào)度控制中心原副總工程師、中國水力發(fā)電工程學會水電與新能源專委會主任委員裴哲義指出，伴隨新能源高比例接入電力系統(tǒng)，電網(wǎng)將面臨著調(diào)節(jié)難度加大、電力可靠供應風險增大、系統(tǒng)抗干擾能力減低等挑戰(zhàn)。他認為，要解決上述挑戰(zhàn)，需要加快跨區(qū)域和能源互聯(lián)電網(wǎng)建設，加強電網(wǎng)系統(tǒng)靈活性建設，優(yōu)化電網(wǎng)調(diào)度運行。“可通過加快抽水蓄能電站建設等方式，增強電網(wǎng)系統(tǒng)的靈活性。”
“在所有儲能方式中，抽水蓄能經(jīng)過了幾十年的工程實踐檢驗，技術最為成熟，也最具經(jīng)濟性，具有大規(guī)模開發(fā)潛力。抽水蓄能電站將成為構建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)的重要組成部分。”中國電建集團北京勘測設計研究院有限公司（簡稱“北京院”）黨委書記、董事長，中國水力發(fā)電工程學會電網(wǎng)調(diào)峰與抽水蓄能專委會秘書長郝榮國進一步向本報記者解釋道，新能源的隨機性、波動性，決定了新能源并網(wǎng)規(guī)模越大，綜合平衡調(diào)節(jié)的需求就越大。研究表明，當系統(tǒng)新能源電量占比達到10%時，系統(tǒng)調(diào)節(jié)需求將隨新能源占比的提高而陡增。因此，為了保障電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行，需要配套大量的調(diào)節(jié)和儲能電源。而抽水蓄能電站就像一個“用水做成的巨型充電寶”，在電網(wǎng)負荷低谷時將電能轉(zhuǎn)化為水的勢能儲存起來，負荷高峰時再將水能轉(zhuǎn)化為電能，且具有啟停時間短、調(diào)節(jié)速度快的顯著優(yōu)勢，可在新型電力系統(tǒng)中發(fā)揮調(diào)峰、填谷、調(diào)頻、調(diào)相、儲能及事故備用等作用，促進大規(guī)模風電和太陽能發(fā)電的入網(wǎng)消納，保障電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行，助力我國早日實現(xiàn)碳達峰、碳中和目標。
牢牢掌握抽水蓄能核心技術
3月26日，北京院勘測設計的又一里程碑項目——豐寧抽水蓄能電站，首臺主進水閥順利完成吊裝就位，距離它正式投產(chǎn)運行承擔歷史性重任又邁進一步。
該電站位于河北省承德市豐寧滿族自治縣境內(nèi)，被譽為“水電重器”——總裝機容量3600兆瓦，具有周調(diào)節(jié)性能，安裝12臺單機容量300兆瓦的水泵水輪機，其中2臺為交勵磁變速機組，建成后將成為世界上最大的抽水蓄能電站。它還被稱為保障電網(wǎng)安全的“最后一根火柴”——將為2022年北京冬奧會和京津及冀北地區(qū)電網(wǎng)安全運行加裝穩(wěn)定器、調(diào)節(jié)器。同時，它還被稱為“超級充電寶”——每年可消納過剩電能88億千瓦時，年發(fā)電量66.12億千瓦時，年可節(jié)約標準煤48.08萬噸，可減少碳排放120萬噸，相當于造林24萬余畝。
北京院副總經(jīng)理嚴旭東介紹：“初步測算，該電站建成并網(wǎng)后，可增加電網(wǎng)對風電、太陽能等清潔能源的消納能力1000萬千瓦左右，將有力支撐'外電入冀'戰(zhàn)略實施，破解'三北'地區(qū)棄風、棄光困局，促進新能源產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，發(fā)揮出巨大的經(jīng)濟、社會和環(huán)境效益。”
作為最早涉足抽水蓄能電站領域的先行者，北京院創(chuàng)造了多個國內(nèi)或世界第一：崗南抽水蓄能電站，國內(nèi)首座安裝抽水蓄能機組的工程；十三陵抽水蓄能電站，國內(nèi)第一座上水庫采用鋼筋混凝土全庫盆防滲；瑯琊山抽水蓄能電站，第一個在巖溶地區(qū)修建非全庫盆防滲上水庫；張河灣抽水蓄能電站，國內(nèi)首次采用瀝青混凝土復式斷面進行上水庫全庫盆襯砌；西龍池抽水蓄能電站，國內(nèi)設計水頭最高并首次在嚴寒地區(qū)采用改性瀝青混凝土面板全庫盆防滲；文登抽水蓄能電站，國內(nèi)首次成功應用TBM隧洞掘進技術……從20世紀60年代至今，經(jīng)過50多年的積累，北京院掌握了抽水蓄能規(guī)劃、設計及工程總承包等一大批關鍵核心技術，建立了一整套技術標準體系，培養(yǎng)了一大批專業(yè)技術骨干人才，為我國抽水蓄能領域攻克“卡脖子”技術難題以及前沿技術創(chuàng)新奠定了基礎。
抽水蓄能電站建設步伐加快
豐寧抽水蓄能電站的大手筆之作，是我國加快開發(fā)大型抽水蓄能電站步伐的縮影。郝榮國分析認為，截至2020年底，我國抽水蓄能電站總裝機規(guī)模達到3149萬千瓦，但僅占我國電源總裝機的1.43%，占比偏低，仍無法滿足新能源快速發(fā)展的需求。未來在碳達峰、碳中和目標的引領下，我國抽水蓄能建設步伐還將進一步加快，發(fā)展前景十分廣闊。“'十四五'期間，我國將大力推動在建抽蓄電站按期投產(chǎn)，加快已納入規(guī)劃、條件成熟的抽蓄電站開工，加快被納入中長期發(fā)展規(guī)劃項目的前期工作。初步預計'十四五'期間抽水蓄能年度投產(chǎn)規(guī)模約500萬~600萬千瓦，五年內(nèi)新開工規(guī)模將在3000萬~4000萬千瓦。”
“不過，抽水蓄能電站加快發(fā)展步伐仍然面臨一些瓶頸。一方面，抽水蓄能電站電價機制尚不完善，抽水蓄能建設和運行成本無法通過合理電價機制向電源側和用戶側傳導，電網(wǎng)企業(yè)承擔壓力過大；另一方面，我國各行業(yè)規(guī)劃自成體系，未協(xié)調(diào)統(tǒng)一，致使不少優(yōu)越的抽水蓄能站址資源受生態(tài)紅線制約，限制了抽水蓄能電站站址選擇。”郝榮國指出，為促進抽水蓄能電站發(fā)展，要做好抽水蓄能電站科學規(guī)劃及合理布局，既要適度超前，也要科學合理，盡量壓低全社會用電成本。同時，隨著可再生能源裝機規(guī)模的增加，進而對國土資源的利用提出新要求，建議國家相關部門協(xié)同做好國土空間規(guī)劃，協(xié)調(diào)好可再生能源發(fā)展與國土資源利用及生態(tài)環(huán)境保護的關系，因地制宜探索研究劃定“新能源開發(fā)建設生態(tài)保護功能區(qū)”，保障我國抽水蓄能及可再生能源的開發(fā)建設。