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抽蓄电站进击 “风光”愈好

作者:许天骄 来源:亮报 发布时间:2021-05-19 浏览:
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优德88手机中文版讯:抽水蓄能电站是目前经济性最好的大规模储能设施。为实现碳达峰碳中和目标,“十四五”时期,国家致力于构建以新能源为主体的新型电力系统,亟须加快抽水蓄能建设步伐。日前,国家发展改革委出台《关于进一步完善抽水蓄能价格形成机制的意见》,为抽水蓄能行业健康发展提供了政策保障。国家电网积极建设抽水蓄能电站,创新调度模式,多措并举促进新能源消纳,确保电网安全稳定运行,为经济社会发展提供强劲动能。

频繁启停,与“风光”打“回合战”

高山峡谷,碧波荡漾。在绿水青山之间,一座座抽水蓄能电站点缀其中,引导着湍急的水流在高山之间灵活运转。

作为目前最经济的大规模储能方式,抽水蓄能电站被称为水电“皇冠上的明珠”,具有调峰,调频,调相,储能,系统备用和黑启动等六大功能。依托山体的落差,抽水蓄能电站建有上水库和下水库,当用电低谷时,利用富余的电能将下水库的水抽到上水库储存,到了用电高峰时,再将上水库的水放下来,利用上下水库之间的落差,冲击水轮机,带动机组发电,为千家万户送去清洁电能。

不久前,中央财经委员会第九次会议提出“构建以新能源为主体的新型电力系统”。国家“十四五”规划和2035年远景目标纲要指出,要构建现代能源体系,提升清洁能源消纳和存储能力。新能源具有间歇性,波动性等特点,未来新能源的大比例接入,意味着我国电力系统需要配备足够的灵活调节电源和储能设施,抽水蓄能电站将在电力系统中扮演越来越重要的角色。

4月19日,国家能源局印发《2021年能源工作指导意见》,明确提出开展全国新一轮抽水蓄能中长期规划,稳步有序推进储能项目试验示范。国家电网有限公司提出“十四五”期间,力争在新能源集中开发地区和电力负荷中心新增建设抽水蓄能电站装机2000万千瓦以上,投资规模超过1000亿元。

抽水蓄能对促进新能源消纳,构建新型电力系统至关重要。中国电建集团北京勘测设计研究院有限公司董事长,中国水力发电工程学会电网调峰与抽水蓄能专业委员会秘书长郝荣国指出,抽水蓄能电站可有效促进大规模风电和太阳能发电的并网消纳,保障电力系统安全稳定运行,是构建以新能源为主体的新型电力系统的重要组成部分。

在山西省五台县神西乡西河村滹沱河畔,国网新源山西西龙池抽水蓄能电站是深山里的一道亮丽风景线。在刚过去的“五一”假期,西龙池抽水蓄能电站运检部主任朱庆龙与随机波动的“风,光”打了几十个回合,顺利完成了新能源消纳任务。

“通常来说,山西省冬天风大,夜间风电消纳较为困难。近年来,山西省新能源发展迅猛,光伏发电,风电大比例提升。在‘五一’假期,山西省来风大,光照条件好,新能源发电需求大,但假期用电负荷较低,需要抽水蓄能电站消纳大量新能源。”朱庆龙讲道,在“五一”假期,他们中午面临光伏发电,风电“合力大发”,晚间风电大发,新能源消纳任务极其紧迫。仅5月1日当天,他们便实现了抽水5台次,发电7台次。“电站的4台机组全部运行,一刻也不敢停歇。”朱庆龙说,他们在假期之前已完成春季检修,保证了机组的可靠有效出力。

“十三五”期间,山西省电源结构进一步优化,截至2020年年底,山西省发电装机容量达到1.038亿千瓦,新能源发电装机容量为3282.7万千瓦,占全省装机容量的31.6%,占比较2015年年末提升20.39个百分点。

“目前山西电网只有西龙池这一座在运的抽水蓄能电站,难以满足新能源的大规模发展需求。”朱庆龙谈到,抽水蓄能电站一经投运,受山体等周围环境因素影响,几乎不可能进行扩容改造,而新能源规模在持续增长,加快抽水蓄能电站建设步伐非常迫切。

一组数据显示出抽水蓄能电站对促进新能源消纳的关键作用。“五一”假期,国家电网充分发挥抽水蓄能作用,华北,华中,华东区域抽水蓄能机组抽水次数,发电次数及综合利用小时均明显增长,助力新能源利用率均达到95%以上(华东地区继续保持全额消纳)。尤其是华北区域,5月5日光伏发电日电力电量创历史新高,达4323万千瓦,3.4亿千瓦时,抽蓄机组频繁启停,台均抽水,发电次数为各区域最大,抽水次数,发电次数及综合利用小时增幅分别达160.32%,95.77%,100.15%。

容量共享,不再是一地专属“充电宝”

“赶快准备好!机组马上要顶上!”在与电网调度控制中心的沟通中,这句话经常在朱庆龙的耳边回荡。

由于季节变化,节假日以及昼夜用电需求量的不同,用电存在高峰期和低谷期,电力峰谷差客观存在。再加上间歇性,波动性较强的新能源大量并网,电网系统需要强有力的调节电源与风,光发电相配合,维持功率平衡,保持系统频率稳定,从而保障电力系统安全稳定运行。

“抽水蓄能机组在2~3分钟内便可以完成启动,快速响应电网需求,完成调峰任务。”朱庆龙介绍,抽水蓄能机组启停迅速,工况转变灵活,可以实现顶峰填谷,调频调相,紧急事故备用,在快速跟踪负荷,事故备用和保证电能质量方面发挥着极其重要的作用,具有电网调峰的天然优势,被喻为电网的“调节器”“稳压器”和“蓄电池”。

抽水蓄能电站通过电网调度可以在更大范围内发挥作用。日前,国网华东分部率先探索出了抽水蓄能容量共享模式。针对沪皖电网新能源出力特性及互补需求,国网华东分部探索联合调度模式,促成国网上海市电力公司与国网安徽省电力有限公司签订优化调度框架协议,建立抽水蓄能容量共享模式,统筹调度抽水蓄能资源,保障电网安全稳定运行。

“沪皖电网具有很强的互补性,上海用电早高峰突出,而安徽用电晚高峰突出。由于调峰需求不同,两个省可以共享抽水蓄能电站,灵活调节电网峰谷差。”国网华东分部水电及新能源处副处长陆建宇解释说,对于电网来说,优质的调节电源是稀缺资源。随着新能源的大比例接入,电网对于优质调节电源的需求越来越大。抽水蓄能电站是优质的调节电源,可以增强电力系统的平衡调节能力,但并不是每个省都有条件建设。“上海的地势条件不符合建设抽水蓄能电站的条件,但它临近的安徽省具备条件,且双方的电网调峰需求能够完美错开,那么大家就可以坐下来谈一谈,将有限的抽水蓄能电站资源优势最大化发挥出来。这种模式可以在全国更多区域推广,保障大电网安全。”陆建宇说。

山西是中国重要的能源基地。近年来,山西积极推动清洁电力外送基地建设,目前已形成“三交一直”特高压外送通道格局,连接中国华北,华中,华东三大区域电网。电网频率偏差影响客户的供电质量。特高压输电通道对电能质量要求颇高,这也需要西龙池抽水蓄能电站充分发挥调节作用,保证电网频率合格率。

在日常运行中,抽水蓄能机组启停迅速,运行灵活可靠,能很好地适应系统负荷急剧变化的趋势,快速减少电网频率偏差,提升供电质量。5月4日7时32分至8时24分,应华东电网调度控制中心要求,国网新源江苏宜兴抽水蓄能电站紧急启动机组发电,持续52分钟,将电网频率成功拉回至正常水平。

随着新能源发电占比升高,电网系统波动性,不确定性显著增强,需要灵活电源根据系统调峰,调频实际需要参与调节。“五一”假期,山西西龙池抽水蓄能电站,山东泰山抽水蓄能电站多次运行于抽水调相备用状态(电动机状态空转),以便随时响应系统调峰需求。泰山抽水蓄能电站抽水调相备用55次(其中37次转抽水),累计时长1204分钟(单次平均22分钟);西龙池抽水蓄能电站抽水调相备用8次,累计时长77分钟。

市场调节,健康发展有了更多保障

5月7日,国家发展改革委发布《关于进一步完善抽水蓄能价格形成机制的意见》(下称《意见》)。《意见》明确以竞争性方式形成电量电价,将容量电价纳入输配电价回收,同时强化与电力市场建设发展的衔接,逐步推动抽水蓄能电站进入市场,着力提升电价形成机制的科学性,操作性和有效性,充分发挥电价信号作用。

这一消息引起业界广泛关注,为抽水蓄能行业发展注入了强心剂。

“这真是盼望多年的好消息!”朱庆龙大学一毕业便来到了西龙池抽水蓄能电站,从一个“新兵”成长为经验丰富的“老人”,如今已摸爬滚打了14年。“2007年我刚工作时,西龙池抽水蓄能电站还在建设中,我看着它从投运到现在发展壮大,就像看着自己的孩子长大了似的。现在国家出了这么好的政策,相信抽水蓄能电站能发挥更大的作用,吸引更多社会资本加入,取得更加长远健康的发展。”朱庆龙对未来充满憧憬。

国网新源控股有限公司董事长,党委书记侯清国表示,国家发改委及时完善了抽水蓄能价格形成机制,新机制明确了抽水蓄能在新型电力系统中的功能定位,将抽水蓄能电价纳入输配电价监管,更加完善了公平合理的电力价格体系,为抽水蓄能电站加快发展,充分发挥综合效益,助力实现碳达峰碳中和目标创造了更加有利的条件。

价格机制是市场机制中最敏感,最有效的调节机制,价格的变动对整个社会经济活动有十分重要的影响。“不断完善抽蓄电站价格机制,打通电源,电网,用户壁垒,可以实现多方共赢。”厦门大学中国能源政策研究院院长林伯强指出,随着《意见》的出台,以及今后高比例可再生能源接入,抽水蓄能电站发展需求将持续增长,投产规模将大幅提升。

去年12月,我国在气候雄心峰会上提出,到2030年风电,太阳能发电总装机容量将达到12亿千瓦以上。大量新能源并网要求电力系统具备更强的灵活调节能力。据统计,截至2020年年底,我国抽水蓄能电站总装机规模达到3149万千瓦,但仅占我国电源总装机的1.43%,还无法满足新能源快速发展和电网调峰调频的需求。抽水蓄能电站作为重要的调节电源和储能设施,发展需求非常迫切。

5月12日,一个好消息传来,国网新源河北丰宁抽水蓄能电站顺利通过上水库蓄水验收,为后续机组启动调试奠定了坚实基础。丰宁抽水蓄能电站总装机360万千瓦,是目前世界上在建装机容量最大的抽水蓄能电站,是支撑服务北京2022年冬奥会全绿电供应,保障张北柔直工程可靠运行,促进华北新能源有效消纳的重要工程。据测算,丰宁抽水蓄能电站每年可消纳过剩电能88亿千瓦时,年发电量可达66.12亿千瓦时,每年可节约标准煤48.08万吨,减少碳排放120万吨,相当于造林24万多亩。

抽水蓄能的“黄金时代”已经到来。预计“十四五”期间,我国抽水蓄能电站年度投产规模约在500万~600万千瓦,五年内新开工规模在3000万~4000万千瓦。

未来,国家电网将加大开放合作力度,加快抽水蓄能发展,为建设以新能源为主体的新型电力系统,助力实现碳达峰碳中和目标作出更大贡献。

关键字:抽水蓄能电站

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