巨型充電寶 電網穩定器
黨(dang) 的二十大報告提出,“加快規劃建設新型能源體(ti) 係”。作為(wei) 構建新型能源體(ti) 係的重要技術和基礎裝備,抽水蓄能和以電化學儲(chu) 能、壓縮空氣儲(chu) 能等為(wei) 代表的新型儲(chu) 能技術,為(wei) 實現碳達峰碳中和目標提供了重要支撐,同時也推動了國內(nei) 能源行業(ye) 的轉型升級。
儲(chu) 能的意義(yi) 是什麽(me) ,技術原理如何,未來又該怎樣發展?為(wei) 回答這些問題,本版今日推出“經濟聚焦·一線看儲(chu) 能”係列報道,跟隨記者的腳步,來到河北豐(feng) 寧、江蘇常州、山東(dong) 滕州等地,關(guan) 注不同儲(chu) 能技術在當地的應用和發展,同時采訪行業(ye) 專(zhuan) 家等相關(guan) 人士,探討儲(chu) 能行業(ye) 的發展態勢。
——編 者
京北200公裏,發源於(yu) 河北豐(feng) 寧滿族自治縣的灤河,穿越連綿起伏的燕山山脈,流淌而下,蘊含巨大能量。上世紀90年代,當地便在此攔河築壩,建設水庫,蓄水發電。
而今,在該水庫上方的崇山峻嶺中,又修建起另一個(ge) 上水庫。上下兩(liang) 個(ge) 水庫落差400多米。以水為(wei) 介,升降間電能、勢能互相轉化,既消納了張北地區輸送的富餘(yu) 風光綠電,又維護了電網安全運行,宛如一個(ge) 巨大的“充電寶”。
這便是由我國自主設計建設、世界裝機容量最大的抽水蓄能電站——國網新源河北豐(feng) 寧抽水蓄能電站。該電站於(yu) 2013年開工建設,設計建設12台30萬(wan) 千瓦機組,總裝機容量達360萬(wan) 千瓦。2022年12月16日,豐(feng) 寧抽水蓄能電站8號機組正式投產(chan) 發電,目前電站共計7台機組投產(chan) 。
抽水蓄能電站如何運轉、發揮怎樣作用、擁有哪些優(you) 勢?記者近日走訪豐(feng) 寧,一探究竟。
如何儲(chu) 能?
向上抽水蓄能,向下放水發電
驅車來到豐(feng) 寧抽水蓄能電站的上水庫,隻見四周蒼茫逶迤、群峰環抱。這裏海拔超過1500米,是目之所及的最高處。
“上水庫所在的這片山穀就像一個(ge) 天然水盆,且上下庫間距和高差適中,可謂得天獨厚。”國網新源河北豐(feng) 寧抽水蓄能有限公司副總經理吳培枝說。
然而,四下觀察,記者心生疑問:上水庫地處高處,既沒有上遊來水河道,也沒有下遊出水河道,隻是孤零零的一座庫盆,水從(cong) 何處來,又去往何處?
吳培枝指向水庫下方說:“山體(ti) 深處修建了6條雙向水道,直徑約7米,連接上下水庫。上水庫通過水道向上抽水,也反過來向下水庫放水,如此往複,實現蓄能和發電。”
驅車下山,行至一座巨大的山門。大門緩緩打開,隻見一條巨大的通道向下延伸,向內(nei) 行駛一段,方才豁然開朗。地下廠房長400多米、寬25米、內(nei) 高50多米,建於(yu) 6條雙向水道上方。在廠房中央,一排白色圓頂形機組一字排開,連接地下輸水係統,這正是整座抽水蓄能電站的關(guan) 鍵——12台30萬(wan) 千瓦可逆式水泵水輪機發電電動機組。
“抽水時用電驅動水泵,發電時則由勢能推動水輪機發電,一台機組兼具抽水和發電功能。”吳培枝介紹。
正在此時,在廠房頂部中控室內(nei) ,電站運營部負責人接到電網調度的指令,坐在電腦前啟動機組放水發電,機組附近的地板出現些許震動。“機組可以在5分鍾內(nei) 由滿負荷抽水轉變為(wei) 滿負荷發電。相較傳(chuan) 統大型水電站,豐(feng) 寧抽水蓄能電站水泵水輪機葉片扁平且較小,輸水管道窄且流速快。”吳培枝解釋。
不過,管道窄,如果遇到砂石、木頭等雜物,豈不是容易阻塞水道甚至損傷(shang) 葉片?
原來,流經下水庫時,灤河河水會(hui) 先被導入建設好的月牙形河穀進行沉澱。每逢枯水期,還會(hui) 對沉澱的泥沙及樹障進行清理。“不僅(jin) 保障了蓄能係統安全運行,還改善了灤河水環境。”吳培枝說。
有何作用?
保障電網安全,減少棄風棄光
“抽水蓄能是在電力係統負荷低穀時,利用電網的富餘(yu) 電力將水從(cong) 下水庫抽到上水庫儲(chu) 存起來;在負荷高峰時,將上水庫儲(chu) 存的水放到下水庫進行發電,從(cong) 而調解供需矛盾。”國網新源河北豐(feng) 寧抽水蓄能有限公司黨(dang) 委書(shu) 記、董事長何一純說,抽水蓄能具有調峰、調頻、調相、儲(chu) 能係統備用等功能,是現代電力係統重要的穩壓器、調節器和存儲(chu) 器。
“春節期間,華北電網負荷低穀持續時間較長,在豐(feng) 寧抽水蓄能電站7台已投運機組全部運行的情況下,國網華北分部調度控製中心緊急調用第八台調試機組抽水啟動5次,電站總出力最高達240萬(wan) 千瓦,有效保障了春節期間電網安全運行。”國網新源河北豐(feng) 寧抽水蓄能有限公司運行部負責人趙日升說。
除此之外,有效減少棄風棄光也是豐(feng) 寧抽水蓄能電站的一大本領。
北京冬奧會(hui) 、冬殘奧會(hui) 期間,張家口地區的風電、光伏電能被源源不斷地輸送到各個(ge) 場館。然而,風能、太陽能等新能源受到自然因素影響,呈現隨機性與(yu) 波動性。“冬奧會(hui) 開幕式及很多賽事在夜間舉(ju) 行,那個(ge) 時間沒有陽光,風力也不穩定,需要通過放水發電,保障冬奧場館穩定運行。等到用電負荷小、風力大的時候,又可以抽水蓄能。”何一純介紹。
作為(wei) 張北柔性直流電網的重要環節,豐(feng) 寧抽水蓄能電站幫助其將張家口地區的清潔電能輸送到各個(ge) 冬奧場館,助力實現100%綠電供應。據統計,2022年北京冬奧會(hui) 、冬殘奧會(hui) 期間,豐(feng) 寧抽水蓄能電站投運的1號、10號機組共抽水啟動107次、發電啟動94次,消納新能源1.15億(yi) 千瓦時、發電8300萬(wan) 千瓦時。
據估計,2024年豐(feng) 寧抽水蓄能電站完全建成投產(chan) 後,每年將節省標煤量48萬(wan) 噸,減少二氧化碳排放130萬(wan) 噸,推動華北地區的能源清潔低碳轉型。
前景怎樣?
規模快速擴大,管理有待完善
隨著風電、光伏發電的大規模開發,為(wei) 緩解風光發電與(yu) 用電負荷的不匹配、降低棄風棄光率,近年來國內(nei) 不少省份在風電、光伏發電項目開發建設申報方案中,被要求“配套建設一定比例的儲(chu) 能設施或提供相應的調峰能力”。“特別是在遠距離傳(chuan) 輸的特高壓線路中,建設適當規模的抽水蓄能電站,可以充分發揮其獨有的快速反應特性,有效防範故障風險,防止事故擴大和係統崩潰。”趙日升說。
中國電力建設集團有限公司黨(dang) 委書(shu) 記、董事長丁焰章表示,發展抽水蓄能,提升電力係統靈活調節能力,是構建以新能源為(wei) 主體(ti) 的新型電力係統的關(guan) 鍵手段,有利於(yu) 保障傳(chuan) 統能源有序退出,實現新能源大規模安全可靠替代,推動綠色低碳發展。
“相比於(yu) 其他儲(chu) 能方式,抽水蓄能具有設備壽命長、儲(chu) 能規模大、轉換效率高、技術成熟、清潔環保等特點,更適宜大規模開發。”何一純說。數據顯示,截至2022年底,我國抽水蓄能電站裝機規模約4579萬(wan) 千瓦。國家能源局2021年9月發布的《抽水蓄能中長期發展規劃(2021—2035年)》(以下簡稱《規劃》)提出,到2025年,抽水蓄能投產(chan) 總規模6200萬(wan) 千瓦以上;到2030年,投產(chan) 總規模1.2億(yi) 千瓦左右。
盡管發展空間巨大,但由於(yu) 存在價(jia) 格機製不完善、相關(guan) 政策落地執行較慢等問題,未來要推動抽水蓄能的健康穩定發展,還需要進一步改革電價(jia) 製度和管理體(ti) 製。2021年4月發布的《國家發展改革委關(guan) 於(yu) 進一步完善抽水蓄能價(jia) 格形成機製的意見》指出,要堅持並優(you) 化抽水蓄能兩(liang) 部製電價(jia) 政策,健全抽水蓄能電站費用分攤疏導方式,並強化抽水蓄能電站建設運行管理。《規劃》也指出,要完善抽水蓄能價(jia) 格機製,明確市場化調峰資源建設。
“未來,隨著抽水蓄能規模不斷擴大、運營管理製度更加完善,將更有利於(yu) 構建以新能源為(wei) 主體(ti) 的新型電力係統,助力‘雙碳’目標實現。”何一純說。
記者 張騰揚
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