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抽水蓄能:當(dāng)前技術(shù)最成熟、經(jīng)濟(jì)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

 卡卡2FM4 2022-08-27 發(fā)布于北京

以下文章轉(zhuǎn)自:東電微訊

當(dāng)前,我國正處于能源綠色低碳轉(zhuǎn)型發(fā)展的關(guān)鍵時期,實現(xiàn)碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo),構(gòu)建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng),是黨中央、國務(wù)院作出的重大決策部署。抽水蓄能是當(dāng)前技術(shù)最成熟、經(jīng)濟(jì)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。發(fā)展抽水蓄能產(chǎn)業(yè),是保障電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的重要支撐,是構(gòu)建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)的迫切需求,是實現(xiàn)雙碳目標(biāo)的必然選擇。

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什么是抽水蓄能

抽水蓄能是當(dāng)今世界最具經(jīng)濟(jì)性的大規(guī)模儲能方式。其運(yùn)行原理是利用水作為儲能介質(zhì),通過電能與勢能相互轉(zhuǎn)化,實現(xiàn)電能的儲存和管理。

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抽水蓄能電站建有上、下兩個水庫,與同等裝機(jī)容量的常規(guī)水電站相比,抽水蓄能電站水庫庫容通常比較小。在用電低谷時段,抽水蓄能電站用富余的電能抽水至上水庫,將多余的電能以勢能的方式儲存起來;在用電高峰時段,則放水至下水庫發(fā)電,將水的勢能重新轉(zhuǎn)化為電能。這樣一來,抽水蓄能電站相當(dāng)于一個巨型“充電寶”,將用電低谷時段的多余電能,轉(zhuǎn)變?yōu)橛秒姼叻鍟r段的高價值電能,從而保證電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。

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為了承擔(dān)電網(wǎng)中的調(diào)峰填谷任務(wù),抽水蓄能電站水庫水位變幅通常比較大,且水庫水位變動速率較快。

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為什么要發(fā)展抽水蓄能

2021年8月,國家能源局發(fā)布《抽水蓄能中長期發(fā)展規(guī)劃(2021-2035年)》。該文件指出,當(dāng)前我國正處于能源綠色低碳轉(zhuǎn)型發(fā)展的關(guān)鍵時期,風(fēng)電、光伏發(fā)電等新能源大規(guī)模高比例發(fā)展,對調(diào)節(jié)電源的需求更加迫切,以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)對抽水蓄能發(fā)展提出更高要求。

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長龍山抽水蓄能電站

風(fēng)、光等新能源具有隨機(jī)性、波動性、間歇性等特點(diǎn),存在“看天吃飯”的難題。風(fēng)力小、光照少時,發(fā)電量則難以滿足用電需求。因此,為保證電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行,以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)要有效提升新能源消納和存儲能力,構(gòu)建安全高效的新能源供給消納體系,提升供應(yīng)保障能力,促進(jìn)新能源高質(zhì)量開發(fā)利用。

抽水蓄能是目前公認(rèn)的最安全、最穩(wěn)定、最成熟、最環(huán)保、最經(jīng)濟(jì)的儲能方式,具有儲能容量大、儲放效率高、運(yùn)行靈活、反應(yīng)迅速等特點(diǎn),能夠與新能源形成良好互補(bǔ)。抽水蓄能電站是建設(shè)現(xiàn)代智能電網(wǎng)新型電力系統(tǒng)的重要支撐,是構(gòu)建清潔低碳、安全可靠、智慧靈活、經(jīng)濟(jì)高效新型電力系統(tǒng)的重要組成部分。

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抽水蓄能有什么優(yōu)勢

抽水蓄能電站具有調(diào)峰、填谷、調(diào)頻、調(diào)相、儲能、事故備用、黑啟動新能源消納等功能,具有容量大、工況多、速度快、可靠性高、經(jīng)濟(jì)性好等技術(shù)經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢,能夠滿足電力系統(tǒng)調(diào)節(jié)需求,對保障電力系統(tǒng)安全、促進(jìn)新能源消納、提升全系統(tǒng)性能具有重要作用。

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抽水蓄能具有以下作用:

1. 調(diào)峰填谷:改善電網(wǎng)運(yùn)行條件,保證電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行。

2. 調(diào)頻:機(jī)組開停機(jī)性能迅速、靈敏,可滿足電網(wǎng)負(fù)荷急劇變化的要求。

3. 調(diào)相:電力系統(tǒng)無功電力不足將造成電壓下降,抽蓄調(diào)相容量大,有助于維持電網(wǎng)電壓穩(wěn)定。

4. 事故備用:電網(wǎng)發(fā)生故障和負(fù)荷快速增長時,快速靈活調(diào)整負(fù)荷。

5. 黑啟動:蓄能穩(wěn)定、可持續(xù)供電時間長,可在無外界幫助情況下迅速啟動,輸送啟動功率帶動其它機(jī)組。

6. 新能源消納:提高新能源電量消納能力,提升新型電力系統(tǒng)穩(wěn)定性。

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抽水蓄能具有以下優(yōu)勢:

1. 生命周期長。抽水蓄能安全穩(wěn)定運(yùn)行時間約50-60年,使用壽命遠(yuǎn)高于其它儲能方式,同時具有綠色環(huán)保的特點(diǎn)。

2. 技術(shù)成熟度高。抽水蓄能是唯一大規(guī)模應(yīng)用的儲能方式,主機(jī)及輔助系統(tǒng)成熟可靠,國產(chǎn)化水平高。

3. 調(diào)節(jié)能力強(qiáng)。抽水蓄能儲能規(guī)模一般在120兆瓦及以上,儲放時間普遍6-8小時,儲能規(guī)模大,儲放時間長,調(diào)節(jié)能力綜合最強(qiáng)。

4. 循環(huán)效率高。抽水蓄能循環(huán)效率遠(yuǎn)高于其它大容量儲能方式,基本能夠達(dá)到80%,電站系統(tǒng)效率整體提升。

5. 負(fù)荷響應(yīng)快。抽水蓄能從啟動到滿負(fù)荷只要1-2分鐘,達(dá)到50%-100%負(fù)荷只要15秒,抽水到發(fā)電只要1分鐘,最快只要25秒。

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我國抽水蓄能發(fā)展現(xiàn)狀


我國抽水蓄能發(fā)展始于 20 世紀(jì) 60 年代后期的河北崗南電站,通過廣州抽水蓄能電站、北京十三陵抽水蓄能電站和浙江天荒坪抽水蓄能電站的建設(shè)運(yùn)行,夯實了抽水蓄能發(fā)展基礎(chǔ)。隨著我國經(jīng)濟(jì)社會快速發(fā)展,抽水蓄能發(fā)展加快,項目數(shù)量大幅增加,分布區(qū)域不斷擴(kuò)展,相繼建設(shè)了泰安、惠州、白蓮河、西龍池、仙居、豐寧、陽江、長龍山、敦化等一批具有世界先進(jìn)水平的抽水蓄能電站,電站設(shè)計、施工、機(jī)組設(shè)備制造與電站運(yùn)行水平不斷提升。目前我國已形成較為完備的規(guī)劃、設(shè)計、建設(shè)、運(yùn)行管理體系。

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裝機(jī)規(guī)模顯著增長。目前我國已投產(chǎn)抽水蓄能電站總規(guī)模 3249 萬千瓦,主要分布在華東、華北、華中和廣東;在建抽水蓄能電站總規(guī)模 5513 萬千瓦,約 60%分布在華東和華北。已建和在建規(guī)模均居世界首位。

技術(shù)水平顯著提高。隨著一大批標(biāo)志性工程相繼建設(shè)投產(chǎn),我國抽水蓄能電站工程技術(shù)水平顯著提升。河北豐寧電站裝機(jī)容量 360 萬千瓦,是世界在建裝機(jī)容量最大的抽水蓄能電站。單機(jī) 40 萬千瓦的廣東陽江電站是目前國內(nèi)在建的單機(jī)容量最大、凈水頭最高、埋深最大的抽水蓄能電站。浙江長龍山電站實現(xiàn)了自主研發(fā)單機(jī)容量 35 萬千瓦、750 米水頭段抽水蓄能轉(zhuǎn)輪技術(shù)。抽水蓄能電站機(jī)組制造自主化水平明顯提高,國內(nèi)廠家在 600 米水頭段及以下大容量、高轉(zhuǎn)速抽水蓄能機(jī)組自主研制上已達(dá)到了國際先進(jìn)水平。

全產(chǎn)業(yè)鏈體系基本完備。通過一批大型抽水蓄能電站建設(shè)實踐,基本形成涵蓋標(biāo)準(zhǔn)制定、規(guī)劃設(shè)計、工程建設(shè)、裝備制造、運(yùn)營維護(hù)的全產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展體系和專業(yè)化發(fā)展模式。

《抽水蓄能中長期發(fā)展規(guī)劃(2021-2035年)》指出,到 2035 年,我國將形成滿足新能源高比例大規(guī)模發(fā)展需求的,技術(shù)先進(jìn)、管理優(yōu)質(zhì)、國際競爭力強(qiáng)的抽水蓄能現(xiàn)代化產(chǎn)業(yè),培育形成一批抽水蓄能大型骨干企業(yè)。作為安全穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)環(huán)保的大規(guī)模儲能方式,抽水蓄能將為構(gòu)建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)、實現(xiàn)雙碳目標(biāo)作出重要貢獻(xiàn)。

編輯|張潔
校對|袁聰軍
審核|楊靜

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