中國儲能網訊：抽水蓄能電站是目前經濟性最好的大規(guī)模儲能設施。為實現碳達峰碳中和目標，“十四五”時期，國家致力于構建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)，亟須加快抽水蓄能建設步伐。日前，國家發(fā)展改革委出臺《關于進一步完善抽水蓄能價格形成機制的意見》，為抽水蓄能行業(yè)健康發(fā)展提供了政策保障。國家電網積極建設抽水蓄能電站，創(chuàng)新調度模式，多措并舉促進新能源消納，確保電網安全穩(wěn)定運行，為經濟社會發(fā)展提供強勁動能。
頻繁啟停，與“風光”打“回合戰(zhàn)”
高山峽谷，碧波蕩漾。在綠水青山之間，一座座抽水蓄能電站點綴其中，引導著湍急的水流在高山之間靈活運轉。
作為目前最經濟的大規(guī)模儲能方式，抽水蓄能電站被稱為水電“皇冠上的明珠”，具有調峰、調頻、調相、儲能、系統(tǒng)備用和黑啟動等六大功能。依托山體的落差，抽水蓄能電站建有上水庫和下水庫，當用電低谷時，利用富余的電能將下水庫的水抽到上水庫儲存，到了用電高峰時，再將上水庫的水放下來，利用上下水庫之間的落差，沖擊水輪機，帶動機組發(fā)電，為千家萬戶送去清潔電能。
不久前，中央財經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)”。國家“十四五”規(guī)劃和2035年遠景目標綱要指出，要構建現代能源體系，提升清潔能源消納和存儲能力。新能源具有間歇性、波動性等特點，未來新能源的大比例接入，意味著我國電力系統(tǒng)需要配備足夠的靈活調節(jié)電源和儲能設施，抽水蓄能電站將在電力系統(tǒng)中扮演越來越重要的角色。
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。國家電網有限公司提出“十四五”期間，力爭在新能源集中開發(fā)地區(qū)和電力負荷中心新增建設抽水蓄能電站裝機2000萬千瓦以上，投資規(guī)模超過1000億元。
抽水蓄能對促進新能源消納、構建新型電力系統(tǒng)至關重要。中國電建集團北京勘測設計研究院有限公司董事長、中國水力發(fā)電工程學會電網調峰與抽水蓄能專業(yè)委員會秘書長郝榮國指出，抽水蓄能電站可有效促進大規(guī)模風電和太陽能發(fā)電的并網消納，保障電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行，是構建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)的重要組成部分。
在山西省五臺縣神西鄉(xiāng)西河村滹沱河畔，國網新源山西西龍池抽水蓄能電站是深山里的一道亮麗風景線。在剛過去的“五一”假期，西龍池抽水蓄能電站運檢部主任朱慶龍與隨機波動的“風、光”打了幾十個回合，順利完成了新能源消納任務。
“通常來說，山西省冬天風大，夜間風電消納較為困難。近年來，山西省新能源發(fā)展迅猛，光伏發(fā)電、風電大比例提升。在‘五一’假期，山西省來風大，光照條件好，新能源發(fā)電需求大，但假期用電負荷較低，需要抽水蓄能電站消納大量新能源。”朱慶龍講道，在“五一”假期，他們中午面臨光伏發(fā)電、風電“合力大發(fā)”，晚間風電大發(fā)，新能源消納任務極其緊迫。僅5月1日當天，他們便實現了抽水5臺次，發(fā)電7臺次?！半娬镜?臺機組全部運行，一刻也不敢停歇?！敝鞈c龍說，他們在假期之前已完成春季檢修，保證了機組的可靠有效出力。
“十三五”期間，山西省電源結構進一步優(yōu)化，截至2020年年底，山西省發(fā)電裝機容量達到1.038億千瓦，新能源發(fā)電裝機容量為3282.7萬千瓦，占全省裝機容量的31.6%，占比較2015年年末提升20.39個百分點。
“目前山西電網只有西龍池這一座在運的抽水蓄能電站，難以滿足新能源的大規(guī)模發(fā)展需求?！敝鞈c龍談到，抽水蓄能電站一經投運，受山體等周圍環(huán)境因素影響，幾乎不可能進行擴容改造，而新能源規(guī)模在持續(xù)增長，加快抽水蓄能電站建設步伐非常迫切。
一組數據顯示出抽水蓄能電站對促進新能源消納的關鍵作用。“五一”假期，國家電網充分發(fā)揮抽水蓄能作用，華北、華中、華東區(qū)域抽水蓄能機組抽水次數、發(fā)電次數及綜合利用小時均明顯增長，助力新能源利用率均達到95%以上（華東地區(qū)繼續(xù)保持全額消納）。尤其是華北區(qū)域，5月5日光伏發(fā)電日電力電量創(chuàng)歷史新高，達4323萬千瓦、3.4億千瓦時，抽蓄機組頻繁啟停，臺均抽水、發(fā)電次數為各區(qū)域最大，抽水次數、發(fā)電次數及綜合利用小時增幅分別達160.32%、95.77%、100.15%。
容量共享，不再是一地專屬“充電寶”
“趕快準備好！機組馬上要頂上！”在與電網調度控制中心的溝通中，這句話經常在朱慶龍的耳邊回蕩。
由于季節(jié)變化、節(jié)假日以及晝夜用電需求量的不同，用電存在高峰期和低谷期，電力峰谷差客觀存在。再加上間歇性、波動性較強的新能源大量并網，電網系統(tǒng)需要強有力的調節(jié)電源與風、光發(fā)電相配合，維持功率平衡，保持系統(tǒng)頻率穩(wěn)定，從而保障電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行。
“抽水蓄能機組在2~3分鐘內便可以完成啟動，快速響應電網需求，完成調峰任務。”朱慶龍介紹，抽水蓄能機組啟停迅速、工況轉變靈活，可以實現頂峰填谷、調頻調相、緊急事故備用，在快速跟蹤負荷、事故備用和保證電能質量方面發(fā)揮著極其重要的作用，具有電網調峰的天然優(yōu)勢，被喻為電網的“調節(jié)器”“穩(wěn)壓器”和“蓄電池”。
抽水蓄能電站通過電網調度可以在更大范圍內發(fā)揮作用。日前，國網華東分部率先探索出了抽水蓄能容量共享模式。針對滬皖電網新能源出力特性及互補需求，國網華東分部探索聯合調度模式，促成國網上海市電力公司與國網安徽省電力有限公司簽訂優(yōu)化調度框架協(xié)議，建立抽水蓄能容量共享模式，統(tǒng)籌調度抽水蓄能資源，保障電網安全穩(wěn)定運行。
“滬皖電網具有很強的互補性，上海用電早高峰突出，而安徽用電晚高峰突出。由于調峰需求不同，兩個省可以共享抽水蓄能電站，靈活調節(jié)電網峰谷差?！眹W華東分部水電及新能源處副處長陸建宇解釋說，對于電網來說，優(yōu)質的調節(jié)電源是稀缺資源。隨著新能源的大比例接入，電網對于優(yōu)質調節(jié)電源的需求越來越大。抽水蓄能電站是優(yōu)質的調節(jié)電源，可以增強電力系統(tǒng)的平衡調節(jié)能力，但并不是每個省都有條件建設。“上海的地勢條件不符合建設抽水蓄能電站的條件，但它臨近的安徽省具備條件，且雙方的電網調峰需求能夠完美錯開，那么大家就可以坐下來談一談，將有限的抽水蓄能電站資源優(yōu)勢最大化發(fā)揮出來。這種模式可以在全國更多區(qū)域推廣，保障大電網安全。”陸建宇說。
山西是中國重要的能源基地。近年來，山西積極推動清潔電力外送基地建設，目前已形成“三交一直”特高壓外送通道格局，連接中國華北、華中、華東三大區(qū)域電網。電網頻率偏差影響客戶的供電質量。特高壓輸電通道對電能質量要求頗高，這也需要西龍池抽水蓄能電站充分發(fā)揮調節(jié)作用，保證電網頻率合格率。
在日常運行中，抽水蓄能機組啟停迅速、運行靈活可靠，能很好地適應系統(tǒng)負荷急劇變化的趨勢，快速減少電網頻率偏差，提升供電質量。5月4日7時32分至8時24分，應華東電網調度控制中心要求，國網新源江蘇宜興抽水蓄能電站緊急啟動機組發(fā)電，持續(xù)52分鐘，將電網頻率成功拉回至正常水平。
隨著新能源發(fā)電占比升高，電網系統(tǒng)波動性、不確定性顯著增強，需要靈活電源根據系統(tǒng)調峰、調頻實際需要參與調節(jié)。“五一”假期，山西西龍池抽水蓄能電站、山東泰山抽水蓄能電站多次運行于抽水調相備用狀態(tài)（電動機狀態(tài)空轉），以便隨時響應系統(tǒng)調峰需求。泰山抽水蓄能電站抽水調相備用55次（其中37次轉抽水），累計時長1204分鐘（單次平均22分鐘）；西龍池抽水蓄能電站抽水調相備用8次，累計時長77分鐘。
市場調節(jié)，健康發(fā)展有了更多保障
5月7日，國家發(fā)展改革委發(fā)布《關于進一步完善抽水蓄能價格形成機制的意見》（下稱《意見》）?！兑庖姟访鞔_以競爭性方式形成電量電價，將容量電價納入輸配電價回收，同時強化與電力市場建設發(fā)展的銜接，逐步推動抽水蓄能電站進入市場，著力提升電價形成機制的科學性、操作性和有效性，充分發(fā)揮電價信號作用。
這一消息引起業(yè)界廣泛關注，為抽水蓄能行業(yè)發(fā)展注入了強心劑。
“這真是盼望多年的好消息！”朱慶龍大學一畢業(yè)便來到了西龍池抽水蓄能電站，從一個“新兵”成長為經驗豐富的“老人”，如今已摸爬滾打了14年?！?007年我剛工作時，西龍池抽水蓄能電站還在建設中，我看著它從投運到現在發(fā)展壯大，就像看著自己的孩子長大了似的。現在國家出了這么好的政策，相信抽水蓄能電站能發(fā)揮更大的作用，吸引更多社會資本加入，取得更加長遠健康的發(fā)展?！敝鞈c龍對未來充滿憧憬。
國網新源控股有限公司董事長、黨委書記侯清國表示，國家發(fā)改委及時完善了抽水蓄能價格形成機制，新機制明確了抽水蓄能在新型電力系統(tǒng)中的功能定位，將抽水蓄能電價納入輸配電價監(jiān)管，更加完善了公平合理的電力價格體系，為抽水蓄能電站加快發(fā)展、充分發(fā)揮綜合效益、助力實現碳達峰碳中和目標創(chuàng)造了更加有利的條件。
價格機制是市場機制中最敏感、最有效的調節(jié)機制，價格的變動對整個社會經濟活動有十分重要的影響。“不斷完善抽蓄電站價格機制，打通電源、電網、用戶壁壘，可以實現多方共贏?！睆B門大學中國能源政策研究院院長林伯強指出，隨著《意見》的出臺，以及今后高比例可再生能源接入，抽水蓄能電站發(fā)展需求將持續(xù)增長，投產規(guī)模將大幅提升。
去年12月，我國在氣候雄心峰會上提出，到2030年風電、太陽能發(fā)電總裝機容量將達到12億千瓦以上。大量新能源并網要求電力系統(tǒng)具備更強的靈活調節(jié)能力。據統(tǒng)計，截至2020年年底，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%，還無法滿足新能源快速發(fā)展和電網調峰調頻的需求。抽水蓄能電站作為重要的調節(jié)電源和儲能設施，發(fā)展需求非常迫切。
5月12日，一個好消息傳來，國網新源河北豐寧抽水蓄能電站順利通過上水庫蓄水驗收，為后續(xù)機組啟動調試奠定了堅實基礎。豐寧抽水蓄能電站總裝機360萬千瓦，是目前世界上在建裝機容量最大的抽水蓄能電站，是支撐服務北京2022年冬奧會全綠電供應、保障張北柔直工程可靠運行、促進華北新能源有效消納的重要工程。據測算，豐寧抽水蓄能電站每年可消納過剩電能88億千瓦時，年發(fā)電量可達66.12億千瓦時，每年可節(jié)約標準煤48.08萬噸，減少碳排放120萬噸，相當于造林24萬多畝。
抽水蓄能的“黃金時代”已經到來。預計“十四五”期間，我國抽水蓄能電站年度投產規(guī)模約在500萬~600萬千瓦，五年內新開工規(guī)模在3000萬~4000萬千瓦。
未來，國家電網將加大開放合作力度，加快抽水蓄能發(fā)展，為建設以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)，助力實現碳達峰碳中和目標作出更大貢獻。
