中國儲能網訊：牽手“充電寶” 一起向未來
灤河奔騰，群山聳立，靈動的山水之間孕育了一座超級工程。在河北省承德市豐寧滿族自治縣四岔口鄉(xiāng)永利村，2021年12月30日，世界裝機容量最大的抽水蓄能電站——豐寧抽水蓄能電站首批機組投產發(fā)電，為電網再添一座綠色“充電寶”。
國家電網有限公司董事長、黨組書記辛保安表示，突出綠色辦奧理念，全部冬奧場館100%使用綠色電力，是北京冬奧會的一大特色，這在百年奧運史上前所未有。國家電網近年來持續(xù)加大投入力度，累計建成28項冬奧配套電網工程，全力護航綠色冬奧。
作為北京冬奧會配套綠色能源重點工程，豐寧抽水蓄能電站總投資192億元，總裝機容量360萬千瓦，年抽水電量87.16億千瓦時，年設計發(fā)電量66.12億千瓦時，可滿足260萬戶家庭一年的用電。
站在永利村抬頭仰望，條條銀線牽引著巍峨的鐵塔翻山越嶺，綿延四方。豐寧抽水蓄能電站南靠京津冀負荷中心，北鄰張家口千萬千瓦級風電基地，接入張北柔直電網和華北500千伏電網，有利于保障京津冀地區(qū)新能源的高效調峰和消納，為北京冬奧會實現全綠電供應提供有力保障。
抽水蓄能電站是電力系統(tǒng)的主要調節(jié)電源，與普通的水電站不同，抽水蓄能電站有上、下兩座水庫，在用電低谷期，抽水蓄能機組開始抽水蓄能，利用富余電能將水從下水庫抽到上水庫，電能轉化為勢能儲存；在用電高峰期，抽水蓄能機組開始放水發(fā)電，水流從上水庫奔向下水庫，帶動輪機轉動，將勢能轉化為電能。
“剛來時進山的路都要靠向導，現在道路暢通，電站發(fā)電，還能趕上為北京冬奧會作貢獻，真的很自豪！”看著豐寧抽水蓄能電站1號機組啟動，國網新源河北豐寧抽水蓄能有限公司機電部主任陳磊眼睛里閃爍著激動的光芒。從2010年投身豐寧抽水蓄能電站的前期可研工作，到2013年工程開工建設，再到2021年首批機組并網發(fā)電，陳磊在山溝溝里見證了這個最大“充電寶”的誕生，內心的激動之情難以言表。尤其在2021年這一年，陳磊和同事們向著冬奧目標，鉚足了勁兒向前沖，電站已經成了他們第二個家。
抽水蓄能電站是一個綠色“充電寶”，隨時可以提供綠色電能，這與北京冬奧會“綠色辦奧”的理念完美契合。北京冬奧會期間，3大賽區(qū)26個場館將全部使用綠電，這些綠電主要來自張北柔性直流電網試驗示范工程（以下簡稱“張北柔直工程”）。張北柔直工程每年可向北京輸送約140億千瓦時綠色電能，供應北京市大約1/10的用電量，直接滿足北京冬奧會所有場館的用電需求。
風電、光伏發(fā)電具有間歇性、波動性等特點，當新能源出力不足時，如何保障冬奧場館的綠電供應？
抽水蓄能電站作為目前最成熟、最經濟、最清潔的大規(guī)模電能儲能裝置，是促進清潔能源消納、保障北京冬奧會綠色能源供應的有效手段?！柏S寧抽水蓄能電站與張北柔直工程的阜康換流站相連，可以跟蹤新能源的出力情況，在新能源大發(fā)時抽水蓄能，在新能源出力不足時放水發(fā)電，支撐具有網絡特性的直流電網高可靠高效率運行，增強系統(tǒng)調節(jié)能力，促進新能源消納?！标惱谡f，豐寧抽水蓄能電站首次實現抽水蓄能電站接入柔性直流電網，為破解新能源大規(guī)模開發(fā)利用難題提供了寶貴的“中國方案”。
工程大事記
2013年5月29日
豐寧抽水蓄能電站一期工程開工。
2015年9月23日
豐寧抽水蓄能電站二期工程開工。
2016年7月
豐寧抽水蓄能電站實現兩期工程同步建設。
2017年10月26日
豐寧抽水蓄能電站上水庫大壩填筑至1510米設計高程，順利封頂。
2019年10月28日
豐寧抽水蓄能電站一、二期工程地下廠房開挖完成。
2020年11月12日
豐寧抽水蓄能電站下水庫正式蓄水。
2021年8月7日
豐寧抽水蓄能電站10臺定速機組混凝土澆筑全部完成。
2021年10月1日
豐寧抽水蓄能電站500千伏系統(tǒng)倒送電圓滿完成。
2021年12月11日、13日
豐寧抽水蓄能電站10號、1號機組分別進入15天考核試運行。
2021年12月30日
豐寧抽水蓄能電站首批機組投產發(fā)電。
運行更靈活 電網好搭檔
從豐寧抽水蓄能電站上水庫岸邊向遠處眺望，一眼望不到邊際，水面在陽光的照耀下閃閃發(fā)光，宛如一塊晶瑩剔透的藍寶石。豐寧抽水蓄能電站上水庫庫容巨大，比十三陵抽水蓄能電站上水庫的10倍還大，一次蓄滿可儲存新能源電量近4000萬千瓦時，是華北地區(qū)唯一具有周調節(jié)性能的抽水蓄能電站。
什么是周調節(jié)性能？國網新源河北豐寧抽水蓄能有限公司工程部副主任賈濤解釋說：“一般的抽水蓄能電站受限于空間限制，上水庫庫容不夠大，只具備日調節(jié)功能，即當天完成抽水蓄能和放水發(fā)電。而豐寧抽水蓄能電站得益于山頂天然具備的像盆似的地質條件，上水庫庫容巨大，蓄滿水后可以在一周之內平衡發(fā)電，滿足電網的多元化調節(jié)需求?！?
我國力爭2030年前實現碳達峰、2060年前實現碳中和，未來我國能源結構中，風電、光伏發(fā)電等新能源的比重將大幅提升，電網安全運行面臨巨大挑戰(zhàn)。
以豐寧抽水蓄能電站所在的華北電網為例，近年來，華北地區(qū)新能源發(fā)展迅猛，截至2021年11月，新能源裝機容量達1.63億千瓦，占比35%，華北電網已成為國家電網經營區(qū)新能源裝機占比最大的區(qū)域電網。加快開發(fā)建設抽水蓄能，增強系統(tǒng)儲能調節(jié)能力，是新能源大規(guī)模發(fā)展、電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行的重要保障。
“國網華北分部成立了‘大規(guī)模新能源+四端柔直電網+抽水蓄能電站+承德新能源’全方位協(xié)調作戰(zhàn)柔性創(chuàng)新工作團隊，豐寧抽水蓄能電站投產發(fā)電后，可以充分發(fā)揮柔直、抽蓄靈活運行優(yōu)勢，開展設備級的優(yōu)化控制和系統(tǒng)級的優(yōu)化調度。在柔直送端和承德新能源均大發(fā)時，綜合利用豐寧抽水蓄能電站的超級‘充電寶’作用和柔直電網的‘潮流控制器’作用，實現風、光、儲‘跨時間互補’，進一步提高大電網資源優(yōu)化配置能力，為保障京津唐電網安全穩(wěn)定運行、促進華北地區(qū)新能源消納、推動能源清潔低碳轉型創(chuàng)造了條件?！眹译娋W有限公司華北分部調度控制中心副主任王茂海說，華北電網兼具送端電網和受端電網的雙重屬性，區(qū)域內既有大型新能源和常規(guī)電源送出基地，又有京津冀魯大型負荷中心，各類電網穩(wěn)定問題交織，電網安全穩(wěn)定運行需要更多靈活的調節(jié)電源，大容量的豐寧抽水蓄能電站是電網不可或缺的好搭檔。
抽水蓄能機組運行方式靈活、響應速度快，具備調峰、調頻、調相、儲能、系統(tǒng)備用和黑啟動等六大功能。除了這些功能，豐寧抽水蓄能電站首次在國內采用大型變速抽水蓄能機組技術，電站二期工程采用2臺交流勵磁變速機組?！皞鹘y(tǒng)的定速機組的水泵功率是不可調節(jié)的，而風、光變化多端，變速機組的水泵功率可以根據新能源的出力靈活調節(jié)，運行效率更高、調度更靈活。”陳磊說，變速機組在國外早已應用，但在國內尚屬首次，他帶領團隊多次同東芝、三菱、阿爾斯通、福伊特、安德里茨等國外設備廠商進行學習交流，積極開展變速機組交流勵磁系統(tǒng)、保護系統(tǒng)、控制系統(tǒng)及工程應用等項目科研攻關，推動變速機組在國內扎實落地。
“以前抽水蓄能電站通常每天一抽一發(fā)即可滿足電網需求，近年來隨著新能源的大規(guī)模接入，很多抽水蓄能電站開始每天兩抽兩發(fā)，消納光伏發(fā)電、風電。試運行期間，豐寧抽水蓄能電站在完成每天一抽一發(fā)的任務后，多次接到在凌晨2時至6時抽水的調度指令，助力消納夜間大發(fā)的風電?！眹W新源河北豐寧抽水蓄能有限公司副總經理吳培枝在抽水蓄能行業(yè)已有16年，他坦言，如今抽水蓄能電站在電力系統(tǒng)中的“穩(wěn)定器”“調節(jié)器”“平衡器”作用愈發(fā)凸顯，將進一步優(yōu)化能源結構，助力建設新型電力系統(tǒng)。
高山出平湖 造福一方人
“夏天時這里是綠水青山，在早晨太陽出來前，下水庫水面薄霧籠罩，仙氣飄飄，真是美極了！”提起豐寧抽水蓄能電站建設后周邊環(huán)境的變化，永利村黨支部書記、村主任梁永贊不絕口。
梁永是土生土長的永利村人，這些年，他目睹著周邊的高山越來越青，河水越來越綠，對抽水蓄能電站的認可越來越高?！拔颐看蝸黼娬巨k事，都忍不住拍個抖音視頻，現在政府正在進行旅游規(guī)劃，以后村子有望成為旅游小鎮(zhèn)，鄉(xiāng)親們的生活就更有奔頭了！”梁永信心滿滿地說。
豐寧抽水蓄能電站自建設以來，始終秉持生態(tài)文明理念，積極推進綠色建造，實現人與自然和諧共生?！盀春油窘浀貐^(qū)黃土較多，河水含沙量較大，豐寧抽水蓄能電站位于灤河干流，在電站建設過程中，我們主動參與‘八百里’灤河水環(huán)境治理工程，累計清理工程區(qū)內灤河干流底部淤泥100余萬立方米，持續(xù)加強水質監(jiān)測分析，為灤河水質提升貢獻力量?！眹W新源河北豐寧抽水蓄能有限公司副總經理馬雨峰介紹，電站建設了水質監(jiān)測站，定期向環(huán)保部門提供水質監(jiān)測數據，為政府部門制定水環(huán)境治理對策提供參考。
在施工過程中，建設者們重視保護生物多樣性，采用植被混凝土、高次團粒、植生袋護坡、植生毯等綜合治理措施，成功破解高陡邊坡生態(tài)恢復難題，增加工程區(qū)內濕地面積800余畝，有效改善了當地生態(tài)。
像豐寧抽水蓄能電站這樣嚴格的水土保護措施，干了30余年工程施工的馬雨峰都直呼很少見。“北方的山上水資源很金貴，電站水庫蓄水之后，周圍環(huán)境更好了，這些年庫區(qū)常常能看到黑鸛、白天鵝等珍稀鳥類，剛開始只能看到一兩只，最近這些年越來越多，有一年我看到了20只白天鵝?！瘪R雨峰自豪地說。
建設一座電站，改善一片環(huán)境，帶動一方經濟，造福一地百姓。在永利村的主干道兩邊，賓館、超市、餐館、藥店、汽車維修店等商鋪鱗次櫛比?！暗靡嬗谪S寧抽水蓄能電站的開發(fā)建設，永利村的生活配套設施逐漸完善，2020年年初，電站與政府共同出資建設的醫(yī)院投入運行，村民們的生活水平跟縣城人民不相上下。”豐寧滿族自治縣抽水蓄能電站籌建處副處長周恩說。
發(fā)展的永利村孕育著無限的商機。來自黑龍江的閆喜文在村里經營著一家70多平方米的餐館，中午用餐高峰時店內常常沒有座位。44歲的閆喜文從事餐飲業(yè)多年，2018年，他在北京的店鋪面臨拆遷騰退，后經一個四岔口鄉(xiāng)朋友的介紹，來到永利村開起了餐館。
“村里的超市商品齊全，平常需要的食材就近就可以買到，村里直通縣城的路也好走，開車40分鐘就到，在這開店挺方便的，收入也比較穩(wěn)定。”閆喜文樂呵呵地說，他在夏天時還經營燒烤，需要父母、妻子、兒子前來幫忙才能忙得過來。聽說以后永利村還要進行旅游開發(fā)，閆喜文也想繼續(xù)留下來，過上穩(wěn)定安樂的好日子。
豐寧抽水蓄能電站施工期間，充分吸納當地勞務人員，工程建設高峰期作業(yè)人員達4000人，拉動地方GDP增長超過422億元。目前工程累計使用鋼筋13.6萬噸、鋼板4.3萬噸、承德本地水泥80萬噸，顯著帶動當地就業(yè)投資與產業(yè)發(fā)展。
高山出平湖，綠水繞青山。國家電網有限公司積極擔當作為，全力抓好抽水蓄能電站建設，經營區(qū)抽水蓄能電站在運、在建規(guī)模分別達2716萬千瓦、4798萬千瓦，為構建新型電力系統(tǒng)、促進清潔能源消納貢獻國網力量。
