蓄能山水之间 为京津输送绵绵绿电
2023-07-17 10:10 [电力要闻] 来源于：经济参考报 作者：曹国厂 冯维健
导读：时值盛夏，高温天气持续影响全国多地，带动用电负荷显著攀升，部分地区用电高峰提前到来。以京津冀地区为例，截至6月24日18时，华北电网最大负荷近2.82亿千瓦，创今年入夏以来新高，比去年同期增加5.3%。 此时，世界上规模最大的抽水蓄能电站国网新源河北丰
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时值盛夏，高温天气持续影响全国多地，带动用电负荷显著攀升，部分地区用电高峰提前到来。以京津冀地区为例，截至6月24日18时，华北电网最大负荷近2.82亿千瓦，创今年入夏以来新高，比去年同期增加5.3%。
此时，世界上规模最大的抽水蓄能电站——国网新源河北丰宁抽水蓄能电站（下称“丰宁抽水蓄能电站”）的工作人员正在紧张地忙碌着，努力让京北这座抽水蓄能电站发挥出最大的效能，为京津等地输送绵绵绿电。
总装机容量达360万千瓦
北京正北约200公里，发源于河北承德丰宁满族自治县的滦河，经过连绵起伏的燕山，蜿蜒流淌，水流中蕴含着巨大能量。群山之中、滦河之畔，丰宁抽水蓄能电站赫然屹立于此。
通常情况下，电力负荷在一天之内是波动的，抽水蓄能电站在用电高峰期间发电，在用电低谷期间抽水，可以改善燃煤火电机组和核电机组的运行条件，减少弃风弃光弃水量，保证电网稳定运行，提高电网综合效益。
“抽水蓄能电站简单来说，就是当电力系统的电力富余时，电站用电力抽水到高处储存，在电力不足时放水发电，实现‘储能—发电—备用’，由此解决电能难以存储的难题。”丰宁抽水蓄能电站运行部负责人赵日升说，抽水蓄能电站还具有调峰、调频、调相、储能系统备用等功能。这也是目前技术最成熟的大容量储能方式，是电力系统安全防御体系的重要组成部分，已有上百年的发展历史。
清洁能源产业具有低碳、环保、可再生等特性，是生态环境影响小、经济效益高的优势产业。抽水蓄能产业是清洁能源产业的重要组成部分，其转换效率高、储能量大，适宜在山区进行规模性开发。
建设抽水蓄能电站，丰宁优势得天独厚。在丰宁坝上草原地带，分布着众多发电风车。“这些风力电能，给抽水蓄能电站提供了丰沛的消纳源。”赵日升说，抽水蓄能电站建设，需要考虑消纳中心和负荷中心等多方面因素，平衡需求端和供给端，另外电站还要靠近水源，水库需要定期补水，丰宁的母亲河滦河正好为电站提供了水源。
早在1995年，丰宁抽水蓄能电站就开始了布局规划。由于丰宁满族自治县地处燕山山脉，地质条件复杂，电站的建设勘测等前期工作，前后经过了18年。2013年，电站正式开工建设。
在建设上，丰宁抽水蓄能电站合理利用了当地的地理环境优势。“电站大多数区域依靠山体开挖山洞建设而成。”赵日升说，在电站建设高峰时期，现场作业人员达到4000余人，电站消耗钢筋超过13万吨，水泥超过80万吨，钢板超过4万吨。
建设过程中，电站首次系统性攻克复杂地质条件下超大型地下洞室群建造关键技术，建成了世界第一的地下洞室群和单体地下厂房。
据介绍，2021年12月，丰宁抽水蓄能电站首批机组投产发电，接入张北柔性直流电网，有效实现新能源多点汇集、风光储多能互补、时空互补、源网荷协同，在源头上降低了新能源发电的波动性，开创了抽水蓄能发展史上的“先河”，为新能源大规模开发利用提供了方案。
作为目前世界上规模最大的抽水蓄能电站，丰宁抽水蓄能电站的装机容量世界第一，其安装的12台机组，总装机容量达360万千瓦，为世界抽水蓄能电站之最；此外，电站的12台机组满发利用小时数达到10.8小时，是华北地区唯一具有周调节性能的抽蓄电站，储能能力世界第一。
兼具抽水和发电功能
莽莽群山，辽阔逶迤，山峦环抱着丰宁抽水蓄能电站的上、下两个水库。水声隆隆，波光荡漾，滦河水奔腾而过，让这里山水相连，河湖互通。
“电站的上水库位于山谷中央，如同一个天然水盆，通过在山体深处修建的6条直径约7米的双向水道，与下水库相连。”赵日升说，上水库通过水道向上抽水，也反过来向下水库放水，如此往复。400多米的落差，让水在升降间实现电能、势能互相转化，由此实现蓄能和发电。
地下厂房被安置在距离山顶最高点下方500多米处，开挖出长400多米、高50多米的山体洞穴中。
在厂房中央，一排白色圆顶机组一字排开，这正是整座抽水蓄能电站的关键——12台30万千瓦可逆式水泵水轮机发电电动机组。而形似蒙古包的只是机组机罩，整个机组设备还要向地下延伸三层，连接地下输水系统。
“抽水时用电力驱动水泵，发电时再由势能推动水轮机发电，由此一来，这样的一台机组同时兼具抽水和发电功能。”赵日升说。
“目前，丰宁抽水蓄能电站已有9台机组投产运行，绵绵绿电源源不断送往京津。”赵日升说，年内启用的7号机组，是二期工程最后一台投运的定速机组。它在试运行期间，启动发电15次、启动抽水16次，成功率均为100%。
经过一年多的运行，丰宁抽水蓄能电站基本按照“两抽两发”的方式，每天大致分成4个时间段进行作业。其中，6点到8点，为用电早高峰，电站进行发电；9点到16点，为午间用电低谷，在这个时间段消纳新能源进行抽水；17点至22点，为用电晚高峰，电站会进行发电，补充电网；23点至次日5点，为夜间低谷，在这个时间段进行抽水。
“抽水蓄能电站的反应速度非常快，丰宁抽水蓄能电站单台机组从停机到发电满负荷运转，整个过程不到4分钟。在面临紧急情况时，电站可以迅速补充电网。”赵日升说。
统计数据显示，自首批机组投产发电以来，丰宁抽水蓄能电站累计发电启动2777次，发电量29.78亿千瓦时；抽水启动2774次，消纳新能源电量37.4亿千瓦时。
特别是2022年北京冬奥会、冬残奥会期间，丰宁抽水蓄能电站配合张北柔性直流电网，将清洁电能输送到各冬奥场馆，实现了100%绿电供应，这在百年奥运史上是前所未有的。“张北的风点亮北京的灯”成为绿色冬奥的闪亮“名片”，为我国“绿色办奥”提供了能源支撑。
据统计，2022年北京冬奥会、冬残奥会期间，丰宁抽水蓄能电站投运的1号、10号机组共抽水启动107次、发电启动94次，消纳新能源1.15亿千瓦时、发电8300万千瓦时。
提升电力系统调节能力成关键
据了解，丰宁抽水蓄能电站建设创造了抽水蓄能电站四项“世界第一”：装机容量世界第一、储能能力世界第一、地下厂房规模世界第一、地下洞室群规模世界第一，成为行业典范实至名归。
“在丰宁抽水蓄能电站，所有的定速机组全部实现国产化，只有两台变速机组是进口的，这在国内也是首次应用。”赵日升介绍，特别是在远距离传输的特高压线路中，建设适当规模的抽水蓄能电站，可以充分发挥其独有的快速反应特性，有效防范故障风险，防止事故扩大和系统崩溃。
业内专家指出，发展抽水蓄能产业，提升电力系统灵活调节能力，是构建新型电力系统的关键手段，有利于保障传统能源有序退出，实现新能源大规模安全可靠替代，推动绿色低碳发展。
国家能源局2021年9月发布的《抽水蓄能中长期发展规划（2021—2035年）》中提出，到2025年，抽水蓄能投产总规模6200万千瓦以上；到2030年，投产总规模1.2亿千瓦左右。
随着相关政策的出台，越来越多的企业加入抽水蓄能行业。目前，全国抽水蓄能电站正在多点开花，在全世界范围内，我国的单个抽水蓄能电站装机容量以及全国装机总量均位居首位。
数据显示，截至2022年底，我国抽水蓄能电站装机规模约4579万千瓦。丰宁抽水蓄能电站是我国大力发展清洁能源产业的一个缩影。作为河北承德第一座建成投产的抽水蓄能电站，其示范带动意义明显。2022年12月，总投资82亿元的承德滦平抽水蓄能电站核准完成并正式开工建设。
“承德是华北地区绿电进京的必经通道。如今，丰宁抽水蓄能电站9台机组并网发电，滦平抽水蓄能电站开工，隆化抽水蓄能电站完成核准。承德抽水蓄能项目的在建、核准和新谋划规模均位居全省第一。”承德市发展改革委党组书记、主任何元武说。
据了解，承德市将力争到2027年全市投产及开工建设抽水蓄能项目规模达1000万千瓦以上，抽水蓄能集群城市建设初具规模。通过绵绵绿电供应京津，助力区域协同发展。
何元武表示，截至目前，承德重点实施及新谋划争列国家规划抽水蓄能项目12个、总规模1680万千瓦。其中，在建项目4个、规模760万千瓦，成功上报国家申请纳规项目8个、规模920万千瓦。
“丰宁抽水蓄能电站一年可以节约48万吨标准煤，减少二氧化碳排放120万吨，相当于造林24万亩，有力推动京津冀地区的能源清洁低碳转型。”赵日升说，明年电站12台机组将全部投产发电，年发电量将达到66亿千瓦时，这个发电量可以满足260万户家庭一年的用电。
（编辑：东北亚） |
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