深度分析丨抽蓄電站如何在促進(jìn)新能源消納中發(fā)揮作用？

2017-08-21 18:13:36 國家電網(wǎng)報　點(diǎn)擊量：評論 (0)

我國已經(jīng)成為世界上抽水蓄能裝機(jī)容量最大的國家。抽水蓄能電站能夠在送端電網(wǎng)發(fā)揮高效調(diào)節(jié)作用，在受端電網(wǎng)快速削峰填谷，與特高壓輸電配合，能促進(jìn)清潔能源大范圍輸送和消納。抽水蓄能電站在未來新能源大規(guī)模接

促進(jìn)清潔能源消納：配合特高壓實(shí)現(xiàn)大范圍資源優(yōu)化配置

東部省份浙江能源需求非常旺盛，截至2016年年底，浙江省裝機(jī)容量8311萬千瓦，預(yù)計到2020年裝機(jī)容量將超過1億千瓦，其中核電和區(qū)外來電超過3000萬千瓦，是典型的受端電網(wǎng)。這種能源結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，使浙江非常期待抽水蓄能電站的建設(shè)。

從2008年開始，特高壓的建設(shè)逐漸加速。目前，已有8條特高壓直流線路的落點(diǎn)選在華東，輸送電力包括四川的水電、“三北”地區(qū)的新能源發(fā)電，輸送容量達(dá)到3976萬千瓦。

如此大規(guī)模的清潔能源輸入，電網(wǎng)安全成為重要的考量因素。

7月13～27日，浙江安吉，在天荒坪抽水蓄能電站工作的盧衍海告訴記者，近期天荒坪機(jī)組的啟停次數(shù)頻頻升高，達(dá)到日啟動21次，日均發(fā)電量968萬千瓦時，為高溫天氣下電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行提供了保障。

“相較其他的調(diào)峰手段，抽水蓄能電站啟停速度快，調(diào)峰容量大，尤其對于外來電比較多的特高壓受端地區(qū)，能有效保證電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。”華東天荒坪抽水蓄能有限責(zé)任公司副總經(jīng)理朱興兵告訴記者。

抽水蓄能機(jī)組在旋轉(zhuǎn)備用時，幾秒內(nèi)就能滿負(fù)荷運(yùn)行，機(jī)組全停到滿負(fù)荷運(yùn)行也僅需要兩分鐘的時間，而在運(yùn)行中緊急切掉負(fù)荷，只需要零點(diǎn)幾秒的時間。相比較下，火電機(jī)組從全停到滿負(fù)荷運(yùn)行，至少要1小時左右。

“抽水蓄能電站既能滿足快速發(fā)電的要求，又能響應(yīng)因?yàn)橄到y(tǒng)故障導(dǎo)致電量多余這種緊急情況的處理。它發(fā)揮作用后，對于特高壓電網(wǎng)消納清潔能源是強(qiáng)有力的保障。”朱興兵介紹，天荒坪抽水蓄能電站，滿負(fù)荷運(yùn)行，能提供5個小時的電能。他們目前還在研究“同抽同發(fā)”模式和緊急支援系統(tǒng)功能，這意味著未來抽水蓄能處理電網(wǎng)緊急事故的能力將提升到秒級別。

華東電網(wǎng)的另一個特點(diǎn)，也讓抽水蓄能顯得格外重要。

“在受端電網(wǎng)建設(shè)抽水蓄能電站，有兩個主要的功能。首先是保證電網(wǎng)安全運(yùn)行，作為重要的備用電源使用。二是消納系統(tǒng)低谷清潔電能，并作為網(wǎng)內(nèi)用戶負(fù)荷應(yīng)急切除。”國網(wǎng)新源公司發(fā)展策劃部主任余賢華表示。

“華東電網(wǎng)2016年可調(diào)配容量達(dá)到2.78億萬千瓦，最高負(fù)荷1.85億萬千瓦，最高峰谷差6000多萬千瓦。”天荒坪抽水蓄能電站有限公司總經(jīng)理李浩良介紹，華東電網(wǎng)峰谷差大，外來電多，晚上必須要有“大客戶”來消納外來的低谷風(fēng)電，這個“大客戶”，就是抽水蓄能電站。

如果沒有抽水蓄能電站，夜間負(fù)荷低谷時，為保證風(fēng)電充分消納，將導(dǎo)致火電機(jī)組功率降低，甚至被迫停機(jī)，而白天需要再開機(jī)運(yùn)行。一開一關(guān)，增加了火電機(jī)組單位發(fā)電煤耗和污染排放。

“天荒坪抽水蓄能電站把夜間低谷的清潔電儲存起來，白天為系統(tǒng)提供更多充足的高峰電。”天荒坪公司運(yùn)檢部副主任王海濤說，這一儲一發(fā)之間，抽水蓄能電站的綜合效益充分體現(xiàn)：吸納清潔能源，又生產(chǎn)清潔發(fā)電，達(dá)到零排放、零污染，對當(dāng)?shù)氐沫h(huán)境改善助益很大。

據(jù)統(tǒng)計，天荒坪抽水蓄能電站投運(yùn)以來，已累計消納清潔來電450余億千瓦時。節(jié)能減排效果也非常明顯，天荒坪電站年均節(jié)約標(biāo)煤11.45萬噸，減少二氧化硫445噸，減少二氧化碳25.18萬噸，已成為消納華東電網(wǎng)外來清潔電，提高電能質(zhì)量，改善當(dāng)?shù)丨h(huán)境的有效方式。

這樣的例子不僅僅發(fā)生在華東。根據(jù)北京電力交易中心發(fā)布的報告，華中區(qū)域抽水蓄能電站機(jī)組利用效率顯著提高，利用抽蓄低谷調(diào)峰能力省間清潔能源消納成效顯著。

2016年，湖北白蓮河、湖南黑麋峰、河南寶泉三座抽水蓄能電站完成發(fā)電量46億千瓦時。2016年全年湖北消納四川、重慶富余低谷水電3億千瓦時，計劃外消納西北新能源13億千瓦時，有效減少了低谷時段的棄風(fēng)、棄光、棄水。

躍居“世界第一”：抽水蓄能正處于加快發(fā)展的重要機(jī)遇期

“新能源出力具有波動性和隨機(jī)性，特別是高比例新能源電源接入電力系統(tǒng)后，要實(shí)現(xiàn)有效消納，系統(tǒng)內(nèi)必須配備必要的靈活調(diào)節(jié)電源。”余賢華說，“這就需要有大規(guī)模、高效環(huán)保的安全保障輔助服務(wù)和儲能需求設(shè)備作為系統(tǒng)調(diào)節(jié)器。”

從國內(nèi)外發(fā)展經(jīng)驗(yàn)看，抽水蓄能電站的發(fā)展，與各國新能源發(fā)電規(guī)?？焖贁U(kuò)大保持著近似“同步”的節(jié)拍。它以水能轉(zhuǎn)換為載體，通過提供系統(tǒng)儲能服務(wù)和多工況調(diào)度運(yùn)行，在電網(wǎng)中承擔(dān)調(diào)峰、填谷、調(diào)頻、調(diào)相、事故備用、黑啟動等任務(wù)，已經(jīng)成為現(xiàn)代電力系統(tǒng)不可或缺的重要組成部分。

今年5月，我國抽水蓄能電站裝機(jī)容量達(dá)到2773萬千瓦，超過日本成為世界上抽水蓄能裝機(jī)容量最大的國家。在建機(jī)組容量達(dá)到3095萬千瓦，我國抽水蓄能在建和運(yùn)行電站機(jī)組容量均居世界第一。

根據(jù)對國外抽水蓄能產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)模的調(diào)查，一般電力系統(tǒng)內(nèi)配備5%、10%到12%不等比例的抽蓄電站作為調(diào)節(jié)電源。

“究竟我國需要配備多大比例的抽水蓄能電源，有人提出5%，也有人認(rèn)為還要高一點(diǎn)。盡管我國抽水蓄能裝機(jī)規(guī)模已位居世界首位，但是目前裝機(jī)容量占發(fā)電總裝機(jī)比例僅為1.7%，這個比例在后兩年還有下降的趨勢，總體上，發(fā)展規(guī)模是遠(yuǎn)低于合理水平的。但是，由于不同區(qū)域需求差異較大，后期發(fā)展既要關(guān)注增量，更要關(guān)注布局的優(yōu)化。”余賢華說，而這也意味著，我國抽水蓄能的發(fā)展空間和潛能，依舊很大，但布局優(yōu)化更顯重要。

根據(jù)國家能源局《電力發(fā)展“十三五”規(guī)劃》和《水電發(fā)展“十三五”規(guī)劃》的要求，未來，我國將快速大幅提高抽水蓄能機(jī)組比例。“十三五”期間，計劃新開工抽水蓄能容量6000萬千瓦左右，到2020年中國抽水蓄能運(yùn)行容量將達(dá)到4000萬千瓦。

“抽水蓄能正處于加快發(fā)展的重要機(jī)遇期。未來更多抽水蓄能電站的投運(yùn)，將充分發(fā)揮削峰填谷等綜合輔助服務(wù)的功能，有助于電網(wǎng)安全調(diào)控能力和調(diào)峰能力的提升，將為促進(jìn)新能源大規(guī)模、大范圍消納打好基礎(chǔ)。”余賢華說。