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深度分析丨抽蓄電站如何在促進新能源消納中發(fā)揮作用？

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

我國已經(jīng)成為世界上抽水蓄能裝機容量最大的國家。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

促進清潔能源消納：配合特高壓實現(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，浙江省裝機容量8311萬千瓦，預計到2020年裝機容量將超過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)。這種能源結構特點，使浙江非常期待抽水蓄能電站的建設。

從2008年開始，特高壓的建設逐漸加速。目前，已有8條特高壓直流線路的落點選在華東，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，近期天荒坪機組的啟停次數(shù)頻頻升高，達到日啟動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)定運行提供了保障。

“相較其他的調峰手段，抽水蓄能電站啟停速度快，調峰容量大，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)定運行。”華東天荒坪抽水蓄能有限責任公司副總經(jīng)理朱興兵告訴記者。

抽水蓄能機組在旋轉備用時，幾秒內就能滿負荷運行，機組全停到滿負荷運行也僅需要兩分鐘的時間，而在運行中緊急切掉負荷，只需要零點幾秒的時間。相比較下，火電機組從全停到滿負荷運行，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，又能響應因為系統(tǒng)故障導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)消納清潔能源是強有力的保障。”朱興兵介紹，天荒坪抽水蓄能電站，滿負荷運行，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，也讓抽水蓄能顯得格外重要。

“在受端電網(wǎng)建設抽水蓄能電站，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)內用戶負荷應急切除。”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年可調配容量達到2.78億萬千瓦，最高負荷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，夜間負荷低谷時，為保證風電充分消納，將導致火電機組功率降低，甚至被迫停機，而白天需要再開機運行。一開一關，增加了火電機組單位發(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，又生產清潔發(fā)電，達到零排放、零污染，對當?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，提高電能質量，改善當?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)域抽水蓄能電站機組利用效率顯著提高，利用抽蓄低谷調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、棄光、棄水。

躍居“世界第一”：抽水蓄能正處于加快發(fā)展的重要機遇期

“新能源出力具有波動性和隨機性，特別是高比例新能源電源接入電力系統(tǒng)后，要實現(xiàn)有效消納，系統(tǒng)內必須配備必要的靈活調節(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和儲能需求設備作為系統(tǒng)調節(jié)器。”

從國內外發(fā)展經(jīng)驗看，抽水蓄能電站的發(fā)展，與各國新能源發(fā)電規(guī)?？焖贁U大保持著近似“同步”的節(jié)拍。它以水能轉換為載體，通過提供系統(tǒng)儲能服務和多工況調度運行，在電網(wǎng)中承擔調峰、填谷、調頻、調相、事故備用、黑啟動等任務，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容量達到2773萬千瓦，超過日本成為世界上抽水蓄能裝機容量最大的國家。在建機組容量達到3095萬千瓦，我國抽水蓄能在建和運行電站機組容量均居世界第一。

根據(jù)對國外抽水蓄能產業(yè)發(fā)展規(guī)模的調查，一般電力系統(tǒng)內配備5%、10%到12%不等比例的抽蓄電站作為調節(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%，也有人認為還要高一點。盡管我國抽水蓄能裝機規(guī)模已位居世界首位，但是目前裝機容量占發(fā)電總裝機比例僅為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)展既要關注增量，更要關注布局的優(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年中國抽水蓄能運行容量將達到4000萬千瓦。

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