世界最大抽水蓄能电站年节约标准煤48万余吨

8月13日,记者在丰宁抽水蓄能电站项目建设现场了解到,截至7月31日,电站两期工程已累计完成投资43.18亿元,在2022年北京冬奥会上,将为奥运赛事提供坚强的电力保障。据了解,丰宁抽水蓄能电站总装机容量360万千瓦,是目前世界上在建装机容量最大的抽水蓄能电站项目。电站分两期开发建设,于2016年实现同步建设,共安装12台30万千瓦的可逆式水泵水轮机和发电电动机组。主要建筑物由上水库、下水库、输出系统、地下厂房及其附属洞室组成。输出系统一、二期独立布置,由引水和尾水系统两部分组成,采用“一洞两机”的布置形式;两期工程地下厂房呈“一字”形合并布置,公用安装场,厂房总长度414米,高度54.5米,跨度25米。两期工程总投资192.37亿元,计划于2021年首台机组发电,2023年12台机组全部投产运行。丰宁抽水蓄能电站以世界在建规模最大、国内首次引进2台交流励磁变速机组为引领,以建设数学化智能型电站为方向,充分利用“大数据、云计算、物联网、移动互联”等新技术、新手段,全面推进数字化大坝、物联网+物资管控系统、机组设备远程诊断等新技术应用及“区片制”和“架子队”等管理模式创新,科技创新引领能力突出;在协调发展方面,坚持与张北柔性直流电网示范工程、可再生能源示范基地建设同步,与河北省能源转型升级、环境污染治理、低碳奥运举办同步,与京津冀协同发展、推进地区扶贫攻坚同步,协调促进能源转型及地区经济社会发展;在绿色发展方面,以建设绿色环保工程、促进新能源发展为己任,坚决贯彻环保水保“三同时”要求,累计增加工程环保水保投资1.23亿元;在开放发展方面,积极引进交流励磁变速机组技术,弥补国内变速机组研发、制造空白,推动抽水蓄能行业重大设备国产化进程;在共享发展方面,充分发挥电站资源综合开发利用效益,积极配合政府开展旅游开发,确保电站建设成果为地方经济社会可持续发展、百姓脱贫致富所共享。丰宁电站两期工程建成后,以500KV线路接入京津冀及冀北电网,年设计发电量66.12亿千瓦时,年抽水耗电量87.16亿千瓦,能够合理消纳风电,减少污染物排放,提供绿色环保清洁能源,年节约标准煤48.08万吨,相当于2016年北京市煤炭消耗量的4.2%。据了解,电站一期工程于2012年8月获得国家发改委核准,2013年5月开工建设;二期工程于2015年7月获得河北省发改委核准。截至2017年7月31日,电站两期工程累计完成投资43.18亿元。电站建成后对保障京津及冀北电网安全、促进河北北部的风电、太阳能发电等大规模发展,满足电网调峰要求,维护电网安全、稳定运行,提高供电质量和电网运行的经济性,促进资源有效利用起到重要作用。在2022年北京冬奥会上,将为奥运赛事提供坚强的电力保障。

我国已经成为世界上抽水蓄能装机容量最大的国家。抽水蓄能电站能够在送端电网发挥高效调节作用,在受端电网快速削峰填谷,与特高压输电配合,能促进清洁能源大范围输送和消纳。抽水蓄能电站在未来新能源大规模接入电网、电力系统智能化程度越来越高的趋势下,将扮演越来越重要的角色。

总装机600万千瓦,总投资386.87亿元,覆盖华北、东北、华东和西北四个区域……日前,国家电网有限公司宣布河北抚宁、吉林蛟河、浙江衢江、山东潍坊、新疆哈密5座抽水蓄能电站工程开工,预示着将有更多清洁能源为经济社会发展贡献澎湃动力。

今年上半年,我国弃风率、弃光率相比同期分别下降7个百分点和4.5个百分点。新疆、甘肃、辽宁、吉林、宁夏弃风率下降超过10个百分点;黑龙江、内蒙古弃风率下降超过5个百分点。新疆弃光率同比下降6个百分点,甘肃弃光率同比下降近10个百分点。

近年来,我国抽水蓄能建设大幅提速,加上此次5座新开工的抽水蓄能电站,国家电网抽水蓄能电站在运、在建规模分别达到1923万千瓦、3015万千瓦,使得我国抽水蓄能电站装机容量跃居世界第一。

大规模新能源接入电网,由资源中心运送到负荷中心,考验着整个电力系统的友好性、灵活性和安全性,对电力系统技术和管理提出了更加严苛的要求。

国家“十三五”能源和电力规划都要求加快抽水蓄能电站建设,并明确“十三五”期间新开工抽水蓄能容量6000万千瓦左右,到2020年我国抽水蓄能运行容量将达到4000万千瓦。抽水蓄能电站将有力支撑国家稳增长、调结构、惠民生战略部署,为清洁能源消纳、保障系统安全稳定运行发挥极大的促进作用。

抽水蓄能电站启停迅速,运行调节灵活,电网系统中建设适当规模的抽水蓄能电站,可以充分发挥抽水蓄能电站与光伏、风电运行的互补性,减少新能源大规模随机并网对系统的冲击。在世界水电大会上,国网新源控股有限公司代表在发言中提到。

纳生态之水抽水蓄能电站建设发展迅速

新葡萄京娱乐场8522 ,作为电网系统内重要的调节器稳压器平衡器,如今,抽水蓄能电站已成为接纳大规模清洁能源入网后的首选标配。它是如何在促进新能源消纳中发挥作用的?

启停便捷、反应迅速、技术成熟、经济合理,使得抽水蓄能机组成为表现优异的系统备用电源。抽水蓄能可提高电力系统安全可靠性,在电力系统中充分发挥“稳定器”“调节器”“平衡器”的作用,改善电力系统运行特性。

快速削峰填谷:保障清洁能源安全入网

根据我国能源资源禀赋和“西电东送、北电南供”的电力流向和规模,国家电网将加快特高压骨干网架建设,高质量推进电网发展。在电力系统中配备足够容量的抽水蓄能电站,启停灵活、反应快速,可以有效提升大电网综合防御能力,保障电网安全稳定运行。

大规模新能源消纳一直是世界性难题。在中国,能源中心与负荷中心分布不均的矛盾由来已久。三北地区新能源聚集,电源结构单一,灵活调节电源比重偏低,特别是近几年用电需求增速放缓,消纳市场总量不足。怎样保证新能源平安上网、灵活消纳和安全送出,是新能源快速发展必须面对的挑战。

从国家电网获悉,党的十八大以来,包括本次开工建设的5项抽水蓄能电站工程,该公司已累计开工建设26项抽水蓄能电站工程,装机容量达3615万千瓦;累计投产5座抽水蓄能电站,装机容量610万千瓦。本次开工建设的5座电站总装机600万千瓦,计划全部于2026年竣工投产。

东北电网正面临这样的难题。

其中,河北抚宁抽水蓄能电站,装机容量120万千瓦,安装4台30万千瓦可逆式水泵水轮发电机组,以500千伏电压接入冀北电网;吉林蛟河抽水蓄能电站,装机容量120万千瓦,安装4台30万千瓦可逆式水泵水轮发电机组,以500千伏电压接入吉林电网;

一方面,火电机组多,尤其是供热机组比重大,调峰能力弱。另一方面,蒙东、辽宁、吉林等地蓬勃发展的风电却等着上网。如何减少风电上网对电力系统的扰动?

浙江衢江抽水蓄能电站,装机容量120万千瓦,安装4台30万千瓦可逆式水泵水轮发电机组,以500千伏电压接入浙江电网,是国家电网积极推进混合所有制改革,在抽水蓄能领域引进社会资本的重点项目;

东北电网是典型的送端电网,电力供需形势总体上供大于求,系统调峰调频能力严重不足。东北电网装机容量13268万千瓦,火电占总容量的68.06%,风电占20.50%,而具备灵活调峰能力的水电和抽水蓄能电站仅占4.96%、1.13%。国网发展部相关负责人说。

山东潍坊抽水蓄能电站,装机容量120万千瓦,安装4台30万千瓦可逆式水泵水轮发电机组,以500千伏电压接入山东电网;新疆哈密抽水蓄能电站,装机容量120万千瓦,安装4台30万千瓦可逆式水泵水轮发电机组,以220千伏电压接入新疆电网。

2012年之后,随着辽宁丹东蒲石河抽水蓄能电站的投运,这种状况有所改变。机组启停速度快、适应性强、电能稳定,让蒲石河抽水蓄能电站能够适应电网负荷急剧增长或下降的状况。这正符合了风电来去自如的特性。

蓄绿色之能经济、环境、社会效益凸显

抽水蓄能电站快速转变的灵活性,可以弥补风力等新能源发电的随机性和不均匀性,突破电网规模对新能源容量的限制,为大力发展新能源创造条件。抽水蓄能电站建在送端电网,主要是减少大规模新能源接入后对电网的冲击,为电网接纳更多新能源打好基础。辽宁蒲石河抽水蓄能有限公司总工程师袁波说。

除了在电力系统中发挥“稳定器”作用外,抽水蓄能电站还将带来显著的经济、环境、社会效益。以河北抚宁等5座抽水蓄能电站为例,其建设可有力深化供给侧结构性改革,促进节能减排和大气污染防治,缓解系统调峰调频压力。

同时,蒲石河电站在电力系统中还可以发挥调峰、调频、调相和事故备用等重要功能,对保障供电安全、提高供电质量发挥重要作用。

从国家电网了解到,根据投资估算,建设河北抚宁等5座抽水蓄能电站,可拉动GDP增长超过572.64亿元,增加电工装备制造业产值78.52亿元,提供就业岗位约14.64万个,将有力拉动经济增长,并将推进抽水蓄能设备国产化与装备制造业转型升级。工程投运后,每年创造利税约6.16亿元,带动旅游业综合发展,在服务当地经济社会发展中发挥重要作用。

每天夜晚,蒲石河的抽水机组准时启动,将下水库的水抽上来,将富余电力转换成水的势能储存。白天的用电高峰期,再将水能转换成电能输送回电网,起到削峰填谷的作用。因为风电出力随机,有时候,蒲石河的机组每天要启动十几次,以帮助电网达到平衡的状态,减少频率波动对电网造成的影响。

“工程投运后,可实现与西部、北部地区新能源发电的联合协调运行,每年促进消纳富余风电、太阳能发电量150亿千瓦时,有效缓解弃风、弃光问题。”国家电网公司抽水蓄能和新能源部副主任吴骏介绍到。

自投产运行至今,蒲石河抽水蓄能电站累计消纳清洁能源95.78亿千瓦时,累计发电78.33亿千瓦时。在消纳清洁能源,减少化能源消耗,改善大气环境和保障电网安全方面发挥了重要作用。

此外,抽水蓄能电站能够替代一定容量的煤电机组,提高网内运行机组的整体经济性,明显降低电力系统单位能耗水平。国家电网公司预测,5座抽水蓄能电站每年可节约原煤消耗107.56万吨,减排二氧化碳209.49万吨、二氧化硫2.04万吨、氮氧化物0.84万吨,具有显著的经济效益和环保效益。

这只是抽水蓄能电站在消纳清洁能源方面的一个缩影。近年来,国家电网公司持续加快电网调峰能力建设,发挥抽水蓄能电站作用,促进新能源多发多用。今年上半年,丰宁等抽水蓄能电站和丰满重建工程顺利推进。下半年将开工建设河南洛宁、浙江宁海等6座抽水蓄能电站。十三五期间,公司规划开工29座抽水蓄能电站,总投资超过2000亿元。

目前,河北、山东电源结构以火电机组为主,系统调峰手段主要依靠燃煤火电,灵活电源比例偏低。吉林、浙江水电丰枯出力悬殊,在枯水期系统调节能力较为紧张。建设河北抚宁抽蓄等一批具有良好调节性能、经济高效的抽水蓄能电站,可以显著提高系统调节能力。

促进清洁能源消纳:配合特高压实现大范围资源优化配置

同时,可以满足风电、太阳能发电快速增长所增加的部分调峰需求,为当地大规模发展清洁能源提供有利条件,保障跨区跨省输电通道安全运行。此外,抽水蓄能电站还可以配合浙江、山东核电发展,保障核电稳定运行,提高核电站的运行效益和安全性。

东部省份浙江能源需求非常旺盛,截至2016年年底,浙江省装机容量8311万千瓦,预计到2020年装机容量将超过1亿千瓦,其中核电和区外来电超过3000万千瓦,是典型的受端电网。这种能源结构特点,使浙江非常期待抽水蓄能电站的建设。

从2008年开始,特高压的建设逐渐加速。目前,已有8条特高压直流线路的落点选在华东,输送电力包括四川的水电、三北地区的新能源发电,输送容量达到3976万千瓦。

如此大规模的清洁能源输入,电网安全成为重要的考量因素。

7月13~27日,浙江安吉,在天荒坪抽水蓄能电站工作的卢衍海告诉记者,近期天荒坪机组的启停次数频频升高,达到日启动21次,日均发电量968万千瓦时,为高温天气下电网安全稳定运行提供了保障。

相较其他的调峰手段,抽水蓄能电站启停速度快,调峰容量大,尤其对于外来电比较多的特高压受端地区,能有效保证电网安全稳定运行。华东天荒坪抽水蓄能有限责任公司副总经理朱兴兵告诉记者。

抽水蓄能机组在旋转备用时,几秒内就能满负荷运行,机组全停到满负荷运行也仅需要两分钟的时间,而在运行中紧急切掉负荷,只需要零点几秒的时间。相比较下,火电机组从全停到满负荷运行,至少要1小时左右。

抽水蓄能电站既能满足快速发电的要求,又能响应因为系统故障导致电量多余这种紧急情况的处理。它发挥作用后,对于特高压电网消纳清洁能源是强有力的保障。朱兴兵介绍,天荒坪抽水蓄能电站,满负荷运行,能提供5个小时的电能。他们目前还在研究同抽同发模式和紧急支援系统功能,这意味着未来抽水蓄能处理电网紧急事故的能力将提升到秒级别。

华东电网的另一个特点,也让抽水蓄能显得格外重要。

在受端电网建设抽水蓄能电站,有两个主要的功能。首先是保证电网安全运行,作为重要的备用电源使用。二是消纳系统低谷清洁电能,并作为网内用户负荷应急切除。国网新源公司发展策划部主任余贤华表示。

华东电网2016年可调配容量达到2.78亿万千瓦,最高负荷1.85亿万千瓦,最高峰谷差6000多万千瓦。天荒坪抽水蓄能电站有限公司总经理李浩良介绍,华东电网峰谷差大,外来电多,晚上必须要有大客户来消纳外来的低谷风电,这个大客户,就是抽水蓄能电站。

如果没有抽水蓄能电站,夜间负荷低谷时,为保证风电充分消纳,将导致火电机组功率降低,甚至被迫停机,而白天需要再开机运行。一开一关,增加了火电机组单位发电煤耗和污染排放。

天荒坪抽水蓄能电站把夜间低谷的清洁电储存起来,白天为系统提供更多充足的高峰电。天荒坪公司运检部副主任王海涛说,这一储一发之间,抽水蓄能电站的综合效益充分体现:吸纳清洁能源,又生产清洁发电,达到零排放、零污染,对当地的环境改善助益很大。

据统计,天荒坪抽水蓄能电站投运以来,已累计消纳清洁来电450余亿千瓦时。节能减排效果也非常明显,天荒坪电站年均节约标煤11.45万吨,减少二氧化硫445吨,减少二氧化碳25.18万吨,已成为消纳华东电网外来清洁电,提高电能质量,改善当地环境的有效方式。

这样的例子不仅仅发生在华东。根据北京电力交易中心发布的报告,华中区域抽水蓄能电站机组利用效率显著提高,利用抽蓄低谷调峰能力省间清洁能源消纳成效显著。

2016年,湖北白莲河、湖南黑麋峰、河南宝泉三座抽水蓄能电站完成发电量46亿千瓦时。2016年全年湖北消纳四川、重庆富余低谷水电3亿千瓦时,计划外消纳西北新能源13亿千瓦时,有效减少了低谷时段的弃风、弃光、弃水。

跃居世界第一:抽水蓄能正处于加快发展的重要机遇期

新能源出力具有波动性和随机性,特别是高比例新能源电源接入电力系统后,要实现有效消纳,系统内必须配备必要的灵活调节电源。余贤华说,这就需要有大规模、高效环保的安全保障辅助服务和储能需求设备作为系统调节器。

从国内外发展经验看,抽水蓄能电站的发展,与各国新能源发电规模快速扩大保持着近似同步的节拍。它以水能转换为载体,通过提供系统储能服务和多工况调度运行,在电网中承担调峰、填谷、调频、调相、事故备用、黑启动等任务,已经成为现代电力系统不可或缺的重要组成部分。

今年5月,我国抽水蓄能电站装机容量达到2773万千瓦,超过日本成为世界上抽水蓄能装机容量最大的国家。在建机组容量达到3095万千瓦,我国抽水蓄能在建和运行电站机组容量均居世界第一。

根据对国外抽水蓄能产业发展规模的调查,一般电力系统内配备5%、10%到12%不等比例的抽蓄电站作为调节电源。

究竟我国需要配备多大比例的抽水蓄能电源,有人提出5%,也有人认为还要高一点。尽管我国抽水蓄能装机规模已位居世界首位,但是目前装机容量占发电总装机比例仅为1.7%,这个比例在后两年还有下降的趋势,总体上,发展规模是远低于合理水平的。但是,由于不同区域需求差异较大,后期发展既要关注增量,更要关注布局的优化。余贤华说,而这也意味着,我国抽水蓄能的发展空间和潜能,依旧很大,但布局优化更显重要。

根据国家能源局《电力发展十三五规划》和《水电发展十三五规划》的要求,未来,我国将快速大幅提高抽水蓄能机组比例。十三五期间,计划新开工抽水蓄能容量6000万千瓦左右,到2020年中国抽水蓄能运行容量将达到4000万千瓦。

抽水蓄能正处于加快发展的重要机遇期。未来更多抽水蓄能电站的投运,将充分发挥削峰填谷等综合辅助服务的功能,有助于电网安全调控能力和调峰能力的提升,将为促进新能源大规模、大范围消纳打好基础。余贤华说。