——中國電建集團北京勘測設計院有限公司項目設總、水工專業(yè)總工程師張捷
8月7日-8日，由華北電力大學、中國可再生能源學會主辦的“第一屆中國儲能學術論壇暨風光儲創(chuàng)新技術大會”在北京召開。中國電建集團北京勘測設計院有限公司項目設總、水工專業(yè)總工程師張捷作“中國抽水蓄能電站發(fā)展現(xiàn)狀”報告。
中國電建集團北京勘測設計院有限公司項目設總、水工專業(yè)總工程師張捷
張捷：大家上午好!今天和大家匯報《中國抽水蓄能電站發(fā)展現(xiàn)狀》。匯報分三個部分，抽水蓄能儲能原理、特點和優(yōu)勢，中國抽水蓄能電站發(fā)展現(xiàn)狀，抽水蓄能電站典型工程。
抽水蓄能電站有上、下水庫和輸水系統(tǒng)，上下庫之間形成落差。通過能量轉換，將電網(wǎng)系統(tǒng)里多余的電能轉化成價值更高的電能。特點：(1)是具有調(diào)峰填谷的功能，是發(fā)電廠，可以為系統(tǒng)提供豐富的電能。又是用戶，可以消納系統(tǒng)里低谷電能，這種運行方式在減少系統(tǒng)峰谷差時具有雙重的作用。(2)啟停迅速，運行靈活。對于負荷的急劇變化做出快速反應，適合承擔系統(tǒng)調(diào)頻及快速跟蹤負荷、備用的功能。(3)風電的隨機性和間歇性比較強，風電廠不能提供持續(xù)穩(wěn)定的功率。抽水蓄能的啟動比較靈活，可以緩解風電對電機帶來的不利影響。核電一旦停機就會對電網(wǎng)造成很大的沖擊，蓄能電站可以配合核電機組運行，輔助核電在核燃料使用期間盡可能的用盡燃料，多發(fā)電。
抽水蓄能電站作為儲能的技術有一些優(yōu)勢，(1)規(guī)模大，運行時間長。分布式的儲能技術在功率和儲能容量方面難以滿足大規(guī)模新能源基地的儲能要求。大規(guī)模的儲能技術以抽水蓄能電站發(fā)展歷程最長，技術最為成熟可靠，實踐中得到應用?，F(xiàn)階段，運行時間在50年以上，額定功率100-3600MW，能量轉換效率穩(wěn)定，具備其它儲能技術不可比擬的優(yōu)勢。(2)技術成熟、可靠且較為經(jīng)濟。抽水蓄能電站建設40余年，有豐富的經(jīng)驗。已建造的西龍池抽水蓄能是世界上水頭最高的抽水蓄能電站，在建的豐寧抽水蓄能電站是世界上裝機規(guī)模最大。到2018年底，已建成34座，總裝機容量有30025MW。抽水蓄能經(jīng)濟指標適中，建設抽水蓄能電站進行儲能，將棄電量轉化為電網(wǎng)優(yōu)質的電能是比較經(jīng)濟的。(3)抽水蓄能站點資源相對豐富。根據(jù)抽水蓄能選點的規(guī)劃成果。東北地區(qū)可開發(fā)23處，裝機容量27500MW。華北78處，裝機容量達到17300MW，華東地區(qū)36處，裝機容量30920MW，華中地區(qū)15處，裝機容量19400MW。(4)與其它電源聯(lián)合運行的優(yōu)勢明顯，根據(jù)調(diào)查，當前技術條件下，與風電實現(xiàn)聯(lián)合運用的儲能系統(tǒng)僅有抽水蓄能儲能、鈉硫電池和液流電池的儲能裝置。與抽水蓄能電站相比，鈉硫電池和液流電池的儲能單位千瓦投資是抽水蓄能的4.8-7.6倍，電能轉化效率不到20%，運行壽命不足其2/5。(5)抽水蓄能電站的附加效益突出，能夠滿足電網(wǎng)削峰填谷需求的前提，通過自身科學的調(diào)度運行方式，提高本電站經(jīng)濟效益。另一方面，與其它的電源配合運行，能力提高系統(tǒng)中火電站與核電的運行效率，促進風能資源有效利用，促進電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行，提高整個電力系統(tǒng)的供電效率和資源利用率。
中國抽水蓄能發(fā)展現(xiàn)狀。我們國家抽水蓄能歷年裝機容量表。我們國家的抽水蓄能站相對國外啟動的比較晚，上世紀的60年代開展抽水蓄能電站，但發(fā)展速度很快。到2018年底，我們建設的抽水蓄能電站34座，在建32座。投產(chǎn)總裝機達到30025MW，在建裝機容量43210MW。我們國家已建的抽水蓄能電站的統(tǒng)計表，下面是正在建設的表。
發(fā)展歷程分三個階段，上世紀60年代到70年代是起步階段，主要是開始學習和引進國外的現(xiàn)代抽水蓄能技術。在1968年和1975年建成河北崗南和北京密云的小型抽水蓄能電站。當時的抽水蓄能機組還得到國外進口，資金困難。當時對抽水蓄能電站產(chǎn)生的作用與效益的認識也不足。第二階段是80年代到90年代是一個學習引進的階段，90年代先后有十座電站投入運行，包括河北潘家口、廣東廣州和北京十三陵以及浙江的天荒坪。至2000年抽水蓄能電站總裝機容量達到5590MW，水庫全庫防滲技術都引進國外承包商，機組采購國外機組。2000年以后是借鑒和自主發(fā)展階段，學習借鑒國外的技術到自主發(fā)展為主。工程設計、施工和設備的安裝調(diào)試日益成熟并且進行創(chuàng)新，瀝青混凝土都是自主施工的，并對改性瀝青混凝土技術進行研發(fā)。以惠州、寶泉、白蓮河工程為代表，引進國外主機設備的設計與制造技術逐步發(fā)展為國內(nèi)自主設計、制造。2000年-2017年新增的抽水蓄能電站23座，新增裝機容量23135MW。
已建和在建的抽水蓄能電站在全國的分布圖，從最開始東部的經(jīng)濟發(fā)達地區(qū)擴展到23個省市。我們國家已建和在建的裝機容量都是世界第一，但與國外還是有一定的差距。抽水蓄能的裝機容量占比比較小，受電價與建設機制的影響，我國抽水蓄能裝機在電力裝機中占比不到2%。西方發(fā)達國家普遍重視抽水蓄能電站建設，裝機容量通常占電力系統(tǒng)總裝機的5%-10%。裝機容量方面，1000MW以上的抽水蓄能電站有45座。廣州和惠州抽水蓄能電站裝機2400MW，在建的河北豐寧達到3600MW，為世界第一。單機容量，浙江的仙居抽水蓄能電站達到375MW，機組都是國產(chǎn)化的。在建的是廣東的陽江的裝機容量達到400MW，世界的先進水平。防滲方面，北京十三陵與宜興都是鋼筋混凝土面板全庫防滲工程。改性瀝青技術的應用，解決了嚴寒地區(qū)低溫凍斷問題?；炷烈r砌和鋼板襯砌技術達到世界先進水平。
總之，我國在高水頭大容量抽水蓄能電站的布置、防滲和高水頭壓力管道、廠房結構振動及減振、施工調(diào)試和電站運行方面都進行大量的研究和工程實踐，并取得了一些成果。目前的技術水平達到世界先進水平。
典型案例介紹。十三陵抽水蓄能電站，電站裝機800MW，額定水頭430。是我國第一個采用全庫盆鋼筋混凝土面板防滲的抽水蓄能電站工程。工程重視環(huán)保、水保，通過將渣場美化建造成為蟒山公園，成為國家3A級景區(qū)，將工程設計與自然環(huán)境完美結合。
豐寧抽水蓄能電站。它在河北承德，距離北京180公里，500千伏的電壓接入華北電網(wǎng)，在系統(tǒng)中承擔調(diào)峰、填谷、調(diào)頻、調(diào)相以及事故備用的任務。2022年北京冬奧會上，豐寧抽水蓄能電站將為各類奧運賽事提供電力保障，為冬奧會保駕護航，為張家口打造低碳奧運專區(qū)作貢獻，促進張家口可再生能源示范區(qū)的有效發(fā)展，大大促進節(jié)能減排。電站裝有12臺30萬千瓦的有12臺，其中2臺為國內(nèi)首次采用變速機組，地下洞室群也是世界上規(guī)模最大的抽水蓄能電站地下洞室群。
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