抽水蓄能電站是目前經(jīng)濟(jì)性最好的大規(guī)模儲(chǔ)能設(shè)施。為實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰碳中和目標(biāo)，“十四五”時(shí)期，國(guó)家致力于構(gòu)建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)，亟須加快抽水蓄能建設(shè)步伐。日前，國(guó)家發(fā)展改革委出臺(tái)《關(guān)于進(jìn)一步完善抽水蓄能價(jià)格形成機(jī)制的意見(jiàn)》，為抽水蓄能行業(yè)健康發(fā)展提供了政策保障。國(guó)家電網(wǎng)積極建設(shè)抽水蓄能電站，創(chuàng)新調(diào)度模式，多措并舉促進(jìn)新能源消納，確保電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行，為經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展提供強(qiáng)勁動(dòng)能。
頻繁啟停，與“風(fēng)光”打“回合戰(zhàn)”
高山峽谷，碧波蕩漾。在綠水青山之間，一座座抽水蓄能電站點(diǎn)綴其中，引導(dǎo)著湍急的水流在高山之間靈活運(yùn)轉(zhuǎn)。
作為目前最經(jīng)濟(jì)的大規(guī)模儲(chǔ)能方式，抽水蓄能電站被稱為水電“皇冠上的明珠”，具有調(diào)峰、調(diào)頻、調(diào)相、儲(chǔ)能、系統(tǒng)備用和黑啟動(dòng)等六大功能。依托山體的落差，抽水蓄能電站建有上水庫(kù)和下水庫(kù)，當(dāng)用電低谷時(shí)，利用富余的電能將下水庫(kù)的水抽到上水庫(kù)儲(chǔ)存，到了用電高峰時(shí)，再將上水庫(kù)的水放下來(lái)，利用上下水庫(kù)之間的落差，沖擊水輪機(jī)，帶動(dòng)機(jī)組發(fā)電，為千家萬(wàn)戶送去清潔電能。
不久前，中央財(cái)經(jīng)委員會(huì)第九次會(huì)議提出“構(gòu)建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)”。國(guó)家“十四五”規(guī)劃和2035年遠(yuǎn)景目標(biāo)綱要指出，要構(gòu)建現(xiàn)代能源體系，提升清潔能源消納和存儲(chǔ)能力。新能源具有間歇性、波動(dòng)性等特點(diǎn)，未來(lái)新能源的大比例接入，意味著我國(guó)電力系統(tǒng)需要配備足夠的靈活調(diào)節(jié)電源和儲(chǔ)能設(shè)施，抽水蓄能電站將在電力系統(tǒng)中扮演越來(lái)越重要的角色。
4月19日，國(guó)家能源局印發(fā)《2021年能源工作指導(dǎo)意見(jiàn)》，明確提出開(kāi)展全國(guó)新一輪抽水蓄能中長(zhǎng)期規(guī)劃，穩(wěn)步有序推進(jìn)儲(chǔ)能項(xiàng)目試驗(yàn)示范。國(guó)家電網(wǎng)有限公司提出“十四五”期間，力爭(zhēng)在新能源集中開(kāi)發(fā)地區(qū)和電力負(fù)荷中心新增建設(shè)抽水蓄能電站裝機(jī)2000萬(wàn)千瓦以上，投資規(guī)模超過(guò)1000億元。
抽水蓄能對(duì)促進(jìn)新能源消納、構(gòu)建新型電力系統(tǒng)至關(guān)重要。中國(guó)電建集團(tuán)北京勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司董事長(zhǎng)、中國(guó)水力發(fā)電工程學(xué)會(huì)電網(wǎng)調(diào)峰與抽水蓄能專(zhuān)業(yè)委員會(huì)秘書(shū)長(zhǎng)郝榮國(guó)指出，抽水蓄能電站可有效促進(jìn)大規(guī)模風(fēng)電和太陽(yáng)能發(fā)電的并網(wǎng)消納，保障電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行，是構(gòu)建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)的重要組成部分。
在山西省五臺(tái)縣神西鄉(xiāng)西河村滹沱河畔，國(guó)網(wǎng)新源山西西龍池抽水蓄能電站是深山里的一道亮麗風(fēng)景線。在剛過(guò)去的“五一”假期，西龍池抽水蓄能電站運(yùn)檢部主任朱慶龍與隨機(jī)波動(dòng)的“風(fēng)、光”打了幾十個(gè)回合，順利完成了新能源消納任務(wù)。
“通常來(lái)說(shuō)，山西省冬天風(fēng)大，夜間風(fēng)電消納較為困難。近年來(lái)，山西省新能源發(fā)展迅猛，光伏發(fā)電、風(fēng)電大比例提升。在‘五一’假期，山西省來(lái)風(fēng)大，光照條件好，新能源發(fā)電需求大，但假期用電負(fù)荷較低，需要抽水蓄能電站消納大量新能源。”朱慶龍講道，在“五一”假期，他們中午面臨光伏發(fā)電、風(fēng)電“合力大發(fā)”，晚間風(fēng)電大發(fā)，新能源消納任務(wù)極其緊迫。僅5月1日當(dāng)天，他們便實(shí)現(xiàn)了抽水5臺(tái)次，發(fā)電7臺(tái)次。“電站的4臺(tái)機(jī)組全部運(yùn)行，一刻也不敢停歇。”朱慶龍說(shuō)，他們?cè)诩倨谥耙淹瓿纱杭緳z修，保證了機(jī)組的可靠有效出力。
“十三五”期間，山西省電源結(jié)構(gòu)進(jìn)一步優(yōu)化，截至2020年年底，山西省發(fā)電裝機(jī)容量達(dá)到1.038億千瓦，新能源發(fā)電裝機(jī)容量為3282.7萬(wàn)千瓦，占全省裝機(jī)容量的31.6%，占比較2015年年末提升20.39個(gè)百分點(diǎn)。
“目前山西電網(wǎng)只有西龍池這一座在運(yùn)的抽水蓄能電站，難以滿足新能源的大規(guī)模發(fā)展需求。”朱慶龍談到，抽水蓄能電站一經(jīng)投運(yùn)，受山體等周?chē)h(huán)境因素影響，幾乎不可能進(jìn)行擴(kuò)容改造，而新能源規(guī)模在持續(xù)增長(zhǎng)，加快抽水蓄能電站建設(shè)步伐非常迫切。
一組數(shù)據(jù)顯示出抽水蓄能電站對(duì)促進(jìn)新能源消納的關(guān)鍵作用。“五一”假期，國(guó)家電網(wǎng)充分發(fā)揮抽水蓄能作用，華北、華中、華東區(qū)域抽水蓄能機(jī)組抽水次數(shù)、發(fā)電次數(shù)及綜合利用小時(shí)均明顯增長(zhǎng)，助力新能源利用率均達(dá)到95%以上（華東地區(qū)繼續(xù)保持全額消納）。尤其是華北區(qū)域，5月5日光伏發(fā)電日電力電量創(chuàng)歷史新高，達(dá)4323萬(wàn)千瓦、3.4億千瓦時(shí)，抽蓄機(jī)組頻繁啟停，臺(tái)均抽水、發(fā)電次數(shù)為各區(qū)域最大，抽水次數(shù)、發(fā)電次數(shù)及綜合利用小時(shí)增幅分別達(dá)160.32%、95.77%、100.15%。
容量共享，不再是一地專(zhuān)屬“充電寶”
“趕快準(zhǔn)備好！機(jī)組馬上要頂上！”在與電網(wǎng)調(diào)度控制中心的溝通中，這句話經(jīng)常在朱慶龍的耳邊回蕩。
由于季節(jié)變化、節(jié)假日以及晝夜用電需求量的不同，用電存在高峰期和低谷期，電力峰谷差客觀存在。再加上間歇性、波動(dòng)性較強(qiáng)的新能源大量并網(wǎng)，電網(wǎng)系統(tǒng)需要強(qiáng)有力的調(diào)節(jié)電源與風(fēng)、光發(fā)電相配合，維持功率平衡，保持系統(tǒng)頻率穩(wěn)定，從而保障電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。
“抽水蓄能機(jī)組在2~3分鐘內(nèi)便可以完成啟動(dòng)，快速響應(yīng)電網(wǎng)需求，完成調(diào)峰任務(wù)。”朱慶龍介紹，抽水蓄能機(jī)組啟停迅速、工況轉(zhuǎn)變靈活，可以實(shí)現(xiàn)頂峰填谷、調(diào)頻調(diào)相、緊急事故備用，在快速跟蹤負(fù)荷、事故備用和保證電能質(zhì)量方面發(fā)揮著極其重要的作用，具有電網(wǎng)調(diào)峰的天然優(yōu)勢(shì)，被喻為電網(wǎng)的“調(diào)節(jié)器”“穩(wěn)壓器”和“蓄電池”。
抽水蓄能電站通過(guò)電網(wǎng)調(diào)度可以在更大范圍內(nèi)發(fā)揮作用。日前，國(guó)網(wǎng)華東分部率先探索出了抽水蓄能容量共享模式。針對(duì)滬皖電網(wǎng)新能源出力特性及互補(bǔ)需求，國(guó)網(wǎng)華東分部探索聯(lián)合調(diào)度模式，促成國(guó)網(wǎng)上海市電力公司與國(guó)網(wǎng)安徽省電力有限公司簽訂優(yōu)化調(diào)度框架協(xié)議，建立抽水蓄能容量共享模式，統(tǒng)籌調(diào)度抽水蓄能資源，保障電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。
“滬皖電網(wǎng)具有很強(qiáng)的互補(bǔ)性，上海用電早高峰突出，而安徽用電晚高峰突出。由于調(diào)峰需求不同，兩個(gè)省可以共享抽水蓄能電站，靈活調(diào)節(jié)電網(wǎng)峰谷差。”國(guó)網(wǎng)華東分部水電及新能源處副處長(zhǎng)陸建宇解釋說(shuō)，對(duì)于電網(wǎng)來(lái)說(shuō)，優(yōu)質(zhì)的調(diào)節(jié)電源是稀缺資源。隨著新能源的大比例接入，電網(wǎng)對(duì)于優(yōu)質(zhì)調(diào)節(jié)電源的需求越來(lái)越大。抽水蓄能電站是優(yōu)質(zhì)的調(diào)節(jié)電源，可以增強(qiáng)電力系統(tǒng)的平衡調(diào)節(jié)能力，但并不是每個(gè)省都有條件建設(shè)。“上海的地勢(shì)條件不符合建設(shè)抽水蓄能電站的條件，但它臨近的安徽省具備條件，且雙方的電網(wǎng)調(diào)峰需求能夠完美錯(cuò)開(kāi)，那么大家就可以坐下來(lái)談一談，將有限的抽水蓄能電站資源優(yōu)勢(shì)最大化發(fā)揮出來(lái)。這種模式可以在全國(guó)更多區(qū)域推廣，保障大電網(wǎng)安全。”陸建宇說(shuō)。
山西是中國(guó)重要的能源基地。近年來(lái)，山西積極推動(dòng)清潔電力外送基地建設(shè)，目前已形成“三交一直”特高壓外送通道格局，連接中國(guó)華北、華中、華東三大區(qū)域電網(wǎng)。電網(wǎng)頻率偏差影響客戶的供電質(zhì)量。特高壓輸電通道對(duì)電能質(zhì)量要求頗高，這也需要西龍池抽水蓄能電站充分發(fā)揮調(diào)節(jié)作用，保證電網(wǎng)頻率合格率。
在日常運(yùn)行中，抽水蓄能機(jī)組啟停迅速、運(yùn)行靈活可靠，能很好地適應(yīng)系統(tǒng)負(fù)荷急劇變化的趨勢(shì)，快速減少電網(wǎng)頻率偏差，提升供電質(zhì)量。5月4日7時(shí)32分至8時(shí)24分，應(yīng)華東電網(wǎng)調(diào)度控制中心要求，國(guó)網(wǎng)新源江蘇宜興抽水蓄能電站緊急啟動(dòng)機(jī)組發(fā)電，持續(xù)52分鐘，將電網(wǎng)頻率成功拉回至正常水平。
隨著新能源發(fā)電占比升高，電網(wǎng)系統(tǒng)波動(dòng)性、不確定性顯著增強(qiáng)，需要靈活電源根據(jù)系統(tǒng)調(diào)峰、調(diào)頻實(shí)際需要參與調(diào)節(jié)。“五一”假期，山西西龍池抽水蓄能電站、山東泰山抽水蓄能電站多次運(yùn)行于抽水調(diào)相備用狀態(tài)（電動(dòng)機(jī)狀態(tài)空轉(zhuǎn)），以便隨時(shí)響應(yīng)系統(tǒng)調(diào)峰需求。泰山抽水蓄能電站抽水調(diào)相備用55次（其中37次轉(zhuǎn)抽水），累計(jì)時(shí)長(zhǎng)1204分鐘（單次平均22分鐘）；西龍池抽水蓄能電站抽水調(diào)相備用8次，累計(jì)時(shí)長(zhǎng)77分鐘。
市場(chǎng)調(diào)節(jié)，健康發(fā)展有了更多保障
5月7日，國(guó)家發(fā)展改革委發(fā)布《關(guān)于進(jìn)一步完善抽水蓄能價(jià)格形成機(jī)制的意見(jiàn)》（下稱《意見(jiàn)》）。《意見(jiàn)》明確以競(jìng)爭(zhēng)性方式形成電量電價(jià)，將容量電價(jià)納入輸配電價(jià)回收，同時(shí)強(qiáng)化與電力市場(chǎng)建設(shè)發(fā)展的銜接，逐步推動(dòng)抽水蓄能電站進(jìn)入市場(chǎng)，著力提升電價(jià)形成機(jī)制的科學(xué)性、操作性和有效性，充分發(fā)揮電價(jià)信號(hào)作用。
這一消息引起業(yè)界廣泛關(guān)注，為抽水蓄能行業(yè)發(fā)展注入了強(qiáng)心劑。
“這真是盼望多年的好消息！”朱慶龍大學(xué)一畢業(yè)便來(lái)到了西龍池抽水蓄能電站，從一個(gè)“新兵”成長(zhǎng)為經(jīng)驗(yàn)豐富的“老人”，如今已摸爬滾打了14年。“2007年我剛工作時(shí)，西龍池抽水蓄能電站還在建設(shè)中，我看著它從投運(yùn)到現(xiàn)在發(fā)展壯大，就像看著自己的孩子長(zhǎng)大了似的。現(xiàn)在國(guó)家出了這么好的政策，相信抽水蓄能電站能發(fā)揮更大的作用，吸引更多社會(huì)資本加入，取得更加長(zhǎng)遠(yuǎn)健康的發(fā)展。”朱慶龍對(duì)未來(lái)充滿憧憬。
國(guó)網(wǎng)新源控股有限公司董事長(zhǎng)、黨委書(shū)記侯清國(guó)表示，國(guó)家發(fā)改委及時(shí)完善了抽水蓄能價(jià)格形成機(jī)制，新機(jī)制明確了抽水蓄能在新型電力系統(tǒng)中的功能定位，將抽水蓄能電價(jià)納入輸配電價(jià)監(jiān)管，更加完善了公平合理的電力價(jià)格體系，為抽水蓄能電站加快發(fā)展、充分發(fā)揮綜合效益、助力實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰碳中和目標(biāo)創(chuàng)造了更加有利的條件。
價(jià)格機(jī)制是市場(chǎng)機(jī)制中最敏感、最有效的調(diào)節(jié)機(jī)制，價(jià)格的變動(dòng)對(duì)整個(gè)社會(huì)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)有十分重要的影響。“不斷完善抽蓄電站價(jià)格機(jī)制，打通電源、電網(wǎng)、用戶壁壘，可以實(shí)現(xiàn)多方共贏。”廈門(mén)大學(xué)中國(guó)能源政策研究院院長(zhǎng)林伯強(qiáng)指出，隨著《意見(jiàn)》的出臺(tái)，以及今后高比例可再生能源接入，抽水蓄能電站發(fā)展需求將持續(xù)增長(zhǎng)，投產(chǎn)規(guī)模將大幅提升。
去年12月，我國(guó)在氣候雄心峰會(huì)上提出，到2030年風(fēng)電、太陽(yáng)能發(fā)電總裝機(jī)容量將達(dá)到12億千瓦以上。大量新能源并網(wǎng)要求電力系統(tǒng)具備更強(qiáng)的靈活調(diào)節(jié)能力。據(jù)統(tǒng)計(jì)，截至2020年年底，我國(guó)抽水蓄能電站總裝機(jī)規(guī)模達(dá)到3149萬(wàn)千瓦，但僅占我國(guó)電源總裝機(jī)的1.43%，還無(wú)法滿足新能源快速發(fā)展和電網(wǎng)調(diào)峰調(diào)頻的需求。抽水蓄能電站作為重要的調(diào)節(jié)電源和儲(chǔ)能設(shè)施，發(fā)展需求非常迫切。
5月12日，一個(gè)好消息傳來(lái)，國(guó)網(wǎng)新源河北豐寧抽水蓄能電站順利通過(guò)上水庫(kù)蓄水驗(yàn)收，為后續(xù)機(jī)組啟動(dòng)調(diào)試奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。豐寧抽水蓄能電站總裝機(jī)360萬(wàn)千瓦，是目前世界上在建裝機(jī)容量最大的抽水蓄能電站，是支撐服務(wù)北京2022年冬奧會(huì)全綠電供應(yīng)、保障張北柔直工程可靠運(yùn)行、促進(jìn)華北新能源有效消納的重要工程。據(jù)測(cè)算，豐寧抽水蓄能電站每年可消納過(guò)剩電能88億千瓦時(shí)，年發(fā)電量可達(dá)66.12億千瓦時(shí)，每年可節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤48.08萬(wàn)噸，減少碳排放120萬(wàn)噸，相當(dāng)于造林24萬(wàn)多畝。
抽水蓄能的“黃金時(shí)代”已經(jīng)到來(lái)。預(yù)計(jì)“十四五”期間，我國(guó)抽水蓄能電站年度投產(chǎn)規(guī)模約在500萬(wàn)~600萬(wàn)千瓦，五年內(nèi)新開(kāi)工規(guī)模在3000萬(wàn)~4000萬(wàn)千瓦。
未來(lái)，國(guó)家電網(wǎng)將加大開(kāi)放合作力度，加快抽水蓄能發(fā)展，為建設(shè)以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)，助力實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰碳中和目標(biāo)作出更大貢獻(xiàn)。
