新能源發電的間歇性、波動性、分散性,對電源調節提出更高要求
抽水蓄能電站如何為新型電力系統提供支撐?
5月20日,在國際大壩委員會第28屆大會暨第93屆年會抽水蓄能電站發展與展望專題研討會上,中國工程院院士、中國電建集團首席科學家張宗亮表示,構建新型電力系統是破解經濟社會發展過程中能源、資源與環境制約的關鍵舉措,而抽水蓄能電站是開發構建流域“水風光儲”一體化清潔能源基地和“沙戈荒”新能源基地的儲能支撐。
“穩定器”和“調節閥”
2024年底,河北滄州渤海沿岸,我國規模最大的“漁光互補”項目——“綠港氫城”新能源項目并網發電,231萬塊光伏板下面能夠養殖多種海洋生物,能源和漁業互補雙贏。
當前,我國正在著力構建清潔低碳、安全高效的新型能源體系。然而,隨著風、光等新能源裝機規模和發電量比例的不斷上升,其波動性、間歇性與電網安全之間的矛盾也日益凸顯。
“針對風電、光伏發電等新能源間歇性、波動性和分散性問題,電力系統對調節電源的需求更加迫切。在諸多調節電源和儲能品種之中,抽水蓄能技術最成熟,壽命期長,綠色環保,迎來發展新機遇?!睆堊诹两榻B,作為當前最成熟、規模效益最顯著的大規模儲能方式,抽水蓄能電站是構建新型電力系統的核心支撐,對可再生能源發展發揮著重要作用。
《抽水蓄能中長期發展規劃(2021—2035年)》明確,到2025年,抽水蓄能投產總規模6200萬千瓦以上;到2030年,投產總規模1.2億千瓦左右;到2035年,形成滿足新能源高比例大規模發展的抽水蓄能現代化產業,全國抽水蓄能投產規模達到3億千瓦左右。
“從裝機容量11MW的中國首座抽水蓄能電站——崗南抽水蓄能電站,到裝機容量3600MW的全球最大抽水蓄能電站——豐寧抽水蓄能電站,中國抽蓄技術發展已躋身世界一流水平?!敝袊娊瘓F北京勘測設計研究院有限公司(以下簡稱北京院)董事長朱國金說。
在朱國金看來,抽水蓄能是目前技術成熟可靠、最具大規模開發、經濟高效的綠色儲能手段,抽蓄與風光等新能源聯合運行,能有效降低基地發電側的棄風和棄光率,維持電網穩定運行。
在中國東方電氣集團有限公司副總經理王軍看來,抽水蓄能作為新型電力系統的“穩定器”和“調節閥”,其價值已從單一儲能擴展到系統協同——既支撐風光電力的大規模消納,又為電網韌性提供保障。
“抽水蓄能+新型儲能”協同發展
有專家認為,隨著新能源產業跨越式發展與新型電力系統構建進程提速,儲能作為關鍵調節性電源迎來重大發展機遇。
“抽水蓄能+新型儲能”協同發展模式將成為儲能行業高質量發展的重要方向,該模式通過深度挖掘兩類儲能技術體系的互補特性,系統性提升多能互補協同效能,可為構建清潔低碳、安全可控、高效互動的新型能源體系提供戰略性支撐。
“單一維度的技術創新已經無法滿足新型電力系統的需求,必須建立跨領域的協同創新機制,實現多學科的交叉融合,推動電力市場機制改革與工程技術創新的協同促進?!北本┰嚎偨浝項顣暂x認為,推動抽水蓄能與新型儲能融合發展,是能源系統向低碳化轉型的必然選擇。
“抽水蓄能與新型儲能在新型電力系統中形成長時+短時、集中+分布的多層次儲能體系,共同支撐高比例新能源的穩定運行和高效消納。隨著技術進步和市場機制的不斷完善,兩者的協同將更加緊密。”朱國金表示。
將迎來規模化發展關鍵階段
北京院勘測設計的豐寧抽水蓄能電站被譽為抽蓄領域的“百科全書”。它的單體地下廠房規模世界第一,洞室群規模世界第一。
“地下洞室工程地質條件復雜,我們通過對地下洞室群圍巖變形機理、破壞規律、巖錨梁錨桿受力特性及支護時機等進行深入研究,提出了相應的加固措施,系統性攻克了復雜地質條件下超大型地下洞室群變形控制技術問題?!敝靽鹫f。
在朱國金看來,未來5到10年,中國抽水蓄能行業可能將迎來規?;⒅悄芑褪袌龌l展的關鍵階段。
他預計,在“雙碳”目標和新型電力系統建設推動下,抽蓄行業裝機容量將保持年均15%以上的高速增長,預計到2030年將突破1.2億千瓦。而技術迭代將聚焦大容量機組、超高水頭、變速機組、智能化運維體系構建,以及數字孿生、AI調度算法等技術應用,從而將電站綜合效率提升至80%以上。此外,機組設備國產化率則可能從當前的90%提升至100%,徹底突破核心控制系統“卡脖子”環節。