——中國電建集團(tuán)北京勘測(cè)設(shè)計(jì)院有限公司項(xiàng)目設(shè)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(xué)、中國可再生能源學(xué)會(huì)主辦的“第一屆中國儲(chǔ)能學(xué)術(shù)論壇暨風(fēng)光儲(chǔ)創(chuàng)新技術(shù)大會(huì)”在北京召開。中國電建集團(tuán)北京勘測(cè)設(shè)計(jì)院有限公司項(xiàng)目設(shè)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(bào)告。
中國電建集團(tuán)北京勘測(cè)設(shè)計(jì)院有限公司項(xiàng)目設(shè)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(bào)《中國抽水蓄能電站發(fā)展現(xiàn)狀》。匯報(bào)分三個(gè)部分，抽水蓄能儲(chǔ)能原理、特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)，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(zhuǎn)換，將電網(wǎng)系統(tǒng)里多余的電能轉(zhuǎn)化成價(jià)值更高的電能。特點(diǎn)：(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(yùn)行方式在減少系統(tǒng)峰谷差時(shí)具有雙重的作用。(2)啟停迅速，運(yùn)行靈活。對(duì)于負(fù)荷的急劇變化做出快速反應(yīng)，適合承擔(dān)系統(tǒng)調(diào)頻及快速跟蹤負(fù)荷、備用的功能。(3)風(fēng)電的隨機(jī)性和間歇性比較強(qiáng)，風(fēng)電廠不能提供持續(xù)穩(wěn)定的功率。抽水蓄能的啟動(dòng)比較靈活，可以緩解風(fēng)電對(duì)電機(jī)帶來的不利影響。核電一旦停機(jī)就會(huì)對(duì)電網(wǎng)造成很大的沖擊，蓄能電站可以配合核電機(jī)組運(yùn)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(chǔ)能的技術(shù)有一些優(yōu)勢(shì)，(1)規(guī)模大，運(yùn)行時(shí)間長。分布式的儲(chǔ)能技術(shù)在功率和儲(chǔ)能容量方面難以滿足大規(guī)模新能源基地的儲(chǔ)能要求。大規(guī)模的儲(chǔ)能技術(shù)以抽水蓄能電站發(fā)展歷程最長，技術(shù)最為成熟可靠，實(shí)踐中得到應(yīng)用。現(xiàn)階段，運(yùn)行時(shí)間在50年以上，額定功率100-3600MW，能量轉(zhuǎn)換效率穩(wěn)定，具備其它儲(chǔ)能技術(shù)不可比擬的優(yōu)勢(shì)。(2)技術(shù)成熟、可靠且較為經(jīng)濟(jì)。抽水蓄能電站建設(shè)40余年，有豐富的經(jīng)驗(yàn)。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(jī)規(guī)模最大。到2018年底，已建成34座，總裝機(jī)容量有30025MW。抽水蓄能經(jīng)濟(jì)指標(biāo)適中，建設(shè)抽水蓄能電站進(jìn)行儲(chǔ)能，將棄電量轉(zhuǎn)化為電網(wǎng)優(yōu)質(zhì)的電能是比較經(jīng)濟(jì)的。(3)抽水蓄能站點(diǎn)資源相對(duì)豐富。根據(jù)抽水蓄能選點(diǎn)的規(guī)劃成果。東北地區(qū)可開發(fā)23處，裝機(jī)容量27500MW。華北78處，裝機(jī)容量達(dá)到17300MW，華東地區(qū)36處，裝機(jī)容量30920MW，華中地區(qū)15處，裝機(jī)容量19400MW。(4)與其它電源聯(lián)合運(yùn)行的優(yōu)勢(shì)明顯，根據(jù)調(diào)查，當(dāng)前技術(shù)條件下，與風(fēng)電實(shí)現(xiàn)聯(lián)合運(yùn)用的儲(chǔ)能系統(tǒng)僅有抽水蓄能儲(chǔ)能、鈉硫電池和液流電池的儲(chǔ)能裝置。與抽水蓄能電站相比，鈉硫電池和液流電池的儲(chǔ)能單位千瓦投資是抽水蓄能的4.8-7.6倍，電能轉(zhuǎn)化效率不到20%，運(yùn)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(xué)的調(diào)度運(yùn)行方式，提高本電站經(jīng)濟(jì)效益。另一方面，與其它的電源配合運(yùn)行，能力提高系統(tǒng)中火電站與核電的運(yùn)行效率，促進(jìn)風(fēng)能資源有效利用，促進(jìn)電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行，提高整個(gè)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(jī)容量表。我們國家的抽水蓄能站相對(duì)國外啟動(dòng)的比較晚，上世紀(jì)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(shè)的抽水蓄能電站34座，在建32座。投產(chǎn)總裝機(jī)達(dá)到30025MW，在建裝機(jī)容量43210MW。我們國家已建的抽水蓄能電站的統(tǒng)計(jì)表，下面是正在建設(shè)的表。
發(fā)展歷程分三個(gè)階段，上世紀(jì)60年代到70年代是起步階段，主要是開始學(xué)習(xí)和引進(jìn)國外的現(xiàn)代抽水蓄能技術(shù)。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(dāng)時(shí)的抽水蓄能機(jī)組還得到國外進(jìn)口，資金困難。當(dāng)時(shí)對(duì)抽水蓄能電站產(chǎn)生的作用與效益的認(rèn)識(shí)也不足。第二階段是80年代到90年代是一個(gè)學(xué)習(xí)引進(jìn)的階段，90年代先后有十座電站投入運(yùn)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(jī)容量達(dá)到5590MW，水庫全庫防滲技術(shù)都引進(jìn)國外承包商，機(jī)組采購國外機(jī)組。2000年以后是借鑒和自主發(fā)展階段，學(xué)習(xí)借鑒國外的技術(shù)到自主發(fā)展為主。工程設(shè)計(jì)、施工和設(shè)備的安裝調(diào)試日益成熟并且進(jìn)行創(chuàng)新，瀝青混凝土都是自主施工的，并對(duì)改性瀝青混凝土技術(shù)進(jìn)行研發(fā)。以惠州、寶泉、白蓮河工程為代表，引進(jìn)國外主機(jī)設(shè)備的設(shè)計(jì)與制造技術(shù)逐步發(fā)展為國內(nèi)自主設(shè)計(jì)、制造。2000年-2017年新增的抽水蓄能電站23座，新增裝機(jī)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(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)擴(kuò)展到23個(gè)省市。我們國家已建和在建的裝機(jī)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(jī)容量占比比較小，受電價(jià)與建設(shè)機(jī)制的影響，我國抽水蓄能裝機(jī)在電力裝機(jī)中占比不到2%。西方發(fā)達(dá)國家普遍重視抽水蓄能電站建設(shè)，裝機(jī)容量通常占電力系統(tǒng)總裝機(jī)的5%-10%。裝機(jī)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(jī)2400MW，在建的河北豐寧達(dá)到3600MW，為世界第一。單機(jī)容量，浙江的仙居抽水蓄能電站達(dá)到375MW，機(jī)組都是國產(chǎn)化的。在建的是廣東的陽江的裝機(jī)容量達(dá)到400MW，世界的先進(jìn)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(shù)的應(yīng)用，解決了嚴(yán)寒地區(qū)低溫凍斷問題。混凝土襯砌和鋼板襯砌技術(shù)達(dá)到世界先進(jìn)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(jié)構(gòu)振動(dòng)及減振、施工調(diào)試和電站運(yùn)行方面都進(jìn)行大量的研究和工程實(shí)踐，并取得了一些成果。目前的技術(shù)水平達(dá)到世界先進(jìn)水平。
典型案例介紹。十三陵抽水蓄能電站，電站裝機(jī)800MW，額定水頭430。是我國第一個(gè)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(jí)景區(qū)，將工程設(shè)計(jì)與自然環(huán)境完美結(jié)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(dān)調(diào)峰、填谷、調(diào)頻、調(diào)相以及事故備用的任務(wù)。2022年北京冬奧會(huì)上，豐寧抽水蓄能電站將為各類奧運(yùn)賽事提供電力保障，為冬奧會(huì)保駕護(hù)航，為張家口打造低碳奧運(yùn)專區(qū)作貢獻(xiàn)，促進(jìn)張家口可再生能源示范區(qū)的有效發(fā)展，大大促進(jìn)節(jié)能減排。電站裝有12臺(tái)30萬千瓦的有12臺(tái)，其中2臺(tái)為國內(nèi)首次采用變速機(jī)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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