這是一個被稱藏在大山之中的碩大“電力糧倉”,也有人稱這是一個大型“充電寶”。
利用高低不同的地勢,建上下兩個水庫,在電力富余時把低處的水用低谷電能抽到高處儲能,在用電高峰時把高處的水放下發(fā)電保供。在電力行業(yè),這樣的電站被稱為抽水蓄能電站。
通過低抽高發(fā)、雙向運(yùn)行、循環(huán)往復(fù),通過“調(diào)峰填谷”的獨(dú)特優(yōu)勢,促進(jìn)新能源電力消納,維持大電網(wǎng)平穩(wěn)運(yùn)行。
在遼寧省撫順市清原滿族自治縣北三家鎮(zhèn)附近,就有一個這樣的抽水蓄能電站——清原抽水蓄能電站。該電站被列為新一輪國家振興東北老工業(yè)基地重大項目、國家“十三五”重點(diǎn)工程。
22日,第一財經(jīng)記者在建設(shè)項目現(xiàn)場看到,這個號稱東北地區(qū)最大抽水蓄能電站的上下庫大壩防浪墻、上下庫進(jìn)出水口、啟閉機(jī)樓、地下廠房、主變室、開關(guān)站等都已建成。據(jù)悉,該電站第一臺機(jī)組計劃于2023年12月投產(chǎn)發(fā)電,2025年3月6臺機(jī)組全部投入運(yùn)行。
截至2022年底,我國抽水蓄能電站已建規(guī)模4579萬千瓦,位居世界首位。根據(jù)多地公布的碳達(dá)峰實(shí)施方案,廣東、河南、吉林、貴州、內(nèi)蒙古等十余個省區(qū)已確定了抽水蓄能裝機(jī)目標(biāo)。
優(yōu)化東北電網(wǎng)電源結(jié)構(gòu)
清原抽水蓄能電站的樞紐建筑物主要由上水庫、下水庫、輸水系統(tǒng)、地下廠房系統(tǒng)和地面開關(guān)站等組成。
上水庫四周峰巒環(huán)繞。電站的心臟部分是一座相當(dāng)于200多米長、27米寬、20多層樓房高的地下發(fā)電廠房,從這里分別向上游和下游側(cè)開挖3條隧道作為輸水系統(tǒng),與上下庫連接,6臺30萬千瓦的可逆式水泵水輪發(fā)電機(jī)組就“藏”在大山腹部。
中國電建集團(tuán)北京勘測設(shè)計研究院(下稱“中國電建北京院”)副總工程師、清原工程總承包項目管理部總經(jīng)理姚寶永介紹,清原抽水蓄能電站是國內(nèi)首個百萬千瓦級包含設(shè)計、施工、采購?fù)暾a(chǎn)業(yè)鏈的抽水蓄能建設(shè)試點(diǎn)項目。中國電建北京院是總包牽頭方。
近年來,為解決風(fēng)電、光伏發(fā)電等新能源的間歇性、波動性和分散性問題,電力系統(tǒng)對調(diào)節(jié)電源的需求愈加迫切。在諸多調(diào)節(jié)電源和儲能品種之中,抽水蓄能技術(shù)成熟,壽命期長,綠色環(huán)保。抽水蓄能與新能源融合發(fā)展,是實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)的重要途徑。
姚寶永介紹,清原抽水蓄能電站總投資109億元,總裝機(jī)容量180萬千瓦,設(shè)計年發(fā)電量30億千瓦時,年抽水電量40億千瓦時。
電站建成后將并入遼寧電網(wǎng),將作為重要“調(diào)節(jié)器”“穩(wěn)壓器”和“電力糧倉”,在遼寧電網(wǎng)中承擔(dān)調(diào)峰、填谷、調(diào)頻、調(diào)相等任務(wù),對保證電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行、優(yōu)化東北電網(wǎng)電源結(jié)構(gòu)將起到重要作用。
姚寶永告訴記者,清原抽水蓄能電站工程總承包的獨(dú)特之處在于以設(shè)計為龍頭,實(shí)行“現(xiàn)場引領(lǐng)后方”的設(shè)計工作方式,克服了設(shè)計、采購、施工相互制約、相互脫節(jié)的痼疾??偝邪J较拢O(shè)計施工通過總承包合同聯(lián)系在一起,形成命運(yùn)共同體并接受總承包部統(tǒng)一管理,為設(shè)計施工深度融合提供了平臺。
加強(qiáng)新型儲能建設(shè)
2022年9月,《遼寧省碳達(dá)峰實(shí)施方案》提出,促進(jìn)抽水蓄能電站有序發(fā)展,推進(jìn)清原、莊河、興城、桓仁大雅河等抽水蓄能電站建設(shè)。
據(jù)測算,清原抽水蓄能電站全部投入運(yùn)行后,每年將為遼寧電網(wǎng)節(jié)約標(biāo)煤15.8萬噸,減少二氧化碳排放37.5萬噸、二氧化硫0.7萬噸,節(jié)能減排效益顯著,成為服務(wù)遼寧實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)的重要支點(diǎn)。
第一財經(jīng)記者從中國電建北京院了解到,早在20世紀(jì)60年代,我國就設(shè)計建成第一座抽水蓄能電站——河北崗南混合式抽水蓄能電站,裝機(jī)容量1.1萬千瓦。
20世紀(jì)70年代,北京市拉閘限電頻繁,迫切需要建設(shè)調(diào)峰電源,中國電建北京院自主設(shè)計了全國首個開工的大型抽水蓄能電站——十三陵抽水蓄能電站。
該電站裝機(jī)容量80萬千瓦,1997年全部建成投產(chǎn),被譽(yù)為首都電網(wǎng)的“定海神針”,結(jié)束了北京地區(qū)拉閘限電的歷史,也開啟了國內(nèi)大型抽水蓄能電站的開發(fā)建設(shè)。
在技術(shù)領(lǐng)域,我國抽水蓄能電站建設(shè)也實(shí)現(xiàn)了重大突破:山西西龍池抽水蓄能電站首創(chuàng)了適應(yīng)-38℃~70℃的SBS改性瀝青混凝土面板全庫防滲新技術(shù),項目榮獲全國優(yōu)秀水利水電工程勘測設(shè)計金質(zhì)獎;安徽瑯琊山抽水蓄能電站首次提出喀斯特水庫的滲控標(biāo)準(zhǔn)。
此外,內(nèi)蒙古呼和浩特抽水蓄能電站是我國第一個800兆帕高強(qiáng)鋼板和鋼岔管從設(shè)計、材料到制作完全自主的水電工程,獲得全國優(yōu)秀水利水電工程勘測設(shè)計金質(zhì)獎;吉林敦化抽水蓄能電站作為國內(nèi)第一個自主化設(shè)計、制造、安裝、調(diào)試、運(yùn)行的700米級抽水蓄能電站,突破了700米級超高水頭壓力鋼管及鋼岔管設(shè)計、抽水蓄能電站調(diào)節(jié)保護(hù)設(shè)計、大容量抽水蓄能機(jī)組選型及參數(shù)確定等關(guān)鍵技術(shù)。
有專家對第一財經(jīng)記者表示,我國當(dāng)前應(yīng)加強(qiáng)新型儲能建設(shè)。新型儲能除抽水蓄能外,還包括以電力為主要輸出形式的各類儲能技術(shù),如鋰離子電池、壓縮空氣儲能、機(jī)械儲能等。
中國電力科學(xué)研究院首席技術(shù)專家惠東表示,抽水蓄能雖受選址條件高、建設(shè)周期長等因素限制,但具有容量大、可靠性高、經(jīng)濟(jì)性好、應(yīng)用技術(shù)成熟等優(yōu)勢,在保障大電網(wǎng)安全、促進(jìn)新能源消納中能發(fā)揮重要作用。
近年來,我國抽水蓄能電站建設(shè)明顯加快。數(shù)據(jù)顯示,截至2022年底,我國抽水蓄能電站已建規(guī)模4579萬千瓦,位居世界首位。除國網(wǎng)新源、南網(wǎng)儲能外,三峽集團(tuán)、國家能源集團(tuán)、國家電投集團(tuán)、江蘇國信、華源電力等成為新的投資主體。中建、中鐵建、中鐵工等施工單位,將加入中國電建、中國能建、中國安能等傳統(tǒng)電力建設(shè)的隊伍中。
不僅如此,中國的抽蓄能技術(shù)已經(jīng)擁有了不少海外實(shí)踐。
在以色列東北部,由中國電力建設(shè)股份有限公司總承包建設(shè)的以色列最大抽水蓄能電站項目正在建設(shè)中,該項目總裝機(jī)容量預(yù)計達(dá)344兆瓦,機(jī)組位于海平面以下275米,完工后將成為全球海拔最低的抽水蓄能電站。截至2022年9月底,海平面以下236米的下水庫主體全部完工。
以色列自然資源匱乏,近年來高度重視新能源發(fā)展,大力推進(jìn)能源多元化戰(zhàn)略。以色列屬于發(fā)達(dá)國家,但在抽水蓄能電站建設(shè)方面卻經(jīng)驗(yàn)不足,這一項目給以色列帶來了成熟先進(jìn)的中國技術(shù),將提供優(yōu)質(zhì)電力,保障供電穩(wěn)定。
根據(jù)國家能源局發(fā)布的《抽水蓄能中長期發(fā)展規(guī)劃(2021-2035年)》,到2025年,抽水蓄能投產(chǎn)總規(guī)模較“十三五”翻一番,達(dá)到6200萬千瓦以上;到2030年,抽水蓄能投產(chǎn)總規(guī)模較“十四五”再翻一番,達(dá)到1.2億千瓦左右;到2035年,形成滿足新能源高比例大規(guī)模發(fā)展需求的,技術(shù)先進(jìn)、管理優(yōu)質(zhì)、國際競爭力強(qiáng)的抽水蓄能現(xiàn)代化產(chǎn)業(yè),培育形成一批抽水蓄能大型骨干企業(yè)。
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