互聯網上曾有過一項調查,關于“當代人們最沒安全感的事情”,排名第一的是“手機沒電”。如今,手機充電寶已經成為人們出門在外的必備神器。那么,如果電網沒電了,有沒有給整個電網充電的“超級充電寶”?答案是:有,那就是抽水蓄能電站。
  作為當前技術最成熟、經濟性最好的電力系統綠色調節電源,抽水蓄能的發展是推動儲能規模化的有力抓手,對于促進傳統能源和新能源優化組合意義重大。據推測,我國抽水蓄能投產總規模預計到2035年將達3億千瓦,約為現有規模的10倍。在我省,結合礦坑治理和生態旅游建設抽水蓄能電站等,也為推進能源革命和生態文明建設協調發展描繪出美好圖景。
  節能減排 平衡波動
  抽水蓄能電站可為整個電網充電
  位于忻州市五臺縣的山西西龍池抽水蓄能電站,是我省第一座抽水蓄能電站,2008年第一臺機組投入運行,是能給山西電網充電的“超級充電寶”。
  據了解,電站上水庫與下水庫之間有一個高度差,叫做“水頭”,水頭越大,水的勢能就越大。西龍池抽水蓄能電站的水頭高達640米,在當時國內已經投產的抽水蓄能電站中排名第一,目前排名全國第二。水頭高對于抽水蓄能電站的好處就是啟動快速,可隨時放水發電。假設一個極端情況,全省電網大停電,但只要啟動這個抽水蓄能電站,就能給整個電網充上電,所以西龍池抽水蓄能電站還有一個厲害的名字——“電網的最后一根火柴”。
  “我省是新能源裝機大省,為促進新能源消納、提升電力系統性能,作為山西唯一一家在運行的抽水蓄能電站,西龍池抽水蓄能電站的年啟動次數平均增幅超過了7倍,去年發電量達到了7億多千瓦時,兩個‘7’意味著我省新能源發展增速加快,需要消納的新能源更多。”山西西龍池抽水蓄能電站有限責任公司黨委書記、董事長劉貴仁說。
  抽水蓄能是通過抽水發電優化電力系統電源結構,減少系統中燃煤火電機組的規模,實現節能減排。同時,又可以作為調頻機和調相機運行,利用其響應速度快、調節靈活的特點,提高電力系統性能。隨著時間的推移,很多抽水蓄能電站還發揮著平衡風力發電和光伏發電波動性大的作用。
  “填谷”“削峰”長久儲能
  抽水蓄能性能成熟具有不可替代性
  抽水蓄能所有的功能都需要通過水來實現,所以抽水蓄能也被稱為是用水做成的“超級充電寶”。抽水蓄能電站有上水庫、下水庫兩個水庫,它們正是這個用水做成的“充電寶”正常運轉的主要動力。
  在中午和夜間人們用電較少的低谷期,抽水蓄能電站卻是一個用電大戶,它利用這個時段電網中人們用不完的火電、風電、太陽能等電能,將水從下水庫抽到上水庫儲存起來,完成“充電寶”的“充電”過程,填平電網負荷曲線的“低谷”,也就是“填谷”。
  到了晚上用電高峰期,它再把上水庫的水放到下水庫,沖下去的水會完成勢能到電能的轉換,實現“充電寶”的“放電”過程,降低電網負荷曲線的“高峰”,也就是“削峰”。如此一來,用電低谷時期本來要被棄掉的多余電能就轉化為用電高峰時期的高價值電能。
  目前,具備“削峰”“填谷”、新能源消納這些功能的儲能電源有很多,比如鋰離子電池、鈉離子電池等等,但抽水蓄能是現階段最成熟的一種,具有不可替代性。劉貴仁認為,抽水蓄能可以配合新能源進行儲能,而且規模很大,能夠有效應對新能源出力與負荷需求不匹配的問題;抽水蓄能一般都是百年工程,運行壽命長,還具有長時間儲能能力,一般在6小時左右;同時抽水蓄能運行過程中,不產生廢水廢氣和廢渣,是最環保的儲能形式,是真真正正的綠色“超級充電寶”。
  中國能源研究會能源互聯網專委會主任曾鳴認為,抽水蓄能電站在國際上是一種主流儲能方式,我國未來抽水蓄能一定會發展得規模更大、速度更快。
  技術提升 布局優化
  抽水蓄能產業已經步入“快車道”
  近幾年,我國的抽水蓄能產業已經步入“快車道”,隨著一批標志性工程相繼建設投產,我國抽水蓄能電站工程技術水平顯著提升。幾個月前,世界規模最大的抽水蓄能電站在河北豐寧投產發電。
  北京2022年冬奧會全部冬奧場館100%使用綠色電力,這在百年奧運史上前所未有。河北豐寧抽水蓄能電站作為服務冬奧的重點工程,點亮了一座座冬奧場館,為冬奧會源源不斷輸送綠色電力。
  據了解,豐寧抽水蓄能電站的建設創造了四項“世界第一”:裝機容量世界第一,達到360萬千瓦,是世界上規模最大的抽水蓄能電站;儲能能力世界第一,所有機組滿發利用小時數能達到10.8小時,水庫一次蓄滿可儲存新能源電量近4000萬千瓦時,一年下來能消納新能源87億千瓦時;地下廠房規模世界第一,相當于在地下挖出17層樓;地下洞室群規模世界第一,打造了我國抽水蓄能建設的新豐碑。
  未來,我省要立足能源大省的省情,圍繞發展新能源需要,加快建設一批生態友好、條件成熟、指標優越的抽水蓄能電站。近年來,我省提出要“探索結合礦坑治理建設抽水蓄能電站”的模式,“抽蓄+”的概念也悄然興起,“抽蓄+新能源”“抽蓄+旅游”等全新抽水蓄能開發路徑,為抽水蓄能項目的優化布局提供更多可能。
  對于風光蓄多能互補基地這項新業態的發展,中國工程院院士、中國水利水電科學研究院教授級工程師陳祖煜,曾創新性地提出了在鄉寧縣建設小流域分布式光水生態一體的農牧能源網,既能改善生態環境,幫助鄉村經濟振興,又解決了新能源消納問題。
  “未來山西要建成以新能源為主體的新型電力系統,火電比例降低到30%以內,主要利用風電和光伏供電,抽水蓄能變為主要的儲能電源,其他儲能形式作為補充形式,將來的新能源利用率可達到100%。”劉貴仁信心滿滿。(杜鵑)