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电网系统中建设适当规模的抽水蓄能电站新甫京3522:,国家电网已累计开工26项抽水蓄能电站工程
发布时间:2020-04-15 23:59
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摘要: 我国已经成为世界上抽水蓄能装机容量最大的国家。抽水蓄能电站能够在送端电网发挥高效调节作用,在受端电... -->

我国已经成为世界上抽水蓄能装机容量最大的国家。抽水蓄能电站能够在送端电网发挥高效调节作用,在受端电网快速削峰填谷,与特高压输电配合,能促进清洁能源大范围输送和消纳。抽水蓄能电站在未来新能源大规模接入电网、电力系统智能化程度越来越高的趋势下,将扮演越来越重要的角色。

抽水蓄能电站是重大基础设施、调节电源和生态环保工程,在电力系统中承担着调频、调相、负荷备用和事故备用等“动态”任务,对构建清洁低碳、安全高效能源体系,推进能源生产和消费革命,保障电网平稳运行等意义重大。1月8日,河北抚宁、吉林蛟河、浙江衢江、山东潍坊、新疆哈密抽水蓄能电站工程开工动员大会在北京召开。

抽水蓄能助力清洁能源发展

【电工电气网】讯  编者按:“中国风电,像风一样快”。早在2012年我国便摘得风电装机容量世界第一的桂冠,2011-2016年,新增风电装机均领跑全球。同期,我国太阳能发电装机量也迅猛增长。但我国风电、光电消纳难题却越来越严重,“边建边弃”的怪圈连续多年始终存在。尤其是严重超出消纳能力的风电、光电“挤着” 上网,给电网安全稳定运行带来重重压力。为破解风电、光电“消纳症”,以国家电网公司为代表的电网企业正在加快建设跨区跨省输电通道、提升电力系统平衡调节能力、扩大新能源市场。此外,与水电消纳相比,要解决风电、光电的消纳难题,还需要在加强新能源技术创新研发、增强新能源发电可控性等方面布局施策。  根据国家能源局最新统计数据,2016年全年弃风电量达497亿千瓦时,是2014年的4倍,其中弃风率最高的是甘肃,达43%。同时,光伏电站的日子也不好过,数据显示,2016年,仅西北五省(区)弃光电量就达70.42亿千瓦时,弃光率19.81%。  众所周知,我国风电、光电主要集中在“三北”地区,即在国家电网公司经营区域。一边是严重超出消纳能力的风电“挤着”上网,一边是电力系统安全稳定运行压力重重。作为在风电等新能源消纳过程中的关键环节,国网将采取哪些措施解难题?近日,本报记者对此进行了采访调查。  建设跨区跨省通道增强送电能力  “实现全国范围内平衡就要有特高压电网,在大市场内调剂余缺,多的消掉,少的补上。要让东中部少上机组,特别是少上火电,欠缺的电用西北部清洁能源补上。”日前,国家电网公司原董事长刘振亚指出,“清洁能源能否实现快速发展与政策、市场有关,有清洁能源的地方没有消纳能力,外送特高压项目又需要审批。东部已经上了这么多火电,清洁能源就没有消纳市场了,换言之,是布局出了问题。”  截至2016年底,我国“三北”地区新能源装机合计1.63亿千瓦,但电力外送能力只有3700万千瓦,而且还要承担煤电基地电力外送任务,远不能满足送出需要。如果将电力消纳市场比做一个水桶,经济增速放缓、电力需求增速减慢等原因已致使水桶近满,但新能源等各类电源还在不断注水。在这种情况下,如何将溢出的水通过合理配置送到需要的地方,就成为解决问题的关键。  对此,国家电网公司相关人士表示:“加快建设新能源并网工程和跨区跨省输电通道,打造清洁能源大范围优化配置的坚强平台,满足新能源集中大规模开发和大范围消纳需求,是解决弃风弃光问题的治本之策。”事实证明,以特高压为代表的跨区跨省输电通道在外送风电等新能源中发挥了重要作用。截至2016年底,国网经营区域新能源并网装机突破2亿千瓦,2016年全年消纳清洁能源达11893亿千瓦时。万亿电量中,通过特高压交易的清洁能源电量超过1000 亿千瓦时,占特高压交易总量的七成多。  2016年底,国家发改委、国家能源局发布的《电力发展“十三五”规划》和《风电发展“十三五”规划》明确了“十三五”风电发展的总量目标,即到 2020年全国风电装机达2.1亿千瓦以上,并提出大力发展新能源要优化调整开发布局,依托电力外送通道,有序推进“三北”地区可再生能源跨省区消纳 4000万千瓦。由此可见,建设一系列特高压等跨区跨省外送通道,将促进能源基地集约化开发,扩大风电、光电等清洁能源的消纳范围,加快当地资源优势向经济优势转化。同时,对满足京津冀鲁、长三角等负荷中心的清洁用电需求、助力经济社会发展具有重要意义。  建设抽蓄电站提升调峰能力  据了解,为解决弃风弃光问题,《电力发展“十三五”规划》和《风电发展“十三五”规划》都在解决弃风问题上布局落子,除了优化可再生能源布局、弃风弃光地区要适当放缓规模和节奏、坚持集中建设与分散建设并举的原则外,还要求全面提升系统的灵活性,提高电力系统的调峰能力。  数据显示,2016年,国家电网经营区63%的弃风电量发生在供暖期,低谷弃风电量又占总弃风量的80%。这主要是由于“三北”地区大风期与供暖期重叠,而“三北”地区电源结构单一,抽水蓄能等灵活调节电源比重低,供热机组不能深度调峰,保供热和新能源消纳矛盾突出。如东北地区就出现了供热期火电最小技术出力超过最小用电负荷的情况,完全没有消纳风电的空间。  如何提升电力系统的平衡调节能力、腾出空间消纳风电?作为目前最具经济性的大规模储能设施,建设抽水蓄能电站无疑是首选。抽蓄电站就像清洁能源的 “蓄水池”,在增强系统运行灵活性、保障电网安全的同时,可以为提高电网消纳能力提供重要支撑。如2015年,辽宁蒲石河、吉林白山和北京十三陵抽水蓄能电站负荷低谷抽水启动分别为1268、546、980次,累计消纳风电电量达33.5亿千瓦时。2016年,抽水蓄能电站平均综合利用小时数3185小时,同比增长78%,为有史以来最高,充分利用抽水蓄能电站调峰作用,增加消纳新能源电量103亿千瓦时。  为此,国家能源局部署推进能源领域供给侧结构性改革,确定化解消纳存量、优化系统调度运行、发展抽水蓄能等调峰电源作为解决弃风弃光问题的重要举措。《电力发展“十三五”规划》明确:“十三五”期间建成1700万千瓦、开工建设6000万千瓦抽水蓄能电站。由此可见,2020年2.1亿千瓦的风电装机容量目标,必然要求系统调节能力和保障手段同步增强,加快建设抽水蓄能电站的战略意义和全局影响将更加凸显。  增强新能源发电可控性  新能源大规模消纳难,难在预测、控制和调度。因此,必须在风电并网运行的核心技术上攻克难关,在有效提高新能源接纳能力的同时,确保电网运行的稳定性。  记者了解到,为提高新能源预测预报和调度水平,国网全面部署了新能源功率预测系统,建成世界上规模最大、信息最全的风电运行实时调度监测网络。同时,“十二五”以来,该公司累计投入超20亿元开展课题研发,覆盖新能源发电装备、新能源并网仿真及规划、大容量储能等,多项关键技术取得突破。如采用先进控制手段优化风电场有功出力,解决风机低电压穿越、新能源集群控制等重大技术问题;研究高压大容量柔直关键技术,缓解风电基地高比例可再生能源高效接纳和外送问题;发展储能技术,推进虚拟同步机研究,促进新能源并网消纳。  下一步,国网将加快实施电采暖、港口岸电、北方地区风电供暖等措施,进一步推动电能替代,通过推进新能源企业与自备电厂发电权置换等措施拓展新能源消纳市场。此外,该公司还将依托大电网、大市场,发挥交易市场平台作用,打破省间壁垒,鼓励新能源企业积极参与外送,支持西部北部风电等清洁能源通过集中交易、双边交易等市场化交易方式实现跨区跨省消纳,促进风电等新能源在全国范围内优化配置。  通过以上措施,国网旨在实现的目标是:“力争2017-2018年,弃风弃光矛盾得到有效缓解,到2020年,根本解决新能源消纳问题,弃风弃光率控制在5%以内。”

  我国已经成为世界上抽水蓄能装机容量最大的国家。抽水蓄能电站能够在送端电网发挥高效调节作用,在受端电网快速削峰填谷,与特高压输电配合,能促进清洁能源大范围输送和消纳。抽水蓄能电站在未来新能源大规模接入电网、电力系统智能化程度越来越高的趋势下,将扮演越来越重要的角色。

今年上半年,我国弃风率、弃光率相比同期分别下降7个百分点和4.5个百分点。新疆、甘肃、辽宁、吉林、宁夏弃风率下降超过10个百分点;黑龙江、内蒙古弃风率下降超过5个百分点。新疆弃光率同比下降6个百分点,甘肃弃光率同比下降近10个百分点。

党的十八大以来,国家电网已累计开工26项抽水蓄能电站工程,装机容量达3615万千瓦,累计投产5座抽水蓄能电站,装机容量610万千瓦。一项项抽水蓄能电站工程的开工建设,有力支撑了国家稳增长、调结构、惠民生战略部署,也极大促进了清洁能源消纳,保障了电网系统安全稳定运行。

2012年7月31日

  今年上半年,我国弃风率、弃光率相比同期分别下降7个百分点和4.5个百分点。新疆、甘肃、辽宁、吉林、宁夏弃风率下降超过10个百分点;黑龙江、内蒙古弃风率下降超过5个百分点。新疆弃光率同比下降6个百分点,甘肃弃光率同比下降近10个百分点。

大规模新能源接入电网,由资源中心运送到负荷中心,考验着整个电力系统的友好性、灵活性和安全性,对电力系统技术和管理提出了更加严苛的要求。

装机容量世界第一

随着全球气候变暖、环境污染加剧,节能减排已成为全社会关注的焦点,转变能源结构、促进电力系统节能减排已成为电力系统发展的重要环节。抽水蓄能是一种具有储能功能的发电方式,兼有发电与储能的特性,其运行方式灵活,负荷调节迅速,是电力系统安全稳定经济运行的重要保障,也是促进风电等清洁能源发展,实现电力系统节能减排的重要工具。

  大规模新能源接入电网,由资源中心运送到负荷中心,考验着整个电力系统的友好性、灵活性和安全性,对电力系统技术和管理提出了更加严苛的要求。

抽水蓄能电站启停迅速,运行调节灵活,电网系统中建设适当规模的抽水蓄能电站,可以充分发挥抽水蓄能电站与光伏、风电运行的互补性,减少新能源大规模随机并网对系统的冲击。在世界水电大会上,国网新源控股有限公司代表在发言中提到。

抽水蓄能电站迎来黄金发展期

抽水蓄能的多重作用

  “抽水蓄能电站启停迅速,运行调节灵活,电网系统中建设适当规模的抽水蓄能电站,可以充分发挥抽水蓄能电站与光伏、风电运行的互补性,减少新能源大规模随机并网对系统的冲击。”在世界水电大会上,国网新源控股有限公司代表在发言中提到。

作为电网系统内重要的调节器稳压器平衡器,如今,抽水蓄能电站已成为接纳大规模清洁能源入网后的首选标配。它是如何在促进新能源消纳中发挥作用的?

在江苏溧阳伍员山山顶,一片超过1400万方的水库,是群山中耀眼的“天池”;山脚下300米的山体内部,一座巨大而明亮的发电厂房里,6台单机容量25万千瓦的抽水蓄能发电机组正在将满载能量的水流通过上水库和下水库进行动能和势能转换,调节着电网的平衡。这就是江苏溧阳抽水蓄能电站,从电站出发的电力线路掩映在湖光山色之间,被专家和设计者们誉为“江苏最美输电线路”。

2000年以来,随着风电等可再生能源和核电的大规模发展,人们越来越深刻地认识到,需要建设抽水蓄能电站,以增强电网对风电等清洁能源的消纳能力、保障电力系统安全稳定经济运行。开发抽水蓄能成为必然选择。随后的10多年时间,泰安、桐柏、琅琊山等一大批抽水蓄能电站建成投产,响水涧、仙游、蒲石河、洪屏、仙居等一批抽水蓄能电站开始建设。

  作为电网系统内重要的“调节器”“稳压器”“平衡器”,如今,抽水蓄能电站已成为接纳大规模清洁能源入网后的首选“标配”。它是如何在促进新能源消纳中发挥作用的?

快速削峰填谷:保障清洁能源安全入网

在我国,江苏溧阳抽水蓄能电站只是抽水蓄能电站家族中的一员。我国抽水蓄能电站的发展,始于20世纪60年代后期。经过20世纪70年代的初步探索、80年代的深入研究论证和规划设计,我国抽水蓄能电站的兴建逐步进入蓬勃发展时期。目前,我国已建成潘家口、十三陵、天荒坪、泰山、宜兴等一批大型抽水蓄能电站。截至2018年年底,国家电网抽水蓄能电站在运、在建规模分别达到1923万千瓦、3015万千瓦。目前,我国抽水蓄能电站在运装机容量为3000万千瓦,居世界第一,未来抽水蓄能将继续加快发展。

国家电网公司建设抽水蓄能电站,基于其具有的多重作用。

  快速削峰填谷:保障清洁能源安全入网

大规模新能源消纳一直是世界性难题。在中国,能源中心与负荷中心分布不均的矛盾由来已久。三北地区新能源聚集,电源结构单一,灵活调节电源比重偏低,特别是近几年用电需求增速放缓,消纳市场总量不足。怎样保证新能源平安上网、灵活消纳和安全送出,是新能源快速发展必须面对的挑战。

为什么要建设抽水蓄能电站?众所周知,人们用电存在高峰期和低谷期,但电网不是蓄电池,在用电低谷期,电网上富余的电能只能白白浪费掉,这时候就体现出抽水蓄能电站的重要性。抽水蓄能电站是通过把低处的水抽到高处来蓄集能量,待电力系统需要时再发电的水电站。它把电网负荷低谷时多余的电能转化为水的势能储存起来,在负荷高峰时将水的势能转化为电能,实现了电能的有效存储,并将电能在时间上重新分配,有效调节了电力系统生产、供应、使用之间的动态平衡。可以说,抽水蓄能电站是一块用水做成的“绿色大型蓄电池”,在电力系统中承担着调频、调相、负荷备用和事故备用等“动态”任务。

第一,配合火电机组运行,实现节能减排。利用抽水蓄能电站调峰填谷,可减少火电机组参与调峰启停次数,提高火电机组负荷率并在高效区运行,降低机组的燃料消耗。在经济调度情况下,低谷电由系统中煤耗最低的基荷机组发出,而高峰电由系统中煤耗最高的调峰机组发出。抽水蓄能电站用高效、低煤耗机组发出的电,来替代低效高煤耗机组发出的电,实现节能的目标。

  大规模新能源消纳一直是世界性难题。在中国,能源中心与负荷中心分布不均的矛盾由来已久。“三北”地区新能源聚集,电源结构单一,灵活调节电源比重偏低,特别是近几年用电需求增速放缓,消纳市场总量不足。怎样保证新能源平安上网、灵活消纳和安全送出,是新能源快速发展必须面对的挑战。

东北电网正面临这样的难题。

抽水蓄能电站是重大基础设施、调节电源和生态环保工程。加快建设抽水蓄能电站对服务美丽中国建设、保障能源电力安全、促进清洁能源消纳、促进大气污染防治、拉动经济增长意义重大。一直以来,国家电网有限公司高度重视并加快发展抽水蓄能电站,党的十八大以来,包括本次开工建设的5项抽水蓄能电站工程,国家电网已累计开工建设26项抽水蓄能电站工程,装机容量达3615万千瓦;累计投产5座抽水蓄能电站,装机容量610万千瓦,有力推进了经济社会绿色发展、循环发展、低碳发展。此次开工建设的河北抚宁等5座抽水蓄能电站是国家电网深入学习贯彻习近平新时代中国特色社会主义思想、推进能源生产和消费革命的重要举措,是落实中央经济工作会议精神,在2019年开好头、起好步的重大工程,也是落实绿色发展理念,构建清洁低碳、安全高效能源体系的具体实践。据了解,国家“十三五”能源和电力规划要求加快抽水蓄能电站建设,并明确“十三五”期间新开工抽水蓄能容量6000万千瓦左右,到2020年我国抽水蓄能运行容量将达到4000万千瓦。可以预见,未来抽水蓄能电站将迎来黄金发展期。

以泰安抽水蓄能电站为例。该电站装机100万千瓦,每年调峰填谷节煤24万吨,减少二氧化硫排放1.5万吨,减少氮氧化物排放2475吨,减少烟尘排放7吨,减少一氧化碳排放55吨,减少燃油消耗13.3万吨,每年节省投资及运行费用5010万元。如果由泰安抽水蓄能电站替代山东电网的事故备用容量,仅此一项,每年就可节煤4.4万吨,减少二氧化硫排放25.32吨、氮氧化物排放326吨。

  东北电网正面临这样的难题。

一方面,火电机组多,尤其是供热机组比重大,调峰能力弱。另一方面,蒙东、辽宁、吉林等地蓬勃发展的风电却等着上网。如何减少风电上网对电力系统的扰动?

促进清洁能源消纳

第二,配合风电等可再生能源大规模发展,提高电力系统对风电等可再生能源的消纳能力。根据国家风电发展规划,2020年我国将建成哈密、酒泉、河北、吉林等8个千万千瓦风电基地。预计到2020年,我国风电、太阳能的发展规模将分别达到1.5亿千瓦和2000万千瓦。

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