建造超级“蓄电池” 集聚发展“源动力”
4月11日，从浙江省庆元抽水蓄能电站预可行性研究报告审查会传来好消息，庆元抽水蓄能电站预可研报告相关设计内容通过评审，为项目开展后续可研设计和核准创造有利条件。
据了解，庆元抽水蓄能电站已纳入国家《抽水蓄能中长期发展规划（2021~2035）》。电站位于五大堡乡和岭头境内，距县城约10公里，距拟接入的500kV丽西变约60公里。计划安装4台300MW立轴可逆混流式水泵水轮机组，总装机容量1200MW；设计年抽水电量22.4亿kW.h，年发电量16.8亿kW.h。工程静态投资约65亿元，单位千瓦造价5368元/千瓦，投运后将年节约标准煤31万吨，减少CO2排放83万吨。
抽水蓄能电站到底是什么样的电站？抽水蓄能的原理是什么？抽水蓄能未来的发展愿景又是如何？本报为您详细解读。
抽水蓄能电站工作原理
抽水蓄能电站相当于特高压清洁能源输送的“蓄电池”，具有促进新能源消纳，减少污染排放等优点。它是利用电力负荷低谷时的电能抽水至上水库，在电力负荷高峰期再放水至下水库发电的水电站。将电网负荷低时的多余电能，转变为电网高峰时期的高价值电能，有力地保障电力系统安全。此外，因启停灵活而成为保障电力系统调频、调相、黑启动等电网操作的首选电源，被称为水电“皇冠上的明珠”。因而抽水蓄能电站既是电源点，又是电力用户；并成为电网运行管理的重要工具，是确保电网安全、经济、稳定生产的支柱。抽水蓄能电站有发电和抽水两种主要运行方式，在两种运行方式之间又有多种从一个工况转到另一工况的运行。
正常的运行方式具有以下功能：
1.发电功能。常规水电站最主要的功能是发电，即向电力系统提供电能，通常的年利用时数较高，一般情况下为3000-5000h。蓄能电站本身不能向电力系统供应电能，它只是将系统中其他电站的低谷电能和多余电能，通过抽水将水流的机械能变为势能，存蓄于上水库中，待到电网需要时放水发电。蓄能机组发电的年利用时数一般在800～1000h之间。蓄能电站的作用是实现电能在时间上的转换。经过抽水和发电两种环节，它的综合效率为75%左右。
2.调峰功能。具有日调节以上功能的常规水电站，通常在夜间负荷低谷时不发电，而将水量储存于水库中，待尖峰负荷时集中发电，即通常所谓带尖峰运行。而蓄能电站是利用夜间低谷时其他电源（包括火电站、核电站和水电站）的多余电能，抽水至上水库储存起来，待尖峰负荷时发电。因此，蓄能电站抽水时相当于一个用电大户，其作用是把日负荷曲线的低谷填平了，即实现“填谷”。“填谷”的作用使火电出力平衡，可降低煤耗，从而获得节煤效益。蓄能电站同时可以使径流式水电站原来要弃水的电能得到利用。
3.调频功能。调频功能又称旋转备用或负荷自动跟随功能。常规水电站和蓄能电站都有调频功能，但在负荷跟踪速度（爬坡速度）和调频容量变化幅度上蓄能电站更为有利。常规水电站自起动到满载一般需数分钟。而抽水蓄能机组在设计上就考虑了快速起动和快速负荷跟踪的能力。现代大型蓄能机组可以在一两分钟之内从静止达到满载，增加出力的速度可达每秒1万kW，并能频繁转换工况。最突出的例子是英国的迪诺威克蓄能电站，其6台300MW机组设计能力为每天起动3-6次；每天工况转换40次；6台机处于旋转备用时可在10s达到全厂出力1320MW。
4.调相功能。调相运行的目的是为稳定电网电压，包括发出无功的调相运行方式和吸收无功的进相运行方式。常规水电机组的发电机功率因数为0.85～0.9，机组可以降低功率因数运行，多发无功，实现调相功能。抽水蓄能机组在设计上有更强的调相功能，无论在发电工况或在抽水工况，都可以实现调相和进相运行，并且可以在水轮机和水泵两种旋转方向进行，故其灵活性更大。另外，蓄能电站通常比常规水电站更靠近负荷中心，故其对稳定系统电压的作用要比常规水电机组更好。
5.事故备用功能。在电网发生故障和负荷快速增长时，要求有发电站能起紧急事故备用和负荷调整的作用，由于抽水蓄能电站快速灵活的运行特点，很容易实现这一功能。
6.黑启动功能。黑启动已成为事故后系统恢复正常运行的重要措施之一。提供黑启动服务的关键是启动电源，即具有黑启动能力的机组，抽水蓄能电站可在无外界帮助的情况下，迅速自启动，并通过输电线路输送启动功率带动其他机组，从而使电力系统在最短时间内恢复供电能力。
7.作系统特殊负荷和保证特殊用电要求功能。由于抽水蓄能电站机组既可作为电源又可作为负荷，因此对电网调度组织功率特别方便简易，同时还肩负着保证电网特殊用电的任务。
抽水蓄能中长期发展规划
去年下半年，国家能源局发布《抽水蓄能中长期发展规划（2021-2035年）》（以下简称《规划》）。《规划》指出，当前我国正处于能源绿色低碳转型发展的关键时期，风电、光伏发电等新能源大规模高比例发展，对调节电源的需求更加迫切，构建以新能源为主体的新型电力系统对抽水蓄能发展提出更高要求。
《规划》提出了坚持生态优先、和谐共存，区域协调、合理布局，成熟先行、超前储备，因地制宜、创新发展的基本原则。在全国范围内普查筛选抽水蓄能资源站点基础上，建立了抽水蓄能中长期发展项目库。对满足规划阶段深度要求、条件成熟、不涉及生态保护红线等环境制约因素的项目，按照应纳尽纳的原则，作为重点实施项目，纳入重点实施项目库，此类项目总装机规模4.21亿千瓦；对满足规划阶段深度要求，但可能涉及生态保护红线等环境制约因素的项目，作为储备项目，纳入储备项目库，这些项目待落实相关条件、做好与生态保护红线等环境制约因素避让和衔接后，可滚动调整进入重点实施项目库，此类项目总装机规模3.05亿千瓦。
《规划》要求加快抽水蓄能电站核准建设，各省（区、市）能源主管部门根据中长期规划，结合本地区实际情况，统筹电力系统需求、新能源发展等，按照能核尽核、能开尽开的原则，在规划重点实施项目库内核准建设抽水蓄能电站。到2025年，抽水蓄能投产总规模较“十三五”翻一番，达到6200万千瓦以上；到2030年，抽水蓄能投产总规模较“十四五”再翻一番，达到1.2亿千瓦左右；到2035年，形成满足新能源高比例大规模发展需求的，技术先进、管理优质、国际竞争力强的抽水蓄能现代化产业，培育形成一批抽水蓄能大型骨干企业。
《规划》提出了抽水蓄能发展主要任务。一是做好资源站点保护，为抽水蓄能预留发展空间；二是加强规划站点储备和管理，滚动开展抽水蓄能站点资源普查和项目储备工作；三是积极推进项目建设，加强项目优化布局和工程建设管理；四是因地制宜开展中小型抽水蓄能建设，探索推进水电梯级融合改造，加强科技和装备创新；五是建立行业监测体系，按年度发布抽水蓄能发展报告。
《规划》提出了落实好本轮规划的要求。一是建立了滚动调整机制。对储备项目库中的项目，在落实相关条件、做好与生态保护红线等环境制约因素避让和衔接后，可调整进入重点实施项目库。此外，各省（区、市）也可根据需要在不同五年计划中前后调整项目。二是促进市场化发展。规划提出研究简化储能新技术示范项目审批程序，稳妥推进以招标、市场竞价等方式确定抽水蓄能电站项目投资主体，鼓励社会资本投资建设抽水蓄能。
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