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全球最大!超级充电宝河北丰宁抽水蓄能电站!每年带动600亿元投资
见道网 2024-01-17 09:12
  • 河北丰宁抽水蓄能电站是全球最大装机的抽水蓄能电站,总装机容量360万千瓦,总投资超过了192亿元,共安装12台抽水蓄能发电机组
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北京正北200公里,燕山深处,滦河上游,一座规模庞大的抽水蓄能电站巍然矗立。盛夏时分,两座水库的波光粼粼,水流奔涌。这就是由中国自主设计并建设的,目前装机容量位居世界第一的抽水蓄能电站——国网新源河北丰宁抽水蓄能电站。自2021年12月30日首批机组投产发电以来,该电站已经平稳运行了两年多。

打造巨型充电宝

滦河发源于河北省承德市丰宁满族自治县,经过连绵起伏的燕山,水流中蕴含着巨大能量。四岔口乡永利村正位于接坝地区,在这里,华北平原陡然升高至内蒙古高原,周围高山耸立、峰岭环抱,形成了一个天然大库盆,是难得的抽水蓄能电站建设之地。上世纪90年代,当地便在永利村辖区滦河干流上拦河筑坝,建设水库,蓄水发电。如今,在该水库上方的山谷中央,又建起一个上水库。上下两个水库落差400多米,通过在山体深处修建的双向水道相连。这便是于2013年开工建设的国网新源河北丰宁抽水蓄能电站。

通过电网调度,电站可以在用电低谷时将水从下水库抽到上水库,将电能转化为水的势能储存起来。到了用电高峰期,这些储存的水又被释放出来,推动水轮机发电。抽水蓄能电站的工作原理就像一个巨型的充电宝,以水为媒介进行抽水和发电的操作。丰宁抽水蓄能电站运行部负责人赵日升说,抽水蓄能电站以水为介,向上巨龙吸水抽水蓄能,向下喷涌而出放水发电,宛如一个巨型的充电宝。电站的水道系统和地下厂房藏身于上下库之间的山体内。地下厂房建于6条双向水道上方,在厂房中央,一排白色圆顶形机组一字排开,连接地下输水系统,这正是整座抽水蓄能电站的关键——12台30万千瓦可逆式水泵水轮机发电电动机组。每台机组高度都在26.5米以上,相当于9层楼那么高。雷华宇是2018年入职的90后员工,对于这些朝夕相处的庞然大物,他讲起来头头是道,机组都兼具抽水和发电功能,接到电网调度令时,机组可以在5分钟内由停机备用转变为满负荷发电。

相较传统大型水电站,丰宁抽水蓄能电站的水泵水轮机叶片扁平且较小,输水管道直径约7米,窄且流速快。为避免水中杂物阻塞水道、损伤叶片,流经下水库时,滦河河水会先被导入建设好的月牙形河谷进行沉淀。电站也会定期清理沉淀的泥沙及树障,不仅保障了蓄能系统安全运行,还改善了滦河水环境。

丰宁抽水蓄能电站赋能绿色冬奥

在2022年北京冬奥会和冬残奥会期间,冀北地区的绿色电力通过张北柔性直流电网被输送到三大赛区的26个场馆,实现了所有场馆100%的绿色电能供应。这一创举使得张北的风成为点亮北京的灯,成为绿色冬奥的标志性名片。绿电能输送,也得能调节。冬奥会开幕式及很多赛事在夜间举行,那时没有阳光,风力也不稳定,需要通过放水发电,保障冬奥场馆供电稳定。国网新源河北丰宁抽水蓄能有限公司机电部主任陈磊介绍,丰宁抽水蓄能电站配合张北柔性直流电网,成为京津冀地区电网安全运行的稳定器、调节器。据统计,北京冬奥会、冬残奥会期间,丰宁抽水蓄能电站投运的1号、10号机组共抽水启动107次、发电启动94次,消纳新能源1.15亿千瓦时、发电8300万千瓦时。绿电不仅点亮了一座座奥运场馆,还点亮了华北大地的万家灯火,向全世界展示了中国推动能源革命的巨大成就。

国家电网公司董事长、党组书记辛保安表示,突出绿色办奥理念,全部冬奥场馆100%使用绿色电力,是北京冬奥会的一大特色,这在百年奥运史上是前所未有的。国家电网公司近年来持续加大投入力度,已累计建成28项冬奥配套电网工程,包括张北柔性直流等世界级工程,全力护航绿色冬奥。

丰宁电站建设创造了抽水蓄能电站四项第一。装机容量世界第一。共安装12台30万千瓦单级可逆式水泵水轮发电电动机组,总装机360万千瓦,为世界抽水蓄能电站之最。储能能力世界第一。12台机组满发利用小时数达到10.8小时,是华北地区唯一具有周调节性能的抽蓄电站。地下厂房规模世界第一。地下厂房单体总长度414米,高度54.5米,跨度25米,是最大的抽蓄地下厂房。地下洞室群规模世界第一。丰宁抽蓄电站地下洞室多达190条,总长度50.14千米,地下工程规模庞大。

低谷富余电能转换为高峰优质电能,不但能有效解决新能源大规模接入带来的电力系统波动性难题,而且在保障大电网安全、促进新能源消纳、提升全系统性能中发挥重要作用。据估算,2024年丰宁抽水蓄能电站12台机组全部投运后,每年可消纳过剩电能88亿千瓦时,年发电量66.12亿千瓦时,年节省标煤量48万吨,减少二氧化碳排放120万吨,助力京津冀地区的能源清洁低碳转型。

清洁能源前景广阔

国内抽水蓄能电站项目在加快建设,这也带动了相关设备制造产业的发展。积极扩充产能的同时,抽水蓄能设备的制造技术也在向智能、高效的方向加速升级。

中国的大型抽水蓄能装备制造企业努力进行抽水蓄能机组核心部件座环的研发,现已生产出总重超过194吨,最大回转半径达15.8米的抽蓄机组。2022年,像这种大型设备的订单量快速增加。目前这家企业在执行订单的抽水蓄能项目比2021年增加了20%,分别位于河北、山东、浙江等地区。抽水蓄能装备订单的快速增加,也在加速关键技术的创新,在国内首个抽水蓄能装备的数字装配中心,工作人员正在对抽水蓄能重要设备进行数字化装配,就是用虚拟制造技术,来判定产品装配质量,用数字装配代替实物装配。为了更好地适应新能源的波动性和间歇性,相关企业正在研发变速抽蓄机组,关键核心技术研究已基本完成,这也将形成一个总规模在150亿元左右的市场。

国内抽水蓄能电站建设提速,每年带动投资600亿元。为了推进抽水蓄能电站的建设,目前国家已经出台了抽水蓄能电站的电价政策,保障了合理收益,而抽水蓄能电站的加速建设,也将为上下游产业链带来更加显著的拉动效应。广东梅州抽水蓄能电站一期工程在20225年5月全面投产发电,目前执行的是两部制电价,包括容量电价和电量电价,也就是按电站容量核算固定收入和按抽发电量核算变动收入,这两部分的收益加起来构成了抽水蓄能电站的主要收入。

南网储能公司战略规划部总经理彭潜表示,在南方地区的储备站址接近30个,装机总容量超过3500万千瓦,预计到2030年投资将超过2000亿元。站址主要分布在珠三角、粤西沿海、广西南宁等用电负荷集中、新能源接入旺盛的地方。

国家能源局发布的《抽水蓄能中长期规划》任务目标明确提出:到2030年,要投产抽水蓄能总规模1.2亿千瓦左右,到2035年中国抽水蓄能总装机规模将达到3亿千瓦。据测算,一个装机容量为120万千瓦的抽水蓄能电站总投资约80亿元。

国家电力规划研究中心专家王霁雪表示这样可以带动全社会每年平均超过600亿元以上的直接投资,从抽水蓄能中长期规划来看,我们有装机规模4.2亿千瓦的重点项目,还有超过3亿千瓦的储备项目,同时仍有不少地区在积极推动后续的项目。

抽水蓄能产业是清洁能源产业的重要组成部分,发展抽水蓄能、提升电力系统灵活调节能力,是构建新型电力系统的关键手段。国家能源局发布的《抽水蓄能中长期发展规划(2021—2035年)》提出,到2025年,抽水蓄能投产总规模6200万千瓦以上;到2030年,投产总规模1.2亿千瓦左右。

丰宁抽水蓄能电站是中国大力发展清洁能源产业的一个缩影。作为河北承德第一座建成投产的抽水蓄能电站,其示范带动意义明显。紧随其后,2022年12月,装机120万千瓦的承德滦平抽水蓄能电站核准完成并正式开工建设。值得一提的是,滦平抽水蓄能电站下水库利用当地一家企业开采铁矿形成的矿坑进行建设,总库容达1950万立方米。这样既节约了电站建设成本,省去矿坑修复带来的大量经济投入,又促进了矿区生态环境修复。如今,承德依托能源资源禀赋着力布局抽水蓄能产业集群,一批抽水蓄能项目正在按下快进键。

承德是华北地区绿电进京的必经通道,有滦河、潮河、辽河、大凌河四大水系,水能资源储量丰富,域内山地多且地质结构稳定,发展抽水蓄能具备得天独厚的优势。如今,丰宁抽水蓄能电站10台机组并网发电,滦平、隆化两座抽水蓄能电站开工建设。承德抽水蓄能项目的在建、核准和新谋划规模均位居全省第一。承德市发展改革委主任何元武说。承德市将力争到2027年投产及开工建设抽水蓄能项目规模达1000万千瓦以上,抽水蓄能集群城市建设初具规模。通过发展清洁能源产业,承德正锚定双碳目标,推动区域协同发展不断迈上新台阶。

中国抽水蓄能电站装机容量已居世界第一,未来抽水蓄能将继续加快发展。中国已经建成潘家口、十三陵、天荒坪、仙居、绩溪等一批大型抽水蓄能电站。国家电网公司经营区抽水蓄能电站在运、在建规模分别达到2716万千瓦、4798万千瓦。国家电网并网风电、太阳能发电装机合计5亿千瓦,成为全球新能源装机规模最大、发展最快的电网。随着双碳目标深入实施,风电、太阳能发电等新能源将得到快速发展,这必然要求系统调节能力和保障手段的同步增强。包括丰宁电站工程在内,国家电网已先后投产5座抽水蓄能电站工程共9台机组,装机容量285万千瓦,有力支撑了国家经济社会发展。加快建设抽水蓄能电站在构建新型电力系统、保障能源电力安全、促进清洁能源消纳中的战略意义和全局影响将更加凸显。(此文出自见道官网:www.seetao.com未经允许不得转载否则必究,转载请注明见道网+原文链接)见道网机械栏目编辑/邢文涛

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