蓄电池监测系统

维护型标配方案:建造超级“蓄电池” 集聚发展“源动力” ——解读抽水蓄能工作

作者:火狐体育平台 来源:火狐体育官方网站 发布时间:2022-09-15

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  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。

  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殊用电的任务。

  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。