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变速抽蓄技术需抓紧开展示范验证

作者:中国储能网新闻中心 来源:中国能源报 发布时间:2022-07-01 浏览:

中国储能网讯:——访国网四川电科院副院长丁理杰

■本报记者 苏南

《 中国能源报 》( 2022年06月27日   第 08 版)

国内大部分省份已出台两部制电价,以保障大型常规抽蓄的投资回报。但是,变速抽蓄有别于常规抽蓄,具有更宽的功率调节范围和更快速的功率调节响应,可以用于电源侧新能源功率波动补偿,也可以作为分布式储能配置在负荷侧,是以常规抽蓄两部制电价运营还是参照储能电池峰谷电价差运营,还需要进一步研究和政策明确。

近日,国家能源局组织召开推进抽水蓄能(以下简称“抽蓄”)项目开发建设视频会议时提出,积极探索和实践中小型抽蓄、小微型抽蓄等创新项目。目前,我国中小抽蓄探索已迈出坚实步伐,今年5月,国网四川电科院技术牵头的四川春厂坝变速抽蓄示范电站(以下简称“春厂坝抽蓄”)并网发电,突破了国外对我国变速抽蓄技术的封锁。围绕我国中小型变速抽蓄建设情况及面临的难题,记者日前专访了国网四川电科院副院长丁理杰。

变速抽蓄实现从0到1的突破

中国能源报:国网四川电科院研究中小型变速抽蓄的初衷是什么?

丁理杰:初衷是要完成好国家交给的任务,突破变速抽蓄国外垄断和技术封锁。截至2020年底,全世界有超过18个电站、约40台变速抽水蓄能机组投运,集中于欧洲、日本等国家和地区。依托“十三五”国家重点研发计划“智能电网技术与装备”重点专项项目,国网四川省电力公司联合中电建水电开发集团有限公司等15家单位,历时5年,在阿坝州小金川流域建成了国内首座全功率变速抽水蓄能电站和梯级流域水光蓄联合互补发电系统。

春厂坝抽蓄电站容量5兆瓦,采用全功率变流器并网,是我国首个采用全国产化技术实现并网的变速抽蓄电站。项目组攻克了高效稳定、功率快速调节、多参数均衡的水泵水轮机开发难题,解决了满足宽变速范围及快速响应的发电电动机绝缘和电磁技术难点,构建了融合机组监控-协同控制器-励磁控制器-调速控制器的综合控制系统。现场运行表明,机组具有定速发电、变速发电、变速抽水等多种运行模式,以及百毫秒级功率快速响应等优异性能,实现了我国变速抽蓄技术从0到1的突破。

中国能源报:中小型变速抽蓄和水光蓄互补的研究进展如何?

丁理杰:春厂坝变速抽蓄建成后,与小金川流域内木坡、杨家湾、猛固桥三座梯级水电站以及美兴光伏电站,共同构成了梯级水光蓄联合运行系统。在光伏功率预测方面,采用全天空成像技术和辐照强度阵列观测技术解决了光伏功率分钟级预测难题;在联合运行与智能调度方面,解耦光伏功率秒级快速波动和分钟级以上慢速波动,利用变速抽蓄快速响应能力和常规水电大容量调节优势,解决了多目标多场景下梯级水光蓄互补系统实时调节与优化控制难题。自2022年5月并网运行以来,互补系统送出联络线功率波动小于8%/分钟,功率实时调节精度偏差小于3%。

实现新能源送出可调度

中国能源报:发展中小型变速抽蓄的意义有哪些?

丁理杰:众所周知,新能源存在出力波动性、间歇性问题,电力系统的重要特征是必须保证发电负荷和用电负荷的实时平衡,在新能源高占比的情形下,为保障电力系统运行的安全性和可靠性,必须要配套建设相应容量的各类储能,以随时保证发用电的平衡。当前储能形式包括抽蓄、压缩空气储能、电化学储能以及飞轮储能、重力储能、电磁场储能等,但最经济、安全且大容量的储能形式还是抽蓄。我们探索的中小型变速抽蓄通过控制让水泵水轮机变转速寻优运行,具有抽水功率可调、效率更优、响应速度更快的优点,是在常规抽蓄基础上发展起来的一种更加先进储能形式。

四川在新能源集中送出地区建设常规抽蓄和变速抽蓄,发展风光水蓄联合互补运行模式,可以利用水电和抽蓄的调节容量和快速调节能力,实现对新能源波动性和间隙性的有效补偿,实现新能源送出的可调度性;在负荷侧因地制宜建设分布式中小型变速抽蓄,可深度参与源网荷协同运行,极大提高分布式电源接纳能力、减少配网投资、提升供电可靠性。

建议明确参与电网调节相关政策

中国能源报:发展中小型变速抽蓄还需要做哪些工作?

丁理杰:变速抽蓄技术还需要更多示范验证和经验总结。国家能源局已启动中小型抽蓄规划,立项开展大型抽蓄全国产化项目。通过春厂坝变速抽蓄建设,发现变速抽蓄从规划设计、研发制造、安装调试、运行控制上都还有部分技术需要优化。建议结合四川等地的中小型抽蓄规划,进一步开展变速抽蓄示范工程建设,研究清楚电源侧、负荷侧变速抽蓄参与源网荷储协调运行控制策略;建立起中小型变速抽蓄设计、制造、运行和控制的系列标准和规范,并推广至大型国产化变速抽蓄机组。

中国能源报:政策上需要给予哪些支持?

丁理杰:目前,变速抽蓄参与电网调节的政策不明朗。国内大部分省份已出台两部制电价,以保障大型常规抽蓄的投资回报。但是,变速抽蓄有别于常规抽蓄,具有更宽的功率调节范围和更快速的功率调节响应,可以用于电源侧新能源功率波动补偿,也可以作为分布式储能配置在负荷侧,是以常规抽蓄两部制电价运营还是参照储能电池峰谷电价差运营,还需要进一步研究和政策明确。

另外,目前风光水蓄互补的利益分摊机制未建立。变速抽蓄、常规水电等配合新能源波动性、间歇性进行调节,实现了新能源的友好接入,提升了新能源消纳水平和电网安全稳定水平,但电网、变速抽蓄、常规水电及新能源间作为不同投资主体的利益分配还没有理顺,需要研究出台激励政策。

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关键字:抽水蓄能电站

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