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中国抽水蓄能电站发展现状

作者:中国储能网新闻中心 来源:北极星储能网 发布时间:2019-08-12 浏览:
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根据调查,当前技术条件下,与风电实现联合运用的储能系统仅有抽水蓄能储能、钠硫电池和液流电池的储能装置。与抽水蓄能电站相比,钠硫电池和液流电池的储能单位千瓦投资是抽水蓄能的4.8-7.6倍,电能转化效率不到20%,运行寿命不足其2/5。

——中国电建集团北京勘测设计院有限公司项目设总、水工专业总工程师张捷

8月7日-8日,由华北电力大学、中国可再生能源学会主办的“第一届中国储能学术论坛暨风光储创新技术大会”在北京召开。中国电建集团北京勘测设计院有限公司项目设总、水工专业总工程师张捷作“中国抽水蓄能电站发展现状”报告。

中国电建集团北京勘测设计院有限公司项目设总、水工专业总工程师张捷

张捷:大家上午好!今天和大家汇报《中国抽水蓄能电站发展现状》。汇报分三个部分,抽水蓄能储能原理、特点和优势,中国抽水蓄能电站发展现状,抽水蓄能电站典型工程。

抽水蓄能电站有上、下水库和输水系统,上下库之间形成落差。通过能量转换,将电网系统里多余的电能转化成价值更高的电能。特点:(1)是具有调峰填谷的功能,是发电厂,可以为系统提供丰富的电能。又是用户,可以消纳系统里低谷电能,这种运行方式在减少系统峰谷差时具有双重的作用。(2)启停迅速,运行灵活。对于负荷的急剧变化做出快速反应,适合承担系统调频及快速跟踪负荷、备用的功能。(3)风电的随机性和间歇性比较强,风电厂不能提供持续稳定的功率。抽水蓄能的启动比较灵活,可以缓解风电对电机带来的不利影响。核电一旦停机就会对电网造成很大的冲击,蓄能电站可以配合核电机组运行,辅助核电在核燃料使用期间尽可能的用尽燃料,多发电。

抽水蓄能电站作为储能的技术有一些优势,(1)规模大,运行时间长。分布式的储能技术在功率和储能容量方面难以满足大规模新能源基地的储能要求。大规模的储能技术以抽水蓄能电站发展历程最长,技术最为成熟可靠,实践中得到应用。现阶段,运行时间在50年以上,额定功率100-3600MW,能量转换效率稳定,具备其它储能技术不可比拟的优势。(2)技术成熟、可靠且较为经济。抽水蓄能电站建设40余年,有丰富的经验。已建造的西龙池抽水蓄能是世界上水头最高的抽水蓄能电站,在建的丰宁抽水蓄能电站是世界上装机规模最大。到2018年底,已建成34座,总装机容量有30025MW。抽水蓄能经济指标适中,建设抽水蓄能电站进行储能,将弃电量转化为电网优质的电能是比较经济的。(3)抽水蓄能站点资源相对丰富。根据抽水蓄能选点的规划成果。东北地区可开发23处,装机容量27500MW。华北78处,装机容量达到17300MW,华东地区36处,装机容量30920MW,华中地区15处,装机容量19400MW。(4)与其它电源联合运行的优势明显,根据调查,当前技术条件下,与风电实现联合运用的储能系统仅有抽水蓄能储能、钠硫电池和液流电池的储能装置。与抽水蓄能电站相比,钠硫电池和液流电池的储能单位千瓦投资是抽水蓄能的4.8-7.6倍,电能转化效率不到20%,运行寿命不足其2/5。(5)抽水蓄能电站的附加效益突出,能够满足电网削峰填谷需求的前提,通过自身科学的调度运行方式,提高本电站经济效益。另一方面,与其它的电源配合运行,能力提高系统中火电站与核电的运行效率,促进风能资源有效利用,促进电网安全稳定运行,提高整个电力系统的供电效率和资源利用率。

中国抽水蓄能发展现状。我们国家抽水蓄能历年装机容量表。我们国家的抽水蓄能站相对国外启动的比较晚,上世纪的60年代开展抽水蓄能电站,但发展速度很快。到2018年底,我们建设的抽水蓄能电站34座,在建32座。投产总装机达到30025MW,在建装机容量43210MW。我们国家已建的抽水蓄能电站的统计表,下面是正在建设的表。

发展历程分三个阶段,上世纪60年代到70年代是起步阶段,主要是开始学习和引进国外的现代抽水蓄能技术。在1968年和1975年建成河北岗南和北京密云的小型抽水蓄能电站。当时的抽水蓄能机组还得到国外进口,资金困难。当时对抽水蓄能电站产生的作用与效益的认识也不足。第二阶段是80年代到90年代是一个学习引进的阶段,90年代先后有十座电站投入运行,包括河北潘家口、广东广州和北京十三陵以及浙江的天荒坪。至2000年抽水蓄能电站总装机容量达到5590MW,水库全库防渗技术都引进国外承包商,机组采购国外机组。2000年以后是借鉴和自主发展阶段,学习借鉴国外的技术到自主发展为主。工程设计、施工和设备的安装调试日益成熟并且进行创新,沥青混凝土都是自主施工的,并对改性沥青混凝土技术进行研发。以惠州、宝泉、白莲河工程为代表,引进国外主机设备的设计与制造技术逐步发展为国内自主设计、制造。2000年-2017年新增的抽水蓄能电站23座,新增装机容量23135MW。

已建和在建的抽水蓄能电站在全国的分布图,从最开始东部的经济发达地区扩展到23个省市。我们国家已建和在建的装机容量都是世界第一,但与国外还是有一定的差距。抽水蓄能的装机容量占比比较小,受电价与建设机制的影响,我国抽水蓄能装机在电力装机中占比不到2%。西方发达国家普遍重视抽水蓄能电站建设,装机容量通常占电力系统总装机的5%-10%。装机容量方面,1000MW以上的抽水蓄能电站有45座。广州和惠州抽水蓄能电站装机2400MW,在建的河北丰宁达到3600MW,为世界第一。单机容量,浙江的仙居抽水蓄能电站达到375MW,机组都是国产化的。在建的是广东的阳江的装机容量达到400MW,世界的先进水平。防渗方面,北京十三陵与宜兴都是钢筋混凝土面板全库防渗工程。改性沥青技术的应用,解决了严寒地区低温冻断问题。混凝土衬砌和钢板衬砌技术达到世界先进水平。

总之,我国在高水头大容量抽水蓄能电站的布置、防渗和高水头压力管道、厂房结构振动及减振、施工调试和电站运行方面都进行大量的研究和工程实践,并取得了一些成果。目前的技术水平达到世界先进水平。

典型案例介绍。十三陵抽水蓄能电站,电站装机800MW,额定水头430。是我国第一个采用全库盆钢筋混凝土面板防渗的抽水蓄能电站工程。工程重视环保、水保,通过将渣场美化建造成为蟒山公园,成为国家3A级景区,将工程设计与自然环境完美结合。

丰宁抽水蓄能电站。它在河北承德,距离北京180公里,500千伏的电压接入华北电网,在系统中承担调峰、填谷、调频、调相以及事故备用的任务。2022年北京冬奥会上,丰宁抽水蓄能电站将为各类奥运赛事提供电力保障,为冬奥会保驾护航,为张家口打造低碳奥运专区作贡献,促进张家口可再生能源示范区的有效发展,大大促进节能减排。电站装有12台30万千瓦的有12台,其中2台为国内首次采用变速机组,地下洞室群也是世界上规模最大的抽水蓄能电站地下洞室群。

谢谢大家!

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