抽水蓄能在規(guī)?；瘍δ苤袘?yīng)用*廣泛、技術(shù)*成熟，電站裝機(jī)容量規(guī)模可達(dá)千兆瓦級。目前全球發(fā)展*成熟、裝機(jī)規(guī)模*大的儲能是抽水蓄能。

“穩(wěn)定器”“平衡器”

抽水蓄能技術(shù)成熟穩(wěn)定，綜合效益高，常用于調(diào)峰和備用。抽水蓄能在規(guī)?；瘍δ苤袘?yīng)用*廣泛、技術(shù)*成熟，電站裝機(jī)容量規(guī)?？蛇_(dá)千兆瓦級。根據(jù)中國能源研究會儲能專業(yè)委員會的不完全統(tǒng)計(jì)，目前全球發(fā)展*成熟、裝機(jī)規(guī)模*大的儲能是抽水蓄能。截至2019年，全球已投運(yùn)儲能容量達(dá)到1.8億千瓦，抽水蓄能裝機(jī)容量超過1.7億千瓦，占全球儲能總量的94%。

抽水蓄能電站利用電力系統(tǒng)低谷負(fù)荷時的電力抽水到高處蓄存，在高峰負(fù)荷時段放水發(fā)電。在負(fù)荷低谷時，抽水蓄能電站是用戶；在負(fù)荷高峰時，它是發(fā)電廠。

抽水蓄能機(jī)組具有抽水和發(fā)電兩種基本功能。機(jī)組在電力系統(tǒng)負(fù)荷高峰時作水輪機(jī)運(yùn)行，通過調(diào)速器系統(tǒng)調(diào)整水輪機(jī)導(dǎo)葉開度，將水的勢能轉(zhuǎn)換為機(jī)組旋轉(zhuǎn)的機(jī)械能，再通過發(fā)電機(jī)將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能；在電力系統(tǒng)負(fù)荷低谷時作水泵運(yùn)行，用低谷時的電能從下水庫向上水庫抽水，通過調(diào)速器系統(tǒng)的自動調(diào)節(jié)，根據(jù)水泵揚(yáng)程自動調(diào)整導(dǎo)葉開度，將電能轉(zhuǎn)換為水的勢能儲存起來。

抽水蓄能電站主要承擔(dān)電力系統(tǒng)的調(diào)峰、調(diào)頻、事故備用及黑啟動等，可以改善和平衡電力系統(tǒng)負(fù)荷，提高電力系統(tǒng)的供電質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)效益，是確保電網(wǎng)安全、經(jīng)濟(jì)、穩(wěn)定運(yùn)行的支柱。抽水蓄能電站被喻為電網(wǎng)安全運(yùn)行中的“穩(wěn)定器”“調(diào)節(jié)器”“平衡器”。

世界抽水蓄能電站的發(fā)展趨勢為高水頭、大容量、高轉(zhuǎn)速。高水頭即機(jī)組向更高水頭發(fā)展，大容量是指單機(jī)容量不斷增大，高轉(zhuǎn)速即機(jī)組采用更高的比轉(zhuǎn)速。

電站結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)

抽水蓄能電站主要建筑物一般包括：上水庫、下水庫、輸水系統(tǒng)、廠房和其他專用建筑物等。與常規(guī)水電站相比，抽水蓄能電站的水工建筑物有以下主要特點(diǎn)：

有上下兩個水庫。與同等裝機(jī)容量的常規(guī)水電站相比，抽水蓄能電站水庫庫容通常比較小。

水庫水位變幅大，升降頻繁。為了承擔(dān)電網(wǎng)中的調(diào)峰填谷任務(wù)，抽水蓄能電站水庫水位日變幅通常比較大，一般超過10~20米，部分電站達(dá)到30~40米，而且水庫水位變動速率較快，一般達(dá)到5~8米/小時，甚至達(dá)到8~10米/小時。

水庫防滲要求高。純抽水蓄能電站如因上水庫滲漏等導(dǎo)致水量大量損失，將減少電站發(fā)電量，因此，對水庫防滲要求高。同時，為了防止?jié)B水對工程區(qū)水文地質(zhì)條件造成惡化、產(chǎn)生滲透破壞和集中滲漏，也對水庫防滲提出較高要求。

水頭較高。抽水蓄能電站的水頭一般較高，多為200~800米?？傃b機(jī)容量為180萬千瓦的績溪抽水蓄能電站是我國**650米水頭段項(xiàng)目，總裝機(jī)容量為140萬千瓦的敦化抽水蓄能電站是我國**700米水頭段項(xiàng)目。隨著抽水蓄能技術(shù)水平的不斷發(fā)展，我國高水頭、大容量電站的數(shù)量將會越來越多。

機(jī)組安裝高程低。為了克服上浮力及滲流對廠房的影響，近年來國內(nèi)外建設(shè)的大型抽水蓄能電站多采用地下廠房形式。

電站建設(shè)

世界上*早的抽水蓄能電站是瑞士蘇黎世的奈特拉抽水蓄能電站，建于1882年。中國抽水蓄能電站建設(shè)起步較晚。1968年在崗南水庫安裝了**臺斜流可逆式機(jī)組。之后，隨著國內(nèi)能源工業(yè)快速發(fā)展，核電和火電裝機(jī)容量迅速增長，要求電力系統(tǒng)必須配備相應(yīng)的抽水蓄能機(jī)組。

20世紀(jì)80年代起，國內(nèi)開始大力興建大型抽水蓄能電站。近年來，隨著我國經(jīng)濟(jì)和電力工業(yè)的快速發(fā)展，在大型抽水蓄能機(jī)組設(shè)備自主化方面，我國取得了豐碩的科技成果。

截至2020年年底，我國抽水蓄能發(fā)電裝機(jī)容量3149萬千瓦，比上年增長4.0%。2020年，全國抽水蓄能發(fā)電量為335億千瓦時，比上年增長5.0%；全國新增抽水蓄能發(fā)電裝機(jī)容量120萬千瓦。我國抽水蓄能電站投產(chǎn)和在建容量均居世界**。

一直以來，國家電網(wǎng)有限公司高度重視抽水蓄能發(fā)展。目前，國家電網(wǎng)在運(yùn)抽水蓄能電站22座，在建抽水蓄能電站30座。

2016年，陜西鎮(zhèn)安、江蘇句容、遼寧清原、福建廈門、新疆阜康5個抽水蓄能電站工程開工；

2017年，河北易縣、內(nèi)蒙古芝瑞、浙江寧海、浙江縉云、河南洛寧、湖南平江6個抽水蓄能電站工程開工；

2019年，河北撫寧、吉林蛟河、浙江衢江、山東濰坊、新疆哈密5個抽水蓄能電站工程開工；

2020年，山西垣曲、山西渾源、浙江磐安、山東泰安二期4個抽水蓄能電站工程開工。

● 安徽響水澗抽水蓄能電站

我國**座機(jī)組設(shè)備完全自主化的抽水蓄能電站。2011年10月，電站成功建成，標(biāo)志著我國成功掌握了抽水蓄能機(jī)組設(shè)備研制的核心技術(shù)。

● 福建仙游抽水蓄能電站

● 浙江仙居抽水蓄能電站

2013年4月，福建仙游抽水蓄能電站正式投產(chǎn)發(fā)電；2016年4月，浙江仙居抽水蓄能電站單機(jī)容量37.5萬千瓦機(jī)組成功并網(wǎng)。我國大型抽水蓄能機(jī)組自主化設(shè)備不斷獲得推廣應(yīng)用。

● 吉林敦化抽水蓄能電站

我國首座700米級水頭抽水蓄能電站?？傃b機(jī)容量為140萬千瓦，2021年6月4日，1號機(jī)組投產(chǎn)發(fā)電。

● 河北豐寧抽水蓄能電站

目前世界在建裝機(jī)容量*大的抽水蓄能電站?？傃b機(jī)容量360萬千瓦。

【專訪】

圍繞抽水蓄能技術(shù)及電站建設(shè)等，《亮報》對國網(wǎng)新源控股有限公司發(fā)展部主任余賢華進(jìn)行了專訪。

《亮報》：作為目前安全、穩(wěn)定、成熟的靈活調(diào)節(jié)技術(shù)，抽水蓄能在構(gòu)建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)、服務(wù)碳達(dá)峰碳中和方面，將發(fā)揮哪些作用？

余賢華：隨著高比例新能源大規(guī)模接入和終端電氣化進(jìn)程加快推進(jìn)，對新型電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定與經(jīng)濟(jì)運(yùn)行能力、能源配置與能源輸送能力、電力平衡調(diào)節(jié)能力提出了更高要求。抽水蓄能具有基礎(chǔ)性、綜合性、公共性特征，可參與新型電力系統(tǒng)源網(wǎng)荷儲各環(huán)節(jié)調(diào)節(jié)服務(wù)，綜合效益更為顯著，承載著電力系統(tǒng)安全供電穩(wěn)定器、清潔低碳平衡器和**運(yùn)行調(diào)節(jié)器的重要功能。

一是有效應(yīng)對高比例新能源滲透下電力系統(tǒng)**備用容量不足，憑借雙倍容量的調(diào)峰優(yōu)勢，提升電力系統(tǒng)大容量調(diào)峰能力，緩解因新能源不穩(wěn)定導(dǎo)致的高峰負(fù)荷供給問題和因低谷時段新能源大發(fā)導(dǎo)致的消納困難，更好地促進(jìn)新能源消納。二是有效應(yīng)對新能源出力特性與負(fù)荷需求不匹配，依靠快速響應(yīng)的靈活調(diào)節(jié)能力，更好地適應(yīng)新能源的隨機(jī)性和波動性，滿足新能源“靠天吃飯”帶來的靈活調(diào)節(jié)需求。三是有效應(yīng)對高比例新能源電力系統(tǒng)轉(zhuǎn)動慣量不足，憑借同步發(fā)電機(jī)的高轉(zhuǎn)動慣量優(yōu)勢，有力增強(qiáng)系統(tǒng)抗擾動能力，維持系統(tǒng)頻率穩(wěn)定。四是有效應(yīng)對“雙高”形態(tài)給新型電力系統(tǒng)帶來的潛在安全影響，承擔(dān)事故備用功能，憑借快速啟停和快速功率爬坡能力隨時響應(yīng)突發(fā)調(diào)節(jié)需求。同時作為可中斷負(fù)荷，以毫秒級響應(yīng)安全切除抽水機(jī)組額定負(fù)荷，提升系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行能力。五是有效應(yīng)對大規(guī)模新能源上網(wǎng)帶來的高調(diào)節(jié)成本，通過合理的運(yùn)行方式，配合火電減碳增效，減少棄風(fēng)棄光，促進(jìn)容量配置，提升全系統(tǒng)整體經(jīng)濟(jì)性和運(yùn)行清潔性。

《亮報》：為推動抽水蓄能高質(zhì)量發(fā)展，需要實(shí)現(xiàn)哪些方面的突破？

余賢華：國家電網(wǎng)公司“碳達(dá)峰、碳中和”行動方案明確提出，到2025年經(jīng)營區(qū)抽水蓄能裝機(jī)超過5000萬千瓦。按照現(xiàn)有開發(fā)規(guī)模和建設(shè)進(jìn)度，預(yù)計(jì)2030年國家電網(wǎng)公司經(jīng)營區(qū)抽水蓄能裝機(jī)容量達(dá)到1億千瓦，將為我國碳達(dá)峰目標(biāo)提供重要支撐。

國網(wǎng)新源公司將認(rèn)真貫徹落實(shí)國家電網(wǎng)公司決策部署。一是加快抽水蓄能項(xiàng)目開發(fā)。我們將圍繞碳達(dá)峰碳中和目標(biāo)，積極配合國家中長期規(guī)劃編制，做好公司抽水蓄能規(guī)劃資源選取、開發(fā)需求分析和建設(shè)時序安排，加大“十四五”特別是前三年核準(zhǔn)開工規(guī)模，堅(jiān)持開放發(fā)展，共同推動抽水蓄能開發(fā)建設(shè)。加強(qiáng)基建資源優(yōu)化整合，統(tǒng)籌30個在建項(xiàng)目安全、質(zhì)量和進(jìn)度管理，大力推進(jìn)機(jī)械化施工、智能化管控和標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)，優(yōu)化施工工期，確?！笆奈濉逼陂g抽水蓄能投產(chǎn)容量超過2000萬千瓦，到2030年運(yùn)行裝機(jī)容量超過7000萬千瓦。

二是在精益管理上下功夫。強(qiáng)化規(guī)劃引領(lǐng)，圍繞“雙碳”目標(biāo)和公司戰(zhàn)略實(shí)施，高質(zhì)量編制好抽水蓄能“十四五”發(fā)展規(guī)劃?？茖W(xué)優(yōu)化項(xiàng)目前期工作程序，有序推進(jìn)項(xiàng)目可研核準(zhǔn)。圍繞安全、質(zhì)量、工期、造價，大力推進(jìn)工程建設(shè)智慧化管控、機(jī)械化施工和綠色建造，確保在建項(xiàng)目盡早發(fā)揮效益。深化設(shè)備全壽命周期管理，深化機(jī)組服務(wù)電網(wǎng)研究，優(yōu)化機(jī)組運(yùn)行策略，全力服務(wù)電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。深化多維精益管理，加快現(xiàn)代智慧供應(yīng)鏈建設(shè)，健全物資管理體系，科學(xué)配置資本、資源、技術(shù)、數(shù)據(jù)等生產(chǎn)要素，大力提質(zhì)增效，全面提升管理效率和經(jīng)營效益。

三是在科技創(chuàng)新上尋求突破。深入實(shí)施科技創(chuàng)新“新跨越行動計(jì)劃”，加大科研投入，提高自主創(chuàng)新能力。加大變速機(jī)組技術(shù)應(yīng)用，加強(qiáng)400兆瓦級大容量機(jī)組技術(shù)研發(fā)，加快水泵水輪機(jī)模型實(shí)驗(yàn)室和仿真實(shí)驗(yàn)室建設(shè)，全力打造自主科技創(chuàng)新平臺。優(yōu)化科研布局和資源配置，加強(qiáng)抽水蓄能核心技術(shù)攻關(guān)，著力攻克“卡脖子”技術(shù)難題。深化“大云物移智鏈”等新技術(shù)應(yīng)用研究，全面布局?jǐn)?shù)字化智能電站建設(shè)，加快企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型。

來源：國網(wǎng)新源公司、《抽水蓄能機(jī)組及其輔助設(shè)備技術(shù)》叢書、中電聯(lián)《中國電力行業(yè)年度發(fā)展報告2021》《國家電網(wǎng)報》等

原標(biāo)題:抽水蓄能支撐電力系統(tǒng)安全運(yùn)行

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