河北豐寧抽水蓄能電站：蓄能山水之間 為京津輸送綿綿綠電

　　時值盛夏，高溫天氣持續(xù)影響全國多地，帶動用電負荷顯著攀升，部分地區(qū)用電高峰提前到來。以京津冀地區(qū)為例，截至6月24日18時，華北電網最大負荷近2.82億千瓦，創(chuàng)今年入夏以來新高，比去年同期增加5.3%。

　　此時，世界上規(guī)模最大的抽水蓄能電站——國網新源河北豐寧抽水蓄能電站(下稱“豐寧抽水蓄能電站”)的工作人員正在緊張地忙碌著，努力讓京北這座抽水蓄能電站發(fā)揮出最大的效能，為京津等地輸送綿綿綠電。

　　總裝機容量達360萬千瓦

　　北京正北約200公里，發(fā)源于河北承德豐寧滿族自治縣的灤河，經過連綿起伏的燕山，蜿蜒流淌，水流中蘊含著巨大能量。群山之中、灤河之畔，豐寧抽水蓄能電站赫然屹立于此。

　　通常情況下，電力負荷在一天之內是波動的，抽水蓄能電站在用電高峰期間發(fā)電，在用電低谷期間抽水，可以改善燃煤火電機組和核電機組的運行條件，減少棄風棄光棄水量，保證電網穩(wěn)定運行，提高電網綜合效益。

　　“抽水蓄能電站簡單來說，就是當電力系統(tǒng)的電力富余時，電站用電力抽水到高處儲存，在電力不足時放水發(fā)電，實現‘儲能—發(fā)電—備用’，由此解決電能難以存儲的難題。”豐寧抽水蓄能電站運行部負責人趙日升說，抽水蓄能電站還具有調峰、調頻、調相、儲能系統(tǒng)備用等功能。這也是目前技術最成熟的大容量儲能方式，是電力系統(tǒng)安全防御體系的重要組成部分，已有上百年的發(fā)展歷史。

　　清潔能源產業(yè)具有低碳、環(huán)保、可再生等特性，是生態(tài)環(huán)境影響小、經濟效益高的優(yōu)勢產業(yè)。抽水蓄能產業(yè)是清潔能源產業(yè)的重要組成部分，其轉換效率高、儲能量大，適宜在山區(qū)進行規(guī)模性開發(fā)。

　　建設抽水蓄能電站，豐寧優(yōu)勢得天獨厚。在豐寧壩上草原地帶，分布著眾多發(fā)電風車。“這些風力電能，給抽水蓄能電站提供了豐沛的消納源。”趙日升說，抽水蓄能電站建設，需要考慮消納中心和負荷中心等多方面因素，平衡需求端和供給端，另外電站還要靠近水源，水庫需要定期補水，豐寧的母親河灤河正好為電站提供了水源。

　　早在1995年，豐寧抽水蓄能電站就開始了布局規(guī)劃。由于豐寧滿族自治縣地處燕山山脈，地質條件復雜，電站的建設勘測等前期工作，前后經過了18年。2013年，電站正式開工建設。

　　在建設上，豐寧抽水蓄能電站合理利用了當地的地理環(huán)境優(yōu)勢。“電站大多數區(qū)域依靠山體開挖山洞建設而成。”趙日升說，在電站建設高峰時期，現場作業(yè)人員達到4000余人，電站消耗鋼筋超過13萬噸，水泥超過80萬噸，鋼板超過4萬噸。

　　建設過程中，電站首次系統(tǒng)性攻克復雜地質條件下超大型地下洞室群建造關鍵技術，建成了世界第一的地下洞室群和單體地下廠房。

　　據介紹，2021年12月，豐寧抽水蓄能電站首批機組投產發(fā)電，接入張北柔性直流電網，有效實現新能源多點匯集、風光儲多能互補、時空互補、源網荷協同，在源頭上降低了新能源發(fā)電的波動性，開創(chuàng)了抽水蓄能發(fā)展史上的“先河”，為新能源大規(guī)模開發(fā)利用提供了方案。

　　作為目前世界上規(guī)模最大的抽水蓄能電站，豐寧抽水蓄能電站的裝機容量世界第一，其安裝的12臺機組，總裝機容量達360萬千瓦，為世界抽水蓄能電站之最;此外，電站的12臺機組滿發(fā)利用小時數達到10.8小時，是華北地區(qū)唯一具有周調節(jié)性能的抽蓄電站，儲能能力世界第一。

　　兼具抽水和發(fā)電功能

　　莽莽群山，遼闊逶迤，山巒環(huán)抱著豐寧抽水蓄能電站的上、下兩個水庫。水聲隆隆，波光蕩漾，灤河水奔騰而過，讓這里山水相連，河湖互通。

　　“電站的上水庫位于山谷中央，如同一個天然水盆，通過在山體深處修建的6條直徑約7米的雙向水道，與下水庫相連。”趙日升說，上水庫通過水道向上抽水，也反過來向下水庫放水，如此往復。400多米的落差，讓水在升降間實現電能、勢能互相轉化，由此實現蓄能和發(fā)電。

　　地下廠房被安置在距離山頂最高點下方500多米處，開挖出長400多米、高50多米的山體洞穴中。

　　在廠房中央，一排白色圓頂機組一字排開，這正是整座抽水蓄能電站的關鍵——12臺30萬千瓦可逆式水泵水輪機發(fā)電電動機組。而形似蒙古包的只是機組機罩，整個機組設備還要向地下延伸三層，連接地下輸水系統(tǒng)。

　　“抽水時用電力驅動水泵，發(fā)電時再由勢能推動水輪機發(fā)電，由此一來，這樣的一臺機組同時兼具抽水和發(fā)電功能。”趙日升說。

　　“目前，豐寧抽水蓄能電站已有9臺機組投產運行，綿綿綠電源源不斷送往京津。”趙日升說，年內啟用的7號機組，是二期工程最后一臺投運的定速機組。它在試運行期間，啟動發(fā)電15次、啟動抽水16次，成功率均為100%。

　　經過一年多的運行，豐寧抽水蓄能電站基本按照“兩抽兩發(fā)”的方式，每天大致分成4個時間段進行作業(yè)。其中，6點到8點，為用電早高峰，電站進行發(fā)電;9點到16點，為午間用電低谷，在這個時間段消納新能源進行抽水;17點至22點，為用電晚高峰，電站會進行發(fā)電，補充電網;23點至次日5點，為夜間低谷，在這個時間段進行抽水。

　　“抽水蓄能電站的反應速度非?？?，豐寧抽水蓄能電站單臺機組從停機到發(fā)電滿負荷運轉，整個過程不到4分鐘。在面臨緊急情況時，電站可以迅速補充電網。”趙日升說。

　　統(tǒng)計數據顯示，自首批機組投產發(fā)電以來，豐寧抽水蓄能電站累計發(fā)電啟動2777次，發(fā)電量29.78億千瓦時;抽水啟動2774次，消納新能源電量37.4億千瓦時。

　　特別是2022年北京冬奧會、冬殘奧會期間，豐寧抽水蓄能電站配合張北柔性直流電網，將清潔電能輸送到各冬奧場館，實現了100%綠電供應，這在百年奧運史上是前所未有的。“張北的風點亮北京的燈”成為綠色冬奧的閃亮“名片”，為我國“綠色辦奧”提供了能源支撐。

　　據統(tǒng)計，2022年北京冬奧會、冬殘奧會期間，豐寧抽水蓄能電站投運的1號、10號機組共抽水啟動107次、發(fā)電啟動94次，消納新能源1.15億千瓦時、發(fā)電8300萬千瓦時。

　　提升電力系統(tǒng)調節(jié)能力成關鍵

　　據了解，豐寧抽水蓄能電站建設創(chuàng)造了抽水蓄能電站四項“世界第一”：裝機容量世界第一、儲能能力世界第一、地下廠房規(guī)模世界第一、地下洞室群規(guī)模世界第一，成為行業(yè)典范實至名歸。

　　“在豐寧抽水蓄能電站，所有的定速機組全部實現國產化，只有兩臺變速機組是進口的，這在國內也是首次應用。”趙日升介紹，特別是在遠距離傳輸的特高壓線路中，建設適當規(guī)模的抽水蓄能電站，可以充分發(fā)揮其獨有的快速反應特性，有效防范故障風險，防止事故擴大和系統(tǒng)崩潰。

　　業(yè)內專家指出，發(fā)展抽水蓄能產業(yè)，提升電力系統(tǒng)靈活調節(jié)能力，是構建新型電力系統(tǒng)的關鍵手段，有利于保障傳統(tǒng)能源有序退出，實現新能源大規(guī)模安全可靠替代，推動綠色低碳發(fā)展。

　　國家能源局2021年9月發(fā)布的《抽水蓄能中長期發(fā)展規(guī)劃(2021—2035年)》中提出，到2025年，抽水蓄能投產總規(guī)模6200萬千瓦以上;到2030年，投產總規(guī)模1.2億千瓦左右。

　　隨著相關政策的出臺，越來越多的企業(yè)加入抽水蓄能行業(yè)。目前，全國抽水蓄能電站正在多點開花，在全世界范圍內，我國的單個抽水蓄能電站裝機容量以及全國裝機總量均位居首位。

　　數據顯示，截至2022年底，我國抽水蓄能電站裝機規(guī)模約4579萬千瓦。豐寧抽水蓄能電站是我國大力發(fā)展清潔能源產業(yè)的一個縮影。作為河北承德第一座建成投產的抽水蓄能電站，其示范帶動意義明顯。2022年12月，總投資82億元的承德灤平抽水蓄能電站核準完成并正式開工建設。

　　“承德是華北地區(qū)綠電進京的必經通道。如今，豐寧抽水蓄能電站9臺機組并網發(fā)電，灤平抽水蓄能電站開工，隆化抽水蓄能電站完成核準。承德抽水蓄能項目的在建、核準和新謀劃規(guī)模均位居全省第一。”承德市發(fā)展改革委黨組書記、主任何元武說。

　　據了解，承德市將力爭到2027年全市投產及開工建設抽水蓄能項目規(guī)模達1000萬千瓦以上，抽水蓄能集群城市建設初具規(guī)模。通過綿綿綠電供應京津，助力區(qū)域協同發(fā)展。

　　何元武表示，截至目前，承德重點實施及新謀劃爭列國家規(guī)劃抽水蓄能項目12個、總規(guī)模1680萬千瓦。其中，在建項目4個、規(guī)模760萬千瓦，成功上報國家申請納規(guī)項目8個、規(guī)模920萬千瓦。

　　“豐寧抽水蓄能電站一年可以節(jié)約48萬噸標準煤，減少二氧化碳排放120萬噸，相當于造林24萬畝，有力推動京津冀地區(qū)的能源清潔低碳轉型。”趙日升說，明年電站12臺機組將全部投產發(fā)電，年發(fā)電量將達到66億千瓦時，這個發(fā)電量可以滿足260萬戶家庭一年的用電。

　　來源：經濟參考報 記者 曹國廠 馮維健