中國儲能網(wǎng)訊：廣東省長達(dá)4114公里的海岸線以外，蘊(yùn)藏著豐富的海洋資源。這不僅為海上光伏建設(shè)提供了條件，也使近海的海水抽水蓄能開發(fā)成為可能。
海上光伏，是指在海面上建設(shè)的光伏電站。作為太陽能的一種新型利用方式，海上光伏具有無碳排放、土地占用少、易與其他產(chǎn)業(yè)相結(jié)合等特點(diǎn)，其開發(fā)有利于優(yōu)化能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)。
抽水蓄能則是當(dāng)前技術(shù)最成熟、經(jīng)濟(jì)性最優(yōu)、最具大規(guī)模開發(fā)條件的一種儲能技術(shù)。一般的抽水蓄能電站，需要建設(shè)上、下兩個水庫，在電力負(fù)荷低谷時，利用電能抽水至上水庫，在電力負(fù)荷高峰期，再放水至下水庫發(fā)電，以此實(shí)現(xiàn)電能的儲存和靈活調(diào)節(jié)。
而海水抽水蓄能，則是將大海作為抽水蓄能的下游水庫。此項(xiàng)技術(shù)具有前瞻性，目前已在國內(nèi)形成一系列難題攻關(guān)成果和關(guān)鍵技術(shù)突破。
如果將海水抽水蓄能與海上光伏相結(jié)合，由單一投資主體開展統(tǒng)一規(guī)劃、設(shè)計(jì)、建設(shè)、運(yùn)營，實(shí)現(xiàn)能源互補(bǔ)和統(tǒng)一調(diào)度，既能在電力生產(chǎn)環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)零碳排放，也可通過抽水蓄能來解決光伏電源的不均衡和不穩(wěn)定問題。
對海水抽水蓄能與海上光伏一體化進(jìn)行研究與探索，是綜合衡量以下三方面條件的選擇：
其一，是廣東省海上光伏的發(fā)展趨勢和開發(fā)潛力。
當(dāng)前，我國東南沿海省份紛紛將發(fā)展光伏的目光投向廣闊的海洋。2022年以來，山東、浙江等省份先后出臺政策文件，推動海上光伏規(guī)?；l(fā)展。例如，山東省于2022年7月發(fā)布《山東省海上光伏建設(shè)工程行動方案》，明確了統(tǒng)籌推進(jìn)海上光伏規(guī)模化、集約化、協(xié)同化發(fā)展，打造雙千萬千瓦級海上光伏基地的目標(biāo)和任務(wù)。
在國家“雙碳”目標(biāo)指引下，廣東省也于2022年印發(fā)了《關(guān)于完整準(zhǔn)確全面貫徹新發(fā)展理念 推進(jìn)碳達(dá)峰碳中和工作的實(shí)施意見》，標(biāo)志著廣東“雙碳”新征程全面開啟。同時，廣東省海岸線漫長，開發(fā)海上光伏開發(fā)潛力巨大、前景廣闊。
其二，是新能源配置儲能的大環(huán)境。
海上光伏前景向好，其調(diào)節(jié)與消納問題也備受關(guān)注。受太陽光照時間影響，光伏電站一般在7時30分到16時30分有上網(wǎng)電量。云層削弱太陽輻射時，光伏出力可能大幅下降。如遇陰雨天氣，光伏也可能無法發(fā)電。
為適應(yīng)新能源占比逐漸提高的新型電力系統(tǒng)建設(shè)，解決光伏等新能源發(fā)電不均衡、不穩(wěn)定的問題，全國已有多個省份出臺儲能配套政策，所要求的配置比例基本不低于10%，配置時間大部分為連續(xù)儲能時長2小時以上。
抽水蓄能技術(shù)成熟、經(jīng)濟(jì)性優(yōu)，且具備大規(guī)模開發(fā)條件。但廣東省已有的抽水蓄能電站，與海岸線的距離均在50千米及以上，在空間上遠(yuǎn)離海上光伏，因此無法與海上光伏耦合成為一體化項(xiàng)目。
而將海上光伏與海水抽水蓄能一體化考慮后，在有太陽輻射的條件下，光伏向電網(wǎng)供電時，抽水蓄能出于電網(wǎng)調(diào)峰的考慮，也向電網(wǎng)供電；受天氣影響，光伏出力大幅下降或無法發(fā)電時，抽水蓄能可以繼續(xù)提供部分出力。這樣，就能有效改善獨(dú)立光伏項(xiàng)目發(fā)電的不均衡和不穩(wěn)定問題。
其三，是廣東省海水抽水蓄能的開發(fā)潛力。
國家能源局于2017年4月發(fā)布《海水抽水蓄能電站資源普查成果》，對我國海水抽水蓄能電站資源情況進(jìn)行了摸查，包括近海站點(diǎn)和島嶼站點(diǎn)。
從地域分布看，廣東省是全國海水抽水蓄能資源最豐富的省份之一，有57個資源站點(diǎn)。其中，近海站點(diǎn)31個，規(guī)劃裝機(jī)容量達(dá)10.15吉瓦，開發(fā)潛力很大。
而針對海水抽水蓄能工程中需要解決的難題、關(guān)鍵技術(shù)和設(shè)備，國內(nèi)已取得一系列突破。
在機(jī)組研發(fā)方面，中國已實(shí)現(xiàn)了300兆瓦、400兆瓦抽水蓄能機(jī)組的國產(chǎn)化，并且已對10兆瓦的海水水泵水輪機(jī)進(jìn)行了水力開發(fā)和模型試驗(yàn)，預(yù)計(jì)在適當(dāng)研發(fā)后，可以實(shí)現(xiàn)300兆瓦和400兆瓦海水水泵水輪機(jī)的國產(chǎn)化。
對于海洋環(huán)境帶來的海水腐蝕、生物附著、庫水滲漏、臺風(fēng)及鹽霧影響等特殊問題，國內(nèi)也有相關(guān)研究成果，包括國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目《海水抽水蓄能電站前瞻技術(shù)研究》等。
隨著國內(nèi)對海水抽水蓄能難題的研究和關(guān)鍵技術(shù)的突破，在廣東省開展海上光伏和海水抽蓄一體化，是現(xiàn)實(shí)條件下一個較好的選擇。
一體化需要考慮的主要邊界條件包括：
一是由單一投資主體開展統(tǒng)一規(guī)劃、設(shè)計(jì)、建設(shè)、運(yùn)營，實(shí)現(xiàn)能源互補(bǔ)和統(tǒng)一調(diào)度。
二是海水抽水蓄能抽水電價(jià)按燃煤發(fā)電基準(zhǔn)價(jià)的75%執(zhí)行，發(fā)電時按平價(jià)上網(wǎng)考慮（目前廣東省燃煤電廠上網(wǎng)標(biāo)桿電價(jià)為0.453元/千瓦時）。
三是海上光伏在白天發(fā)電，而海水抽水蓄能主要承擔(dān)頂峰發(fā)電、低谷調(diào)峰和備用的功能。
四是海上光伏用海，與海水抽水蓄能用地用海在位置上接近，海水抽水蓄能的陸上配電裝置可公用。
在以上邊界條件下，電源投資、建設(shè)和運(yùn)營將更多地交由電力市場參與主體決策和負(fù)責(zé)，當(dāng)一體化項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)正向收益，并達(dá)到一定的投資回報(bào)率時，將有效推動一體化項(xiàng)目落地和規(guī)?；l(fā)展。
基于工程實(shí)踐，并考慮以上邊界條件，對海水抽水蓄能與海上光伏一體化項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行測算得出，在抽水蓄能容量一定的情況下，光伏裝機(jī)規(guī)模越大，越有利于投資回報(bào)率向純光伏項(xiàng)目靠攏?；谄絻r(jià)上網(wǎng)的情況，一體化項(xiàng)目暫時還無法達(dá)到商業(yè)化投資的經(jīng)濟(jì)性要求。但隨著一體化項(xiàng)目中各部分成本下降，一體化的經(jīng)濟(jì)性將會有一定程度的提高，進(jìn)而對電力市場參與主體形成有效的吸引力。
因此，在廣東省開展海水抽水蓄能與海上光伏一體化項(xiàng)目，可以較好地解決光伏電源的不均衡性和不穩(wěn)定性，也具備一定的經(jīng)濟(jì)性，有利于“雙碳”目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。
我們有理由期待，海洋可再生能源產(chǎn)業(yè)將與海洋經(jīng)濟(jì)協(xié)同發(fā)展，通過技術(shù)和商業(yè)模式的持續(xù)創(chuàng)新，不斷為廣東全面建設(shè)海洋強(qiáng)省提供清潔高效的能源解決方案，為粵港澳大灣區(qū)高質(zhì)量發(fā)展提供澎湃動力。
本文摘錄整理自《南方能源建設(shè)》學(xué)術(shù)期刊刊發(fā)的論文《海水抽水蓄能與海上光伏一體化發(fā)電技術(shù)及經(jīng)濟(jì)性分析》，作者為中國能源建設(shè)集團(tuán)廣東省電力設(shè)計(jì)研究院有限公司副總工程師。
