中國儲(chǔ)能網(wǎng)訊：近年來，我國加快推進(jìn)可再生能源開發(fā)利用。不過，對(duì)于電網(wǎng)來說，風(fēng)電、光電曾經(jīng)是一種“麻煩”能源。由于風(fēng)電、光伏發(fā)電具有“看天吃飯”的特性，當(dāng)“極熱無風(fēng)”“極寒無光”，就容易導(dǎo)致電力供應(yīng)出現(xiàn)波動(dòng)。
今年上半年，我國可再生能原裝機(jī)總量歷史性地超過了傳統(tǒng)的煤電裝機(jī)。今年1至10月份，全國水電、風(fēng)電、光伏發(fā)電等可再生能源新增裝機(jī)再創(chuàng)歷史新高，占全國新增發(fā)電裝機(jī)的76%。那么，是什么讓風(fēng)電、光電由“麻煩電”變成了“搶手電”呢？
“超級(jí)充電寶”怎樣運(yùn)行？探訪東北地區(qū)最大抽水蓄能電站
要解決風(fēng)電、光電發(fā)電功率波動(dòng)大的問題，最簡單的方法就是把這些電用“充電寶”存起來，然后再穩(wěn)定放電。近日，東北地區(qū)一個(gè)“超級(jí)充電寶”就要投入使用了，它就是東北地區(qū)最大的抽水蓄能電站——遼寧清原抽水蓄能電站。這個(gè)“超級(jí)充電寶”是怎樣運(yùn)行的？又有哪些特別之處？
總臺(tái)央視記者張叢婧：在遼寧清原抽水蓄能電站，一個(gè)建在大山里的水庫，就是電站的主體部分。當(dāng)閘門已經(jīng)打開，水流進(jìn)山腳的另一個(gè)水庫里，看似普通放水，實(shí)則正在發(fā)電。
抽水蓄能電站利用高低不同的地勢(shì)，建上下兩個(gè)水庫，在電力富余時(shí)把低處的水用低谷電能抽到高處進(jìn)行儲(chǔ)能，在用電高峰時(shí)再把高處的水放下去發(fā)電保供，相當(dāng)于一個(gè)“超級(jí)充電寶”，可以實(shí)現(xiàn)能源的高效轉(zhuǎn)換利用。
中國電建集團(tuán)北京勘測設(shè)計(jì)研究院首席技術(shù)專家 姚寶永：抽水蓄能電站一般由上水庫、下水庫、地下廠房和輸水系統(tǒng)組成。我們這座電站上下水庫的落差大約400米，巨大的高差使得發(fā)電和儲(chǔ)能的效率很高。
總臺(tái)央視記者張叢婧：位于地下400多米深的地下廠房，相當(dāng)于電站的“心臟”，里面有很多發(fā)電機(jī)組。即將投產(chǎn)發(fā)電的首臺(tái)機(jī)組，正在進(jìn)行發(fā)電測試。投產(chǎn)后每天能發(fā)電150萬度，可以滿足30萬個(gè)家庭一天的用電量?！俺?jí)充電寶”發(fā)電的奧秘就在于，當(dāng)水流從上水庫流下沖擊轉(zhuǎn)輪時(shí)，會(huì)帶動(dòng)轉(zhuǎn)子高速旋轉(zhuǎn)，不斷切割磁感線，從而產(chǎn)生電能。
中國電建集團(tuán)北京勘測設(shè)計(jì)研究院首席技術(shù)專家 姚寶永：我們每臺(tái)機(jī)組轉(zhuǎn)子的重量達(dá)430噸，需要安裝近4萬個(gè)零件，首臺(tái)機(jī)（組）發(fā)電時(shí)，轉(zhuǎn)子在每分鐘高速旋轉(zhuǎn)375轉(zhuǎn)的情況下，這個(gè)穩(wěn)定的主要指標(biāo)，它的振動(dòng)擺度平均值只有0.05毫米，當(dāng)于不足一根頭發(fā)絲直徑的二分之一。可以說，它在高速旋轉(zhuǎn)的同時(shí)又紋絲不動(dòng)，這樣就大大減少了振動(dòng)、噪聲的不利影響。
清原抽水蓄能電站位于大山深處，生態(tài)環(huán)境脆弱。因此，整座電站的建設(shè)都采用清水混凝土工藝設(shè)計(jì)，壩頂結(jié)構(gòu)、啟閉機(jī)室、地下廠房等主要設(shè)施不做額外裝修，低碳環(huán)保，最大程度減少對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響。
總臺(tái)央視記者張叢婧：這座電站的外觀還有個(gè)很大的不同，壩面上有個(gè)明顯的積雪分界線，光滑的壩面幾乎積不住雪，因?yàn)樯厦娌捎昧朔辣g材料。這里屬于嚴(yán)寒地區(qū)，最低溫將近-40℃，所以在建造的時(shí)候，工程師們就想方設(shè)法讓它更抗凍。
中國電建集團(tuán)北京勘測設(shè)計(jì)研究院首席技術(shù)專家 姚寶永：我們采用了自主研發(fā)的抗冰凍新材料、新結(jié)構(gòu)、新設(shè)備，比如大壩混凝土面板結(jié)構(gòu)縫的柔性止水材料，以及庫區(qū)防冰蓋裝置，有效解決了嚴(yán)寒地區(qū)低溫環(huán)境對(duì)電站主要建筑物的不利影響，將工程的耐久性和安全性提高了30%以上。
據(jù)了解，清原抽水蓄能電站總裝機(jī)容量180萬千瓦，設(shè)計(jì)年發(fā)電量30億千瓦時(shí)，年抽水電量40億千瓦時(shí)。項(xiàng)目建成后，將在電網(wǎng)中承擔(dān)調(diào)峰、填谷、調(diào)頻等任務(wù)，每年將為遼寧電網(wǎng)節(jié)約標(biāo)煤15.8萬噸，減少二氧化碳排放37.5萬噸、二氧化硫0.7萬噸，對(duì)保證電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行、優(yōu)化電源結(jié)構(gòu)起到重要作用。
我國多個(gè)新型儲(chǔ)能示范項(xiàng)目加快落地
除了傳統(tǒng)的抽水蓄能，目前還有電熱熔鹽儲(chǔ)能、光熱儲(chǔ)能、電化學(xué)儲(chǔ)能等新型儲(chǔ)能方式不斷涌現(xiàn)。這些新型儲(chǔ)能項(xiàng)目到底是什么樣的？有哪些優(yōu)點(diǎn)？一起來了解↓↓
世界首座電熱熔鹽儲(chǔ)能注汽試驗(yàn)站，近日在遼河油田竣工投產(chǎn)。該試驗(yàn)站利用電網(wǎng)負(fù)荷低谷時(shí)的電加熱熔鹽，把電能轉(zhuǎn)化為熱能存儲(chǔ)在液態(tài)熔鹽內(nèi)，再通過高溫熔鹽與水連續(xù)換熱產(chǎn)生蒸汽，為周邊的稠油熱采井提供蒸汽。該站儲(chǔ)能規(guī)模為15兆瓦，每年可生產(chǎn)蒸汽4.8萬噸，替代天然氣313萬立方米，減排二氧化碳6768噸。
中國石油遼河油田設(shè)計(jì)院院長 孫雁伯：項(xiàng)目基本原理是利用熔鹽具有高熔點(diǎn)、高熱熔、高靈動(dòng)性的特點(diǎn)，能作為儲(chǔ)能介質(zhì)，又能作為傳熱介質(zhì)。在夜間用谷時(shí)電這個(gè)優(yōu)惠政策期間，我們將綠色的谷時(shí)電儲(chǔ)存在電熱熔鹽中。
同樣是加熱熔鹽把能量儲(chǔ)存起來，在甘肅瓜州的全球首個(gè)“雙塔一機(jī)”光熱儲(chǔ)能項(xiàng)目，利用將近3萬塊反射太陽光的定日鏡，把太陽光的熱能儲(chǔ)存在吸熱塔中的熔鹽里，最終帶動(dòng)汽輪機(jī)發(fā)電。這樣的發(fā)電不會(huì)受光照強(qiáng)度變化的影響，可以持續(xù)穩(wěn)定生產(chǎn)電能。
三峽能源總經(jīng)理 張龍：項(xiàng)目設(shè)置兩個(gè)聚光集熱單元，同等條件下可提升約24%的光學(xué)效率。同時(shí)配置6小時(shí)熔鹽儲(chǔ)熱系統(tǒng)，具有儲(chǔ)能時(shí)間長、響應(yīng)速度快、功率輸出穩(wěn)定等特點(diǎn)。
在內(nèi)蒙古，搭載全球單機(jī)功率最大的電化學(xué)儲(chǔ)能電站日前成功并網(wǎng)。這一個(gè)個(gè)集裝箱，就相當(dāng)于一塊塊大電池，可以把電能高效儲(chǔ)存起來，最多可儲(chǔ)存60萬度電，相當(dāng)于200戶家庭一年的用電量。
華能上都風(fēng)電基地負(fù)責(zé)人 高永峰：我們的儲(chǔ)能電站可以毫秒級(jí)快速響應(yīng)頂峰放電，第一時(shí)間“削峰填谷”，大幅提升風(fēng)光等新能源的利用效率。
我國已建成投運(yùn)的新型儲(chǔ)能項(xiàng)目居全球前列
隨著一系列儲(chǔ)能相關(guān)政策和規(guī)劃的落地，科技的不斷進(jìn)步，新型儲(chǔ)能技術(shù)不斷涌現(xiàn)，為新型儲(chǔ)能項(xiàng)目的快速發(fā)展提供了有力支撐和保障。
目前，我國已經(jīng)建立了完整的儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)鏈，包括電池、逆變器、儲(chǔ)能系統(tǒng)等環(huán)節(jié)，這使得我國在儲(chǔ)能領(lǐng)域具有更強(qiáng)的競爭力。相較于國外，我國在儲(chǔ)能領(lǐng)域具有成本低、產(chǎn)業(yè)鏈完整、政策支持和創(chuàng)新力強(qiáng)等方面的優(yōu)勢(shì)。
最新數(shù)據(jù)顯示，截至今年9月底，我國已建成投運(yùn)新型儲(chǔ)能項(xiàng)目累計(jì)裝機(jī)規(guī)模達(dá)2123萬千瓦，位居全球前列。
記者探訪烏蘭察布“源網(wǎng)荷儲(chǔ)”試驗(yàn)基地
電網(wǎng)上掛的“充電寶”多了，而且還是不同容量、不同種類的“充電寶”。那么如何安全、高效地統(tǒng)籌這些“充電寶”，與電網(wǎng)相配合呢，“源網(wǎng)荷儲(chǔ)”技術(shù)因此應(yīng)運(yùn)而生。所謂“源網(wǎng)荷儲(chǔ)”指的就是“電源”“電網(wǎng)”“負(fù)荷”和“儲(chǔ)能”。這項(xiàng)智慧技術(shù)利用儲(chǔ)能系統(tǒng)將可再生能源與電力系統(tǒng)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)能源的靈活儲(chǔ)存和供應(yīng)。“源網(wǎng)荷儲(chǔ)”也是加快構(gòu)建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)的重要支撐。
“源網(wǎng)荷儲(chǔ)”是怎么運(yùn)行的呢？在三峽烏蘭察布就有一個(gè)“源網(wǎng)荷儲(chǔ)”技術(shù)研發(fā)試驗(yàn)基地，7種新型儲(chǔ)能技術(shù)正在這里進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。
總臺(tái)記者 修治國：在三峽烏蘭察布“源網(wǎng)荷儲(chǔ)”技術(shù)研發(fā)試驗(yàn)基地的儲(chǔ)能實(shí)驗(yàn)室里，外形酷似集裝箱的大家伙就是“儲(chǔ)能柜”，每一個(gè)儲(chǔ)能柜，代表著一種新型儲(chǔ)能方式。自2020年起，三峽集團(tuán)聯(lián)合中國科學(xué)院、清華大學(xué)等20余所國內(nèi)頂尖科研機(jī)構(gòu)和院校，在這里進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，為未來不同場景下儲(chǔ)能系統(tǒng)的大規(guī)模應(yīng)用，尋找有效的解決方案。
基地目前有鋰離子儲(chǔ)能、鈉離子儲(chǔ)能、液流電池儲(chǔ)能、壓縮空氣儲(chǔ)能、飛輪儲(chǔ)能和氫能儲(chǔ)能等7種新型儲(chǔ)能方式，而這段時(shí)間科研人員也正在對(duì)這些儲(chǔ)能設(shè)備進(jìn)行性能測試，為下一步基地運(yùn)行做準(zhǔn)備。
三峽集團(tuán)科學(xué)技術(shù)研究院綜合能源中心專業(yè)師吳卓彥：這套系統(tǒng)就是全釩液流電池儲(chǔ)能系統(tǒng)，它的能量主要儲(chǔ)存在電解液中。在工作的時(shí)候，電解液通過管路還有泵，來到電堆。充電的時(shí)候，正極的電解液從正四價(jià)氧化成正五價(jià)，把電能儲(chǔ)存起來，在放電的時(shí)候，它從正五價(jià)再回到正四價(jià)，把電能釋放出去。
科研人員告訴記者，目前儲(chǔ)能方式主要分為物理儲(chǔ)能、電化學(xué)儲(chǔ)能和電磁儲(chǔ)能。其中電化學(xué)儲(chǔ)能是目前行業(yè)應(yīng)用最多的儲(chǔ)能方式。它具有轉(zhuǎn)換效率高、響應(yīng)速度快、配置靈活等特點(diǎn)，可以極大滿足電力系統(tǒng)對(duì)調(diào)峰、調(diào)頻的需求。
三峽集團(tuán)科學(xué)技術(shù)研究院烏蘭察布源網(wǎng)荷儲(chǔ)項(xiàng)目部主任 韓俊飛：電化學(xué)儲(chǔ)能的優(yōu)勢(shì)比較明顯，但是受制于它本身的特性，也有一些方面的限制，比如說它的循環(huán)壽命、經(jīng)濟(jì)性，這些方面都有待提升。同時(shí)它也有一些環(huán)保方面的問題，所以在未來大規(guī)模的儲(chǔ)能系統(tǒng)應(yīng)用過程中，這都是亟待解決的問題。
相較于電化學(xué)儲(chǔ)能，物理儲(chǔ)能就具有很好的環(huán)境友好性。在基地中央，正在建設(shè)的多源蓄熱式壓縮空氣儲(chǔ)能項(xiàng)目正進(jìn)入沖刺期。這個(gè)平臺(tái)利用空氣壓縮機(jī)和透平機(jī)，實(shí)現(xiàn)對(duì)電能的存儲(chǔ)。
總臺(tái)記者 修治國：儲(chǔ)換熱裝置是壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。這里是槽式光熱輔熱模塊，彎曲的金屬板就像是一個(gè)長長的凹面鏡，中間黑色的油路管，恰好位于凹面鏡的焦點(diǎn)位置。太陽光經(jīng)過反射，將熱能反射到油路管上，管子中的油經(jīng)過200多米持續(xù)加熱，可以達(dá)到300℃，通過熱油加熱空氣，讓空氣膨脹，帶動(dòng)發(fā)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)空氣動(dòng)能與電能的轉(zhuǎn)換。
三峽集團(tuán)科學(xué)技術(shù)研究院烏蘭察布源網(wǎng)荷儲(chǔ)項(xiàng)目部主任 韓俊飛：壓縮空氣儲(chǔ)能作為一種物理儲(chǔ)能形式，適合大規(guī)模，循環(huán)壽命比較長，但是它的一次性投資比較高，受制于一些地理?xiàng)l件或者一些特殊應(yīng)用場景，不太適合小功率的一些用戶儲(chǔ)能。
韓俊飛告訴記者，不同儲(chǔ)能方式都有各自優(yōu)缺點(diǎn)，進(jìn)而適應(yīng)在不同的場景中。而未來，不同儲(chǔ)能方式與電源、負(fù)荷多能互補(bǔ)、協(xié)同運(yùn)行的方式，會(huì)成為儲(chǔ)能行業(yè)的新趨勢(shì)。
探訪我國首個(gè)“零碳”小島 看“風(fēng)光農(nóng)儲(chǔ)”一體化新模式
目前以“風(fēng)光儲(chǔ)”為代表的新型能源系統(tǒng)建設(shè)明顯提速，各種綠色化、智能化的風(fēng)電光伏開發(fā)模式也越來越多。位于海南博鰲的東嶼島，常年光照充足，當(dāng)?shù)爻浞掷秘S富的太陽能資源，建設(shè)集光伏發(fā)電、綠色建筑、微風(fēng)發(fā)電、儲(chǔ)能設(shè)施、高效農(nóng)業(yè)生產(chǎn)等為一體的“風(fēng)光農(nóng)儲(chǔ)”一體化，探索出了風(fēng)電光伏賦能綠色島嶼的新路徑。
總臺(tái)央視記者張叢婧：在博鰲東嶼島，綠電設(shè)備隨處可見。電動(dòng)車充電，就是靠島上的風(fēng)和光資源。像花朵一樣的裝置，是島上的風(fēng)機(jī)。不像常見的風(fēng)機(jī)有巨大葉片，它的體形非常小，輕微的風(fēng)就能夠轉(zhuǎn)動(dòng)起來，而且沒有噪聲就能夠產(chǎn)生風(fēng)能。島上的地磚也很特殊，可以用太陽能發(fā)電，100多平方米的光伏地磚，每天的發(fā)電量可以供5臺(tái)家用空調(diào)運(yùn)轉(zhuǎn)。
不只是觸手可及的地方，記者看到，島上建筑的屋頂、外墻、欄桿、走廊里都藏著很多光伏組件，都能夠用來發(fā)電，提供清潔能源。東嶼島最大化利用建筑屋面、立面、景觀設(shè)施等，鋪設(shè)光伏發(fā)電系統(tǒng)，建設(shè)了4.8兆瓦分布式光伏，目前已全部投產(chǎn)并網(wǎng)發(fā)電。
同時(shí)，島內(nèi)還新建了光儲(chǔ)充電汽車智能充電站，利用液冷技術(shù)，最快能讓車輛在10分鐘內(nèi)充滿電。智慧停車場和智能充電站的建設(shè)，為綠色通行提供了重要保障，實(shí)現(xiàn)島上“交通＋電力”多網(wǎng)融合的應(yīng)用新場景。
國家能源集團(tuán)海南公司博鰲光伏電站站長 閆亮：我們將風(fēng)電光伏和島上的建筑、環(huán)境充分融合，讓建筑從耗能變產(chǎn)能，讓光伏設(shè)備變景觀，構(gòu)建了綠色發(fā)電、綠色建筑和綠色交通的“零碳”島，項(xiàng)目每年可以提供清潔電能2946萬度。
不僅在島內(nèi)，記者看到，島外附近的農(nóng)田里，同樣實(shí)現(xiàn)了“零碳”。這里建設(shè)了容量近20兆瓦、占地面積330畝的農(nóng)光互補(bǔ)光伏發(fā)電項(xiàng)目，包括光伏發(fā)電設(shè)施、農(nóng)業(yè)大棚等。不僅每年能為東嶼島提供近2500萬度的綠電，還保障了島上的“菜籃子”穩(wěn)定供應(yīng)。
據(jù)了解，整個(gè)項(xiàng)目規(guī)劃裝機(jī)總?cè)萘?4.8兆瓦，節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤約8912噸，減少二氧化碳排放量約23350噸。
儲(chǔ)能將進(jìn)一步探索商業(yè)運(yùn)行機(jī)制
目前，大多儲(chǔ)能設(shè)施都是配套新能源場站建設(shè)的，投資、建設(shè)、運(yùn)維通常由發(fā)電企業(yè)承擔(dān)，給企業(yè)帶來較大的經(jīng)濟(jì)成本，一定程度上制約了儲(chǔ)能電站的可持續(xù)發(fā)展，那如何讓儲(chǔ)能更經(jīng)濟(jì)地運(yùn)行呢？
在江蘇如東，江蘇最大的共享儲(chǔ)能電站已正式并網(wǎng)。雖名為電站，但它并不生產(chǎn)電，只是電能的“搬運(yùn)工”。在夜間用電低谷時(shí)，從電網(wǎng)“下載”電能，給儲(chǔ)能電池充電，等到白天用電高峰時(shí)，再向電網(wǎng)放電。
記者注意到，這個(gè)儲(chǔ)能項(xiàng)目多了“共享”和“獨(dú)立的電站”兩個(gè)關(guān)鍵屬性。據(jù)了解，電站是由第三方投資、建設(shè)、運(yùn)營，并以獨(dú)立身份參與電力市場交易。“共享”是指儲(chǔ)能電站不限于服務(wù)單一的發(fā)電或用電方，而是將儲(chǔ)能設(shè)施開放給多個(gè)用戶使用，用戶可以根據(jù)自己的需求和能力購買相應(yīng)的電力份額。
三峽電能江蘇豐儲(chǔ)共享儲(chǔ)能項(xiàng)目現(xiàn)場負(fù)責(zé)人 魏永清：電站以獨(dú)立主體身份直接與電力調(diào)度機(jī)構(gòu)簽訂并網(wǎng)調(diào)度協(xié)議，就是為新能源發(fā)電企業(yè)提供配套容量，為電網(wǎng)提供調(diào)峰調(diào)頻服務(wù)，為用戶提供優(yōu)質(zhì)的現(xiàn)貨交易品種。
2021年7月，“共享儲(chǔ)能”概念首次亮相。國家發(fā)展改革委、國家能源局聯(lián)合印發(fā)《關(guān)于加快推動(dòng)新型儲(chǔ)能發(fā)展的指導(dǎo)意見》，指出：明確新型儲(chǔ)能獨(dú)立市場主體地位，鼓勵(lì)儲(chǔ)能作為獨(dú)立市場主體參與輔助服務(wù)市場，鼓勵(lì)探索建設(shè)共享儲(chǔ)能。
“獨(dú)立+共享”的商業(yè)模式，提高了儲(chǔ)能電站的利用率和運(yùn)營價(jià)值，拓寬電站收益渠道，推動(dòng)實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)能行業(yè)的健康可持續(xù)發(fā)展。
電力規(guī)劃設(shè)計(jì)總院副總工程師 徐東杰：新型儲(chǔ)能因?yàn)槭且粋€(gè)新興事物，現(xiàn)在正在建設(shè)全國統(tǒng)一大市場，我們也提出就是新型儲(chǔ)能要作為獨(dú)立的市場主體來參與到這個(gè)市場當(dāng)中。成本下降、技術(shù)進(jìn)步，將來會(huì)催生更多的一些商業(yè)模式，這些商業(yè)模式能夠更加推動(dòng)儲(chǔ)能整體的發(fā)展。
（總臺(tái)央視記者 張偉 張叢婧 李清波 劉曉波 王博豐）
