中國儲能網訊：雅礱江流域水風光一體化基地由雅礱江上22級水電站、8座大型抽水蓄能電站、16個大型風電場、40個大型光伏電站組成，年均發(fā)電量約為2000億千瓦時，相當于北京市兩年的用電量。它是如何運行的？電站建設面臨哪些難題？未來又將如何改變我們的生活？
2024年1月21日
CCTV10科教頻道
高端科普欄目《透視新科技》
推出《新型超級電站》專題節(jié)目
聚焦雅礱江流域水風光一體基地
雅礱江公司副總經理張鵬
與水電水利規(guī)劃設計總院副院長趙增海
受邀做客欄目
共同講述水風光一體化開發(fā)的
重要意義和背后蘊藏的原理
什么是“超級”清潔能源電站？
主持人勝春：今天我們說的是一個超級清潔能源電站，兩位先給我們解釋一下，在你們行業(yè)內對“超級”如何來界定？
張鵬：雅礱江水風光一體化基地，我們稱它為一個“超級電站”。首先規(guī)模巨大，它的總規(guī)模是7800萬千瓦。
主持人勝春：這是什么概念？
張鵬：這個規(guī)模相當于三個三峽的規(guī)模。
主持人勝春：三個三峽電站的規(guī)模。
張鵬：那么如果從發(fā)電量來看的話，它的年發(fā)電量是2000億度（千瓦時）。
主持人勝春：我們怎么理解？
張鵬：2000億度（千瓦時）大概相當于兩個北京市一年的用電量，或者是四川省用電量的一半。這個基地里面它是一個電站群，與其他的一些基地不同，這個基地里面沒有化石能源，它的構成元素包括了水電、光伏和風電，那么這幾種能源都是清潔能源。首先這一條主線，是1500公里的雅礱江上規(guī)劃有22級水電站，然后在兩邊60公里范圍之內，又有很多光伏電站和風電站，它們組合在一起以后是一個百分之百的清潔能源基地，就是說這個基地里面發(fā)出的電是零碳的。
主持人勝春：零碳的，完全的清潔能源。
張鵬：現在來看，我們初步建的這兩個電站，單獨看它自己也都是很了不起的電站。以臘巴山風電為例，在（2023年）9月份發(fā)電，它是51臺風機的一個風電站，占地40公里的線路，大概是每隔一公里就有一個風機，臘巴山風電（裝機）25.8萬千瓦，雖然它總規(guī)模不大，但它在四川區(qū)域也是一個非常大的單體風電場。我們剛剛建成的另一個是柯拉光伏電站，（裝機）100萬千瓦，它是由200多萬塊光伏板組成，占地面積大概是三個大興機場那么大。
主持人勝春：目前我們超級清潔能源基地在全球是一個什么狀態(tài)？其他的國家，那些發(fā)達國家有沒有進行過類似的嘗試？
趙增海：在世界上來說，超級清潔能源基地這種開發(fā)的模式，中國還是走在國際先例，從理論體系、規(guī)劃體系上，中國都在摸索，應該說我們的規(guī)劃已經起步了。國際上由于國情、地理上，還有一些能源稟賦的狀況，基本上還沒有開始采取這種大的清潔能源基地開發(fā)的模式。
張鵬：它在國際上還是一個空白。
主持人勝春：目前我們是第一個吃螃蟹的人。
張鵬：我們是在先行先試。
超級清潔能源基地為什么建在雅礱江？
主持人勝春：為什么這樣一個超級清潔能源基地建在了雅礱江？當時出于什么樣的考慮？
趙增海：因為雅礱江它有幾個優(yōu)勢。第一個，雅礱江是十三大水電基地之一，水電資源非常豐富，雅礱江水電性能比較好，也就是調節(jié)性能，因為這些梯級水庫有一定的容積，存了水就相當于存了能源，就是存了電量，用容積來調節(jié)，整個梯級電站加起來容積比較大，它的調節(jié)性能就比較好。
主持人勝春：儲存了水就儲存了電。您能進一步給我們解釋一下嗎？
趙增海：就是水，它一年四季來的是不均勻的，比如說夏天下雨，雨水非常多的時候，來水量大，到了冬天來水量小，我把夏天來的水，放到水庫里存起來。水電站的原理大家都清楚，是由于建設大壩把水抬高，就相當于積累了勢能，到冬天或者說春天來水少的時候，我就得給它發(fā)下來，因為有勢能之后，然后再變成了動能，轉到了水輪機來發(fā)電，把水存起來就相當于儲存了電，就是這樣的一個原理。第二，風光資源也比較豐富，兩邊山脊最高點之間，風光資源大約有8000萬到1個億（千瓦），資源量非常大。
張鵬：它確確實實資源稟賦非常好，它的條件上是得天獨厚的。它處于川西高原干熱河谷，這個地方陽光非常充足，它的日照小時數在國家是達到了 A級。所謂A級利用的小時數，一年8000多小時里頭有2000個小時都是有充足的日照，所以光伏資源就非常豐富。然后再靠雅礱江的下游一點，恰恰有一個涼山的風電走廊。所以它整個水電、光伏和風電的資源都非常豐富。
主持人勝春：水、風、光都很充分。
趙增海：雅礱江還有一個優(yōu)勢，就是按照國家的要求，雅礱江流域的水電主要是以雅礱江（流域水電開發(fā)有限公司）為主體開發(fā)的，它統(tǒng)籌能力就比較強，這樣的話就便于整個清潔能源基地的實施落地，更容易，這也是它的優(yōu)勢。
主持人勝春：原來這是個水電站，現在我們要把當地現有的一些風電、光電資源來合并到或融合到水電當中，就像說一個人過久了，突然你又增加兩口人，融合度是什么樣的？
趙增海：大家知道，一陣風刮過來，它是不穩(wěn)定的，隨機性比較強。太陽能大家都知道，白天有，到了晚上它就沒有了，對不對？有可能遇到極端天氣，兩到三天可能真的沒風，或者說兩到三天下雨，光伏它出力就出得非常小。白天可能遇到陰雨天，光來得就非常小，這種情況都會有。但用電我們都知道，它一天24小時都要用電。所以說就這樣的話，風和光得需要水來給它來做補充，來包容它，去調節(jié)它。
雅礱江流域地處川西風能和太陽能資源富集區(qū)域，沿江具備良好的風電和光電建設條件。根據最新研究成果，雅礱江流域兩岸風光資源可開發(fā)裝機超6000萬千瓦，是水電裝機規(guī)模的兩倍。如能將其全部利用起來，相當于再造一條雅礱江。雖然太陽能與風能取之不盡、用之不竭，但均受天氣影響巨大，因此光伏發(fā)電與風力發(fā)電具有“靠天吃飯”的特性，輸出的電力波動較大，極其不穩(wěn)定，無法直接接入電網，必須將電力調整成穩(wěn)定輸出。那么這個新型超級電站是如何克服這一難題，供應穩(wěn)定電力的呢？
建立新型超級電站，將面臨什么樣的難題？
主持人勝春：風電是不穩(wěn)定的，那到了我們基地當中，怎么讓它變穩(wěn)定？
張鵬：我們就是把光伏和風電，先通過高壓的線路接入水電站，然后再跟水電站調節(jié)以后，通過水電站既有的送出電路把它送出去，送到負荷側。以我們剛剛投產的柯拉發(fā)電站為例，它就是一個光伏電站，接入了我們水電站，這就好比是兩兄弟或者三兄弟，一個兄弟就是光伏這個兄弟，它說好了，今天是要來的，然后另外一個水兄弟，就在等著它，它如約來了以后，那么水電兄弟就不用出力了，就讓它來干活，讓路就可以了。但是萬一光伏沒有來，或者來的時間有偏差、來的強度有偏差，就由大哥哥水電來填上它的空白。
趙增海：隨時頂上，可以多干一點，或者說它休息的時候，比如說光伏晚上休息了。
張鵬：還需要人干活，那就大哥哥水電來做。
趙增海：剛才給大家講了，因為它可以把水蓄到庫里來，需要時候你想讓它發(fā)多少它就能發(fā)多少，有靈活性。比如說今天風來得很多，或者是中午光來得很多，這個水今天可能說就少發(fā)一點，或者說不發(fā)都可以，是這樣的一個情況。
張鵬：還會出現一種情況，剛才我們講的三兄弟，就是當光和風不僅如約來了，還來多了，說好了1桌酒席是請10個客人的，結果來了15個客人，這怎么辦呢？這時候常規(guī)的水電站，就剛才說這個大哥實際上已經沒有特別好的辦法了，這時候我們還有一種手段就是抽水蓄能電站，抽水蓄能電站跟前面講大哥的原理不同，它可以把前面小兄弟的能量，把它吸收，怎么吸收呢？它也是利用機械能轉化成電能的原理。它吸收了小兄弟的電能以后，把水從低處抽到高處，從下水庫抽到上水庫，然后把水存起來，也就把兄弟們的能量即電能存起來。
主持人勝春：你來得勁大了，我先把讓你把水抽上來。
張鵬：對，存上水，等到這個晚上小兄弟沒勁了，電網又需要的時候，把這水放下來。
主持人勝春：這樣來轉換一下。
張鵬：對，所以抽水蓄能比常規(guī)水電站調節(jié)性能更好，更適應風電和光能這些新能源。所以我們在流域里面，總院給我們這個基地規(guī)劃了8座總裝機容量1060萬千瓦的抽水蓄能電站，就是要起這個作用。
主持人勝春：那就是需要我們對風和光的控制非常地穩(wěn)定。
張鵬：首先還是要對前面小兄弟風和光，它到底能出多少力，有一個準確的預測，這個是非常重要的。
主持人勝春：預測，是我們理解的天氣預報？
張鵬：預測就跟天氣預報非常接近，它實際上是局部區(qū)域的一個天氣預報。
主持人勝春：局部的、更精準的，就只控制在我們清潔基地的范圍內。
趙增海：風光場址范圍內是最精確的。
主持人勝春：那我們需要預定自己的天氣預報。
張鵬：官方的說法，它叫光功率預測系統(tǒng)，實際上就是一個定制、定時性的天氣預報。
主持人勝春：目前運行過程當中準確率怎么樣？
趙增海：極短期的4小時，可能達到90%到95%。
張鵬：比如說今天預報明天，那預報的準確率大概可以達到80%到90%。就像下雪，那么氣象局對下雪和不下雪預測是非常準確的，但是這個雪是中雪還是大雪，這個可能準確性就稍微會差一些。它預測的準確率，基本上就跟我們天氣預報的準確率差不多。
主持人勝春：剛才張先生提到了短期內是非常準的，可能我們心里會一揪，長期會有問題嗎？
趙增海：長期來說，預測起來相對難度大一點，所以說長期預測不準。比如說我預測這一個月的，這一個月的你還精準到哪一天，它是有一定難度。
張鵬：現在我們國家預報天氣系統(tǒng)有各種各樣的模型，我們都在嘗試，在我們這個區(qū)域做一些試驗，做一些探索，看看未來長期預報率，比如說月、年，能不能達到百分之六七十的預報率，因為這個預報對我們就很重要，否則可能會出現，前面的風兄弟和光伏兄弟沒有來，然后我們水電一直在這等著，它該出力的時候又沒有出力，造成了一種浪費。我們預報準確以后，相當于三兄弟的出力就可以同時達到最大。我們前面講的三兄弟，都可以發(fā)揮它全部的實力。
天氣預測不準時如何發(fā)電？
主持人勝春：兩位說短期精準度達到95%，我們特別想知道那5%有沒有出現過。如果出現了，我們是怎么來進行干預和應對的？
張鵬：它會出現這個情況，就是當出現5%這個情況的時候，首先是有個智能系統(tǒng)會自動調，利用水輪機自動開關、自動啟停，當波動比較小的時候，利用自動的程序就可以把它平抑了。
主持人勝春：智能系統(tǒng)就可以調節(jié)。
張鵬：對，以我們臘巴山風電為例，它也是一個智能風電場，智能風電場指的是什么呢？首先它是一個智能運行，就是它的每臺風機會根據來風的情況，會做一些姿態(tài)和轉速的調整，以達到它最大功率來運行。第二個智能，主要是指智能診斷，它就像一個醫(yī)生一樣，全面地監(jiān)控風機的各部位。如果出現了故障會進行預警，包括每個部件它還能運轉多少小時也會進行一個提示。最后一個智能風場，主要是智能監(jiān)控控制，就把這些風機信號全部傳到后面，由后面的集中控制平臺，來對整個風機的運行進行操作和控制。
主持人勝春：說到智能系統(tǒng)，它的反應速度是什么樣的？
張鵬：智能反應系統(tǒng)，它監(jiān)測一些信號的傳輸，因為都是電信號、光信號，所以都是秒級、毫秒級的，是非常快的。
主持人勝春：那我們水電這個系統(tǒng)，原來它系統(tǒng)調配的設備，跟我們風光電調配的系統(tǒng)，時速是匹配的嗎？
張鵬：確實不完全匹配，因為我們光伏還有風電，它的變化經常是秒級的變化，一秒之內都會有一個波動，而我們水電站，它一般都是15分鐘、半個小時有個變化。
主持人勝春：那這樣的差異會給我們帶來什么問題？
張鵬：起碼在目前階段，還是有一些技術問題需要去克服和解決。比如說兩者條件不同步，那么能不能用智能化的方式來進行調（節(jié)），否則的話就不停地要人工來操作，有些動作可以做到秒級、毫秒級，有些動作還是不行，需要人工來進行一些干預配合的。那這24小時的時候，會把人弄得筋疲力盡。比如說兩河口水電站就出現人工調節(jié)連續(xù)調了30多次。在那一天，可能是由于天氣原因、設備上一些原因，就連續(xù)出現異常情況。出現異常情況的時候，就只能采取人工干預了，這時候電網的調度就會給下指令，強烈要求大哥哥水電，你現在要增加出力10%、15%來進行一個調節(jié)。在那一天極端的情況下就調了30多次，也出現這個情況。
1999年12月26日，雅礱江水電開發(fā)建設的第一座水電站——二灘水電站全面建成投產，這是我國20世紀投產最大的電站。它的建成讓四川結束了長達近30年的經常性缺電歷史。隨著水電站日趨開發(fā)成熟，在此基礎上，增加了風力和光伏發(fā)電。雅礱江流域正在被打造成一個超級清潔能源電站，如今，新型超級電站已試運行半年左右，它究竟為經濟發(fā)展和居民生活帶來了哪些影響？
新型超級電站帶來了哪些影響？
主持人勝春：可能很多人也特別關心說，你們做的是一個試點，是一個嘗試，第一次將三種能源集中在一起，都是清潔能源，水、風、光集中在一起。大家想知道你們做這個事情，目前看這個結果是一加一大于2、等于2還是小于2？
張鵬：我們自己認為，這個顯然是一加一大于2的，因為整體來看，隨著社會發(fā)展，我們像水電等其他一些傳統(tǒng)能源已經走到了極限，就是大哥哥能力很強，但是大哥哥的潛力沒有了，它只有這么大了，所以我們新增的電量都要來自于這些風和光新能源，這是一個大勢所趨。從現在的情況來看，現在這個階段仍然主要在靠大哥哥，也就是靠水電，但是大趨勢看得很清楚，根據國家“雙碳”目標一定是要靠風和光的，那么將來風和光會提供更多電量上的支撐，那么水電的地位和作用就會調整了，它主要是在打一個配角，配合風和光。
趙增海：比如說風和光場址，離我們的用電中心，比如說離我們城市中心非常遠，大約有500公里、300公里，它要單獨開發(fā)、要送過來是很難的，第一個它不穩(wěn)定，有波動性、隨機性。第二個它單獨送過來，架一條線過來，它也不經濟。所以針對這些問題，我們要解決怎么樣來實現我們國家的“雙碳”目標，怎么樣把風光資源想辦法能給它開發(fā)出來？這就是利用了水電的調節(jié)能力，把水電老大哥能力發(fā)揮出來，正好風光場址離水電又比較近，然后他們一起相互融合、相互幫助，然后再一起送過來。
張鵬：那么我們從過去半年的時間來看，整體兩者配合非常地好，目前既沒有出現大哥哥受到很大影響的情況，也沒有出現小弟弟最后想出力又出不了力的情況。用我們通常的說法沒有出現“棄光”，我們統(tǒng)計了一下，棄光率現在只有0.34%。
主持人勝春：棄光率，兩位能給我們解釋一下，我們怎么理解這個詞匯？
趙增海：棄光率，比如說光伏本身能發(fā)出這么多，但是由于你的不穩(wěn)定，或者說電力系統(tǒng)不需要你這么多，那你就放棄掉。
張鵬：既沒有出現舍棄光的情況，也沒有出現水電站受到很大的影響，包括不能夠滿足電網調度方面要求的情況，都沒有出現，應該說還是安全可靠的。
主持人勝春：目前超級能源基地已經試運行半年的時間了，這半年來我們取得的效益是什么？
張鵬：首先能源利用率提高了，目前起碼提高了3%到5%，這個就是直接的經濟效益。同時我們在建設電站的過程之中，因為這些電站本身就在民族經濟地區(qū)，它對民族地區(qū)經濟發(fā)展，還有當地老百姓的致富都起到了一個很重要的作用。所以整個項目，包括整個基地得到各方的一個高度的評價。
未來新型超級電站將如何發(fā)展？
主持人勝春：在試運行的過程當中，我們還遇到哪些需要改進的地方，或者說可以提升的空間嗎？未來我們的發(fā)展會走向什么樣的一個方向？
張鵬：我理解它一個會向智能化方向走，第二個它會往綠色方向走。首先就是這些項目都處在川西高原，海拔都很高。因為在海拔這么高的地方，人是不適合在那長期進行工作。目前我們是人機配合的一個調度，都是三班倒，靠人來熬時間。所以從發(fā)展方向上來看，無論是建設還是運營，將來要向更智能化、無人化的方向發(fā)展。還有我們現在項目的建設要跟當地更好地融合，要實現人與自然和諧共生，主要是建設過程中讓它更環(huán)保，運營過程中讓它更自然、更和諧，包括能夠跟旅游、跟地方的利益共享更融合。這樣對國家經濟社會發(fā)展，對綠水青山轉化成金山銀山，都是非常好的。
主持人勝春：我們也都知道，水電是要依靠一定的地理條件，像我們國家類似這樣的水電，還有多少個可以建成這種超級集成的清潔能源基地？
趙增海：還有八九個這樣大的流域是有這樣的條件，主要還是集中在我國的西部。
主持人勝春：一個超級清潔能源基地，它每年的發(fā)電量可以提供兩個北京市的民用供電量，這是非常了不起的。未來我們將可能繼續(xù)發(fā)展這些類似的基地，也會有這么大的規(guī)模嗎？
趙增海：我們初步規(guī)劃，應該說未來這樣的基地全部建成，應該能夠提供大約1.5萬億（千瓦時）左右。
主持人勝春：今天我們是跟風、光融合在一起，未來我們的水電，還有可能跟前一段我們大家非常關注的氫能源等類似清潔能源進一步融合在一起嗎？
張鵬：是的，實際上我們現在降碳主要是在能源和電力領域，工業(yè)領域現在用的很多原料都跟氫有關，將來必然會前進到工業(yè)領域。
主持人勝春：那兩位給我們暢想一下，像類似這樣的超級清潔能源基地會給普通人的生活帶來什么樣的改變？
趙增海：首先它提供的是綠色電能，符合我們國家綠色低碳轉型的目標，這個是全民都歡迎的，減碳對空氣會越來越好。
張鵬：一個是剛才趙院長講的清潔綠色電能，另外一個本身我們是工業(yè)國家、工業(yè)制造大國，很多產品要出口到歐盟等。現在歐盟結合減碳提出了碳關稅，它很重視工業(yè)品生產出來的時候，是不是整個過程全都是零碳或者是少碳的。那么使用我們基地生產出的電，來生產出的工業(yè)品，它事實上就是零碳的。這樣我們在市場環(huán)境競爭里面也能占優(yōu)勢。
另外在我們國內的市場來看，有這些清潔廉價的電能以后，也會促使我們需求端會有更多電氣化的改造。比如說現在大家感受到電動汽車越來越方便，一度（千瓦時）電可以跑很遠，包括充電，一秒鐘充電就可以跑一公里，那么未來大家會感到能電氣化的部分都盡量電氣化，電氣化的程度會越來越高，電會越來越方便。
