中國儲能網(wǎng)訊：這個夏天，我們經(jīng)歷的極端天氣令人瞠目結(jié)舌。
貴州、云南、廣西多個景區(qū)，游客一覺醒來，洪水淹上民宿，侵入帳篷，老板收拾行李準備“搬家”；廣東梅州發(fā)生百年罕見暴雨，6萬人被迫離開家園，16萬人生活受到影響；山東菏澤出現(xiàn)13級龍卷風，推翻車輛、拔倒樹木，2820間房屋受損，6萬畝農(nóng)田受災；河南在5月經(jīng)歷極端干旱，7月又迎來嚴重暴雨，29座水庫被迫泄洪，玉米等剛收獲的糧食泡在水里……
中國氣象局表示，由于全球持續(xù)變暖加劇了氣候系統(tǒng)的不確定性，中國的極端高溫和極端強降水事件正在趨多趨強。
自工業(yè)革命以來，由于人類活動產(chǎn)生的溫室氣體驅(qū)動了全球異常的高溫，海平面上漲，暴雨、洪水、干旱等極端天氣以更高密度、更高頻率在不同地區(qū)出現(xiàn)。
世界衛(wèi)生組織指出，全球氣溫上升和過度燃燒化石燃料已成為對人類健康的最大威脅之一。不只是中暑、熱射病、心血管疾病的威脅，氣候變化可能導致50%以上的已知人類病原體惡化。
氣候變化是當今時代人類面臨的重大挑戰(zhàn)。作為溫室氣體排放大國，中國在2020年公布“碳達峰·碳中和”目標，對國際社會作出莊嚴承諾，展現(xiàn)大國責任和擔當，也體現(xiàn)國家推動經(jīng)濟結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型升級，促進人與自然和諧共生的迫切需要。
電力系統(tǒng)的動蕩挑戰(zhàn)
能源領(lǐng)域是落實“雙碳”備受矚目的戰(zhàn)場。
全球平均氣溫每升高1攝氏度，煤炭貢獻超過0.3攝氏度。深入推進能源革命，需要控制化石能源消費，加快建設(shè)新型能源體系。2022-2023年，中國出臺“雙碳”有關(guān)政策超過120項，尤其強調(diào)重點支持可再生能源的開發(fā)利用。
在政策的大力推動下，中國已經(jīng)成為世界利用新能源和可再生能源第一大國。國家能源局數(shù)據(jù)顯示，2024年上半年，全國可再生能源發(fā)電新增裝機1.34億千瓦，占新增電力裝機的88%；可再生能源發(fā)電量1.56萬億千瓦時，約占全部發(fā)電量的35%。
更多的風電、光伏被納入電網(wǎng)，為人們生產(chǎn)生活帶來更清潔的綠色電力，但也挑戰(zhàn)著電網(wǎng)傳統(tǒng)的運行模式。
傳統(tǒng)電網(wǎng)供電模式是即時的、計劃性的，當你打開電源，意味著有人已提前算準了你的需要，在某處同時為你發(fā)電。電廠的發(fā)電曲線、輸電通道的送電曲線，根據(jù)歷史數(shù)據(jù)提前計劃好，即使用電需求量突然大增，也可以通過啟動備用火電機組及時滿足需要，實現(xiàn)電網(wǎng)系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行。
然而，隨著大批風電、光伏引入，何時能發(fā)電、能發(fā)多少電，全由天氣說了算，很難計劃。天氣條件好時，新能源機組開足馬力運轉(zhuǎn)，產(chǎn)生大量的綠電，但若需求沒有增加，這些電力便無法上網(wǎng)；用電需求旺盛時，偏偏遇到陰雨連天，風機不轉(zhuǎn)，光伏板不熱，缺電停電問題就發(fā)生了。
此前，甘肅、新疆等新能源大省出現(xiàn)棄風、棄光現(xiàn)象，就與地區(qū)季節(jié)性用電不足、電網(wǎng)無法及時消納相關(guān)。清潔能源的不可控性，為電網(wǎng)調(diào)度帶來挑戰(zhàn)，增加了電力系統(tǒng)的運行風險，在人們高度依賴穩(wěn)定電力供應(yīng)生產(chǎn)生活的今天，任何發(fā)電和用電的不匹配都將帶來嚴重的經(jīng)濟和社會影響。
新能源裝機容量與實際發(fā)電量之間存在一定差異，用戶需求電量與電廠發(fā)出電量之間無法做到“源隨荷動”“動態(tài)平衡”?！靶迈r”發(fā)的電，要么及時用掉，要么儲存起來，這是井井有條的電網(wǎng)穩(wěn)定運行的必要條件。要實現(xiàn)這個目的，除了通過精確分析天氣、歷史發(fā)電量數(shù)據(jù)等構(gòu)建精準的清潔能源預測模型，還需要通過儲能系統(tǒng)、虛擬電廠等工具增加電力系統(tǒng)調(diào)度的靈活性。國家強調(diào)“加快規(guī)劃建設(shè)新型能源體系”，儲能是其中必不可少的技術(shù)。
新型能源體系中的“綠色銀行”
能源革命之下，抽水蓄能電站的重要角色日益凸顯。這項誕生于19世紀末的技術(shù)，最初建設(shè)目的是為調(diào)節(jié)河流季節(jié)性水資源來發(fā)電，在工業(yè)化加速、核電站建設(shè)背景下快速發(fā)展起來，逐漸走向成熟。
它的原理非常簡單，在山上、山下建設(shè)兩個水庫，當夜晚或周末來臨，電力需求下降，用這些廉價、富余的電抽水到上游水庫；用電高峰時，再放水發(fā)電，使電能在時間、空間上得以重新調(diào)節(jié)分配。
抽水蓄能作為具有百年歷史的儲能技術(shù)，在“雙碳”進程中，被賦予了新的重任。當光伏、風電等發(fā)電能力強、用戶用電需要減少時，抽水蓄能可以將過剩的電力儲存起來，當用電需求上漲時，釋放這些電能，幫助電網(wǎng)實現(xiàn)供需平衡。
它靈活可靠、啟?？欤瑥膯拥綕M負荷發(fā)電不到4分鐘，若電網(wǎng)發(fā)生大面積事故，抽水蓄能可以快速啟動，恢復電網(wǎng)供電，被視為點亮全黑電網(wǎng)的最后一根“火柴”。
作為技術(shù)最成熟、應(yīng)用最廣泛的儲能技術(shù)之一，抽水蓄能是目前全球最大的“電池”，占全球儲能裝機容量的86%以上。相較于電化學儲能、氫儲能等新型儲能，抽水蓄能具有技術(shù)穩(wěn)定、成本較低、容量大等優(yōu)勢。
一座抽水蓄能電站有40年的設(shè)計使用壽命，每天可以工作5～7個小時持續(xù)放電，而且以水為“燃料”，運維成本低，不受鋰、鈉、釩等原材料價格波動影響，它的經(jīng)濟效益、服務(wù)能力對降低綠電成本、減少電網(wǎng)碳排放至關(guān)重要。
2024年7月，我國首份省級抽水蓄能參與電力市場實施方案在廣東正式印發(fā)。抽水蓄能電站將以“報量報價”的新方式現(xiàn)貨交易全部電量，在電力市場中高效靈活地“抽水存電”和“放水取電”，扮演存取新能源“綠電銀行”的新角色，開辟獲得市場化收益的新路徑。
“我們將科學制定報價策略，積極參與電量交易，提高機組綜合效率，在促進新能源消納比重提高的同時，努力爭取獲得電量電費的激勵收益。”南網(wǎng)儲能計劃與財務(wù)部副總經(jīng)理王備表示。
成熟的技術(shù)、巨大的容量、靈活的存取、持久的輸出、全生命周期較低的成本以及日益完善的市場化機制，使抽水蓄能成為能源革命進程中最具經(jīng)濟性、實用性的“多面手”，發(fā)揮著促進可再生能源有效利用，保障電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定的關(guān)鍵作用。
存在爭議的大工程
在國家能源結(jié)構(gòu)調(diào)整和新能源快速發(fā)展的背景下，抽水蓄能電站迎來建設(shè)熱潮。2024年上半年，全國抽水蓄能累計裝機容量達5439萬千瓦，投資增速較去年同期增加30.4個百分點，未來十年我國抽水蓄能投資空間接近萬億。
2024年8月，中共中央、國務(wù)院《關(guān)于加快經(jīng)濟社會發(fā)展全面綠色轉(zhuǎn)型的意見》發(fā)布，到2030年，抽水蓄能電站裝機容量超過1.2億千瓦。
機遇到來的同時，也造成投資過熱的問題。抽水蓄能電站的建設(shè)是一個嚴謹而復雜的系統(tǒng)工程，涉及納規(guī)、前期和核準等多個環(huán)節(jié)。在投資熱潮下，一些地方政府和業(yè)主方往往忽視選點的科學性和容量的飽和性，過度追求項目開發(fā)的速度和規(guī)模，帶來一系列負面影響。
抽水蓄能電站選址需考慮地質(zhì)條件、地理位置（距離負荷中心近、靠近能源基地）、生態(tài)紅線、水頭落差、征地移民等多種因素，規(guī)劃布局不合理，會導致電站建設(shè)脫離電網(wǎng)實際需要或無法使用，不僅建設(shè)成本和運行成本一時難以消化，甚至在建設(shè)中出現(xiàn)侵占生態(tài)紅線等問題；建成后技術(shù)和運維水平不過關(guān)，更會引起安全風險。
“仍然存在部分項目選點不合理的情況?！蹦暇W(wǎng)儲能公司基建部副總經(jīng)理雷興春說，“抽水蓄能電站的本質(zhì)是服務(wù)電網(wǎng)需要、保障新能源上網(wǎng)，需根據(jù)電源分布特點、電網(wǎng)運行特性、用電負荷分布、電力結(jié)構(gòu)等確定抽水蓄能電站選址和容量?！?
“項目工程規(guī)模大，前期投入多，更需加強與自然資源、生態(tài)環(huán)境、林草、水利等部門溝通協(xié)調(diào)，做好與生態(tài)保護紅線及相關(guān)規(guī)劃的銜接?！蹦暇W(wǎng)儲能公司規(guī)劃部主管江淑文補充說。
耗資幾十億甚至上百億的建設(shè)投入、水庫建設(shè)數(shù)百公頃的占地面積、耗時5～7年的建設(shè)工期，也是不少人詬病抽水蓄能相比其他儲能不夠“經(jīng)濟、環(huán)?！钡脑?。
但事實上，相比目前化學儲能有限的放電次數(shù)、10年左右的運行壽命，抽水蓄能電站實際使用壽命可達50年甚至更久，大容量的儲能功效，不受限的抽水發(fā)電頻次，更加低廉的度電成本，其經(jīng)濟性仍高出其他儲能不少。
水利水電規(guī)劃設(shè)計總院高級工程師鄭靜做過一項研究：“對項目經(jīng)濟性分析，抽水蓄能電站平準化度電成本為0.207元/kWh。電化學儲能平準化度電成本為0.563元/kWh，是抽水蓄能電站的2.7倍?！?
“電化學儲能在近年規(guī)模增長迅速，但是存在各方面隱患，需要不斷延長生命周期、降低單位造價，并且在保障安全的角度下提高電站規(guī)模、配置調(diào)相功能，才具有和抽水蓄能電站的可比性?！编嶌o指出。
建一座電站，美一方水土
南網(wǎng)儲能數(shù)據(jù)顯示，2024年上半年，南方區(qū)域抽水蓄能電站累計發(fā)電量近60億千瓦時，相當于550萬居民用戶半年的用電需求，同比增長1.3%；機組發(fā)電啟動次數(shù)累計超2萬次，同比增長20.9%。平均每座電站每臺機組每天頂峰發(fā)電超過3次，為清潔能源穩(wěn)定接入電網(wǎng)，做出了重要貢獻。
在幫助電網(wǎng)提升調(diào)峰儲能能力，為社會經(jīng)濟發(fā)展提供清潔電力的基礎(chǔ)上，南網(wǎng)儲能致力于美麗電站建設(shè)，為當?shù)厝罕娞峁熬G色、開放、共享”生態(tài)環(huán)境產(chǎn)品。
每到春天，滿山櫻花開遍，騎行者和徒步者紛紛前往深圳鹽田區(qū)打卡，映著湖光山色，漫步櫻花海，仿佛置身世外桃源。這里是深圳抽水蓄能電站上水庫，是全國首個建在城市中心的抽水蓄能電站，是游客口中的“山海公園”。
深圳抽水蓄能電站在規(guī)劃之初就融入綠色生態(tài)理念，環(huán)保、水保設(shè)施設(shè)備與工程同步設(shè)計、建設(shè)和投運，項目先后獲得了“國家優(yōu)質(zhì)工程”“國家水土保持示范工程”等獎項。電站投產(chǎn)后，南網(wǎng)儲能以生態(tài)公園標準對上水庫區(qū)進行“去工業(yè)化”景觀升級，配合鹽田區(qū)政府在上水庫庫周種植櫻花，打造了“山?；ǔ恰丙}田名片。
對生態(tài)保護的重視，并非深圳抽水蓄能電站的特例。南網(wǎng)儲能制定了嚴格的綠色施工管理制度和評價標準，貫穿項目建設(shè)全過程；每一個項目結(jié)合周邊自然環(huán)境、人文特點及當?shù)卣嚓P(guān)規(guī)劃，在環(huán)保預算中設(shè)置了生態(tài)環(huán)境修復治理和環(huán)境提升的專項費用，保證項目的工業(yè)景觀與周邊生態(tài)環(huán)境和諧共融。
“抽水蓄能電站對選址要求比較高，在避開生態(tài)紅線基礎(chǔ)上，若在施工區(qū)域存在珍稀保護植物或古木名樹等，需要提前與林業(yè)部門溝通，在林業(yè)部門指導下采取保護措施，進行就地保護或遷移保護?！苯缥恼f。
在南網(wǎng)儲能的每個抽水蓄能電站，都能看到巨大的電子顯示屏，實時公布環(huán)境的負離子含量、空氣質(zhì)量、紫外線、溫度、濕度等數(shù)據(jù)?！斑@是我們自己要求監(jiān)測的，讓利益相關(guān)方清楚看到電站的環(huán)境質(zhì)量?！苯缥恼f，“陽江、梅州抽水蓄能電站建成后，被稱為‘環(huán)境監(jiān)測鳥’的白鷺就成群結(jié)對前來棲息，是對電站區(qū)域空氣、水庫水質(zhì)等生態(tài)環(huán)境質(zhì)量最直觀的認可。”
自1992年在廣州建成國內(nèi)首座大型抽水蓄能電站，對于如何貫徹全生命周期綠色工程，南網(wǎng)儲能已積累了成熟的經(jīng)驗。2023年，公司推出《抽蓄電站綠色施工管理辦法和評價指標》，明確項目各參建單位在建設(shè)過程中的綠色施工的職責和評價標準，有切實可行的目標和落地抓手，對指引行業(yè)落實生態(tài)保護有重要意義。
抽水蓄能電站從無到有，很多技術(shù)、管理沒有先例可循，靠的是南網(wǎng)儲能這樣的行業(yè)領(lǐng)導者，帶動上下游產(chǎn)業(yè)鏈不斷地創(chuàng)新、探索、驗證，一步步推動產(chǎn)業(yè)升級。生態(tài)保護也是抽水蓄能行業(yè)可持續(xù)發(fā)展必不可少的一環(huán)，不僅代表了公司的責任，更凸顯出這項綠色儲能工程“綠”色的價值和含金量。
碳中和時鐘作響，可再生能源發(fā)展不斷實現(xiàn)新突破，抽水蓄能電站在電網(wǎng)負荷平衡中充當“調(diào)節(jié)器”“充電寶”和“穩(wěn)定器”的作用日益凸顯。
“未來，我們將依托自身的技術(shù)和管理經(jīng)驗、龐大的資源調(diào)配能力，做好建設(shè)、運營、維護等環(huán)節(jié)的標準化建設(shè)工作，同時輸出管理和技術(shù)服務(wù)，支持建設(shè)運行管理經(jīng)驗不足的企業(yè)，與大家一起努力，更好地服務(wù)‘雙碳’，促進新型電力系統(tǒng)建設(shè)。”雷興春說。
