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從孤寂到喧囂 蒙西地區(qū)抽水蓄能電站發(fā)展歷程

能源發(fā)展網(wǎng)發(fā)布時間:2021-09-28 00:00:00

“秦時明月漢時關(guān),萬里長征人未還。但使龍城飛將在,不教胡馬度陰山”

 

陰山,內(nèi)蒙古中部的主要脈絡(luò),自東向西綿延數(shù)百公里。大青山坐落在陰山山地中段,橫臥于包頭市、呼和浩特市、烏蘭察布市一線以北,其峰巒迭起,山高溝深,素以山高、谷深著稱。2015年6月,在將近2000米的大青山之巔,一汪天池赫然出現(xiàn)——呼和浩特抽水蓄能電站。

 

一、曾經(jīng)的孤寂內(nèi)蒙古電網(wǎng)唯一的大型調(diào)節(jié)器

 

抽水蓄能電站,顧名思義,抽水、蓄能。電站明顯的特征為具有上、下兩座水庫,利用輸水系統(tǒng)將其相連,在抽水、放水的過程中使電能與勢能相互轉(zhuǎn)換,從而達(dá)到蓄能的效果。電站運(yùn)行時,抽水與發(fā)電可靈活轉(zhuǎn)換,即電能富裕時將水抽至上水庫進(jìn)行蓄能,電能缺失時將水放至下水庫進(jìn)行發(fā)電,還適用于調(diào)頻、調(diào)相、穩(wěn)定電力系統(tǒng)的周波和電壓等,提升電網(wǎng)的調(diào)峰能力和系統(tǒng)運(yùn)行的靈活性。

 

全國性的抽水蓄能電站資源調(diào)查工作始于2009年,在國家能源局對部分省份的抽水蓄能電站選點規(guī)劃進(jìn)行批復(fù)后,多地區(qū)的抽水蓄能電站如雨后春筍般不斷涌現(xiàn)。內(nèi)蒙古西部地區(qū)卻有些與眾不同,在過去的幾十年,有且僅有一座抽水蓄能電站——呼和浩特抽水蓄能電站。

 

 

呼和浩特抽水蓄能電站(簡稱呼蓄電站),地處武川縣,上水庫位于大青山之巔,下水庫位于哈拉沁溝(利用一個幾字型彎曲河道筑壩而成)。電站于2004年5月開始籌建,2006年8月正式通過國家發(fā)改委核準(zhǔn),2014年底1、2號機(jī)組投產(chǎn),2015年6月3、4號機(jī)組投產(chǎn),總裝機(jī)容量120萬千瓦,設(shè)計年發(fā)電量20.07億千瓦時,設(shè)計年抽水電量26.77億千瓦時。

 

呼蓄電站在電網(wǎng)中的運(yùn)行與其他抽水蓄能電站稍有不同,主因為網(wǎng)內(nèi)電源結(jié)構(gòu)不同。內(nèi)蒙古自治區(qū)是國家最大型的以風(fēng)、光為主的清潔綠色能源基地,在呼蓄電站投運(yùn)之時,網(wǎng)內(nèi)的風(fēng)電和光伏裝機(jī)容量占比已達(dá)30%,利用抽水蓄能調(diào)節(jié)風(fēng)光的波動性,內(nèi)蒙古電網(wǎng)成為首選試驗田。通過預(yù)測和調(diào)度技術(shù)手段調(diào)和風(fēng)光抽蓄優(yōu)化運(yùn)行,用抽蓄平抑風(fēng)電和光伏的波動,聯(lián)合優(yōu)化后使其出力平和穩(wěn)定,減少化石能源消耗,更多接納新能源。

 

經(jīng)過多年的調(diào)度運(yùn)行實踐,呼蓄電站作為內(nèi)蒙古電網(wǎng)唯一的大型調(diào)節(jié)器,在網(wǎng)內(nèi)與風(fēng)光的聯(lián)動運(yùn)行調(diào)度愈來愈靈活,作用愈來愈凸顯。隨著近年來風(fēng)電光伏新能源容量的持續(xù)大幅增長,呼蓄電站運(yùn)行次數(shù)明顯逐年增加。

 

 

 

 

據(jù)統(tǒng)計,2018年至2020年間,呼蓄電站啟用頻繁,而同期,電網(wǎng)的棄風(fēng)棄光現(xiàn)象也大幅改善,其中棄風(fēng)率降低了5%,棄光率降低了1%。從而看出,呼蓄電站運(yùn)行過程中,與風(fēng)光新能源聯(lián)合調(diào)度運(yùn)行,在充分發(fā)揮了削峰填谷作用的同時,有效助力蒙西地區(qū)的清潔能源消納。但2021年棄風(fēng)率、棄光率明顯回升,其主要原因在于2021年并網(wǎng)風(fēng)電光伏裝機(jī)容量增幅過大,一座抽水蓄能電站已明顯不能滿足內(nèi)蒙古電網(wǎng)的需求。

 

二、能源綠色低碳轉(zhuǎn)型的主戰(zhàn)場內(nèi)蒙古清潔綠色能源基地

 

風(fēng),在內(nèi)蒙古從來都是不可或缺的存在。“風(fēng)卷荒沙暗九天”,老舍先生的《內(nèi)蒙即景八》中曾這樣描述,可見風(fēng)之大、風(fēng)之烈。自治區(qū)的風(fēng)資源儲量占全國的三分之一,70米高度風(fēng)能資源量15億千瓦,居全國首位。其中,巴彥淖爾市北部、包頭市、烏蘭察布市屬于蒙西地區(qū)風(fēng)能資源豐富集中區(qū)域,部分區(qū)域已建成百萬千瓦級風(fēng)電基地。

 

內(nèi)蒙古除了有豐富的風(fēng)資源,光資源也不甘落后,這里有全國最大的沙漠集中式光伏發(fā)電基地——達(dá)拉特光伏發(fā)電基地。區(qū)域內(nèi)光照時間長、強(qiáng)度大,太陽能年總輻射量在4831~7013MJ/㎡之間,是全國高值地區(qū)之一,全區(qū)年總輻射值由東北向西南逐漸遞增。

 

2020年9月,第七十五屆聯(lián)合國大會上,中國正式向國際社會承諾“力爭于2030年前實現(xiàn)碳達(dá)峰,努力爭取2060年前實現(xiàn)碳中和”。2021年3月,中央財經(jīng)委員會第九次會議上,習(xí)近平總書記對“碳達(dá)峰、碳中和”作出了進(jìn)一步部署,明確了實現(xiàn)“碳達(dá)峰、碳中和”的基本思路和主要舉措,強(qiáng)調(diào)要構(gòu)建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)。在雙碳目標(biāo)愿景下,2030年全國風(fēng)電、太陽能發(fā)電總裝機(jī)容量將達(dá)到12億千瓦以上。

 

內(nèi)蒙古作為我國重要的清潔綠色能源基地,新能源將成為電力裝機(jī)增量的主體能源。根據(jù)《內(nèi)蒙古自治區(qū)國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展第十四個五年規(guī)劃和2035年遠(yuǎn)景目標(biāo)綱要》,自治區(qū)依托豐富的風(fēng)光資源,提出新能源倍增計劃,即到2025年,全區(qū)新能源裝機(jī)占比將超過50%,成為全區(qū)電力的主體能源。根據(jù)規(guī)劃,“十四五”期間,自治區(qū)將重點在包頭、鄂爾多斯、烏蘭察布、巴彥淖爾、阿拉善等地建設(shè)千萬千瓦級新能源基地。內(nèi)蒙古自治區(qū)將成為實現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)、構(gòu)建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)的主戰(zhàn)場之一。

 

三、孤寂不再,攜手相伴蒙西地區(qū)抽水蓄能中長期規(guī)劃

 

 

隨著風(fēng)電、光伏等新能源電源的倍增式入網(wǎng),內(nèi)蒙古電網(wǎng)現(xiàn)有的火電以及抽水蓄能電站在超負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)下,難以滿足電網(wǎng)需求。從2021年上半年運(yùn)行數(shù)據(jù)可以看出,蒙西地區(qū)棄風(fēng)率、棄光率較往年有增長趨勢,隨著新能源大批入網(wǎng),此種現(xiàn)象還將加劇。為了適應(yīng)新型電力系統(tǒng)建設(shè)和大規(guī)模高比例新能源發(fā)展需要,內(nèi)蒙古電網(wǎng)范圍內(nèi)亟需建設(shè)一批抽水蓄能電站。通過內(nèi)蒙古電網(wǎng)電力系統(tǒng)模擬,在已建呼蓄電站120萬千瓦的基礎(chǔ)上,內(nèi)蒙古電網(wǎng)2035年至少需要新增抽水蓄能電站裝機(jī)容量530萬千瓦。

 

近日,國家能源局發(fā)布《抽水蓄能中長期發(fā)展規(guī)劃(2021-2035年)》(以下簡稱《規(guī)劃》),到2030年,抽水蓄能投產(chǎn)總規(guī)模達(dá)到1.2億千瓦左右。重點實施項目340個,總裝機(jī)容量約4.21億千瓦;儲備項目247個,總裝機(jī)規(guī)模約3.05億千瓦。其中蒙西地區(qū)儲備抽水蓄能站點7個,總裝機(jī)容量780萬千瓦;重點實施項目3個,總裝機(jī)容量360萬千瓦。截至目前,已有兩個重點實施項目開啟前期設(shè)計工作,進(jìn)度稍快的烏海抽水蓄能電站最遲2022年核準(zhǔn)開工。

 

從《規(guī)劃》中提出的重點實施項目來看,其裝機(jī)容量仍難滿足電網(wǎng)需求,未來還需待涉及生態(tài)紅線但經(jīng)濟(jì)性優(yōu)的部分儲備站點,在落實相關(guān)條件、做好與生態(tài)保護(hù)紅線等環(huán)境制約因素避讓和銜接后,將其進(jìn)行開發(fā)建設(shè)。

 

抽水蓄能電站運(yùn)行靈活,是電力系統(tǒng)主要的調(diào)節(jié)電源,對保障電網(wǎng)安全運(yùn)、促進(jìn)新能源消納、構(gòu)建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)具有重要意義。在“碳達(dá)峰、碳中和”目標(biāo)引領(lǐng)下,積極發(fā)展抽水蓄能電站恰逢其時、勢在必行。隨著發(fā)改價格[2021]633號文《關(guān)于進(jìn)一步完善抽水蓄能價格形成機(jī)制的意見》的落地,在多重利好政策的催化下,蒙西地區(qū)抽水蓄能市場呈現(xiàn)一片繁榮景象。相信在不久的將來,呼蓄電站將不在孤單,內(nèi)蒙古高原之巔必將出現(xiàn)汪汪清池,與呼蓄一起,攜手捍衛(wèi)內(nèi)蒙古電網(wǎng)的安全、助力雙碳目標(biāo)的實現(xiàn)!(作者系中國電建集團(tuán)北京勘測設(shè)計研究院有限公司規(guī)劃發(fā)展研究院副室主任趙杰君)

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