新型抽蓄技術(shù)儲能又調(diào)水

今年以來，以沙漠、戈壁、荒漠地區(qū)為重點的大型風電光伏發(fā)電基地建設加快推進。隨著新能源裝機量快速攀升，電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定遭遇前所未有的挑戰(zhàn)。尤其在西部、北部等新能源資源富集地區(qū)，清潔能源資源總量巨大但現(xiàn)有調(diào)節(jié)能力不足的矛盾尤為突出。

風光新能源發(fā)電具有間歇性、隨機性和波動性特點。國家能源局近日發(fā)布的《新型電力系統(tǒng)發(fā)展藍皮書》提出，新能源占比不斷提高，快速消耗電力系統(tǒng)靈活調(diào)節(jié)資源，系統(tǒng)平衡和安全問題更加突出。

全球能源互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展合作組織駐會副主席劉澤洪表示，常規(guī)水電和抽水蓄能是較好的調(diào)節(jié)手段，但受水資源、開發(fā)條件等限制，西北新能源富集地區(qū)極度缺水，當?shù)亻_發(fā)水電和抽蓄的規(guī)模相對有限。電化學儲能等新型儲能目前成本還較高，存在一定安全隱患，對電力系統(tǒng)的慣量支撐能力也不足。長期看，現(xiàn)有調(diào)節(jié)手段難以滿足西部、北部地區(qū)遠期新能源大規(guī)模開發(fā)的需求，需要尋找新的方式。

與此同時，為解決西部地區(qū)水資源分布不均衡的問題，社會各界對西南到西北的跨流域調(diào)水開展了廣泛研究。中國水利水電科學研究院水資源研究所水資源調(diào)度研究室副主任王超介紹，目前，南水北調(diào)中、東線一期工程已經(jīng)建成投運，經(jīng)濟、社會和生態(tài)效益顯著。西線工程如今還處在規(guī)劃論證階段，面臨巨大挑戰(zhàn)。如果采取自流方式，上游整體的可調(diào)水量很小，對調(diào)水規(guī)模的影響就很大。如果采取泵站提水的方式，將取水口設置到下游，雖然說工程調(diào)水規(guī)模可以急劇增大，但又面臨提水能耗的問題。

為增加新的靈活調(diào)節(jié)資源，同時解決西部地區(qū)水資源分布不均的問題，全球能源互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展合作組織創(chuàng)新提出新型抽水蓄能理念，并基于這一理念設計調(diào)水工程，探索利用資源優(yōu)勢同時解決“水”和“能”的問題。

新型抽水蓄能除蓄能和發(fā)電功能外，還能實現(xiàn)另一個重要功能——跨流域調(diào)水，相當于將抽水蓄能的“點”串聯(lián)進調(diào)水工程的“線”，是實現(xiàn)水和電融合發(fā)展的綜合性水利電力工程。劉澤洪介紹，新型抽水蓄能以新能源為動力，在水量豐沛的取水河道利用抽蓄機組將水從低位提到高位的調(diào)蓄水庫進行蓄能；再通過沿等高線自然坡降的引水設施實現(xiàn)跨流域轉(zhuǎn)移；最后將水放入需要補水的目標流域，同時利用高差將水體勢能轉(zhuǎn)化為電能，一體化實現(xiàn)提水、蓄水、引水和發(fā)電，具有風光賦能、電水協(xié)同、抽發(fā)分離、運行靈活四大特點。

全球能源互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展合作組織提出，西部調(diào)水工程方案自西南地區(qū)的主要河流取水，年調(diào)水量400億立方米，至黃河后一部分補充黃河徑流，主要供給甘肅、寧夏、內(nèi)蒙古、陜西、山西等地用水；另一部分繼續(xù)調(diào)水至新疆，最遠到達和田，且兼顧河西走廊地區(qū)。同步建設抽蓄裝機6.5億千瓦，發(fā)電裝機1.9億千瓦。

“這樣的融合工程，總體投資與單一調(diào)水工程差不多。在同樣調(diào)水能力的情況下，相當于多了一系列抽水蓄能的電站群，具備了更好的調(diào)節(jié)能力，能夠為電力系統(tǒng)共享一些調(diào)節(jié)能力。總體上來看，通過一份投資獲得兩份收益。”劉澤洪說。

從經(jīng)濟性方面看，調(diào)水成本大約為3.5元/立方米，經(jīng)濟性好。在促進能源轉(zhuǎn)型方面，工程提水段的新型抽蓄、放水段的水電機組均為調(diào)節(jié)性電源，可為系統(tǒng)提供超過6.5億千瓦常規(guī)抽蓄（或新型儲能）的調(diào)節(jié)能力，滿足15億千瓦至20億千瓦風光新能源靈活調(diào)節(jié)要求，有力支撐碳中和目標下西部風光資源的規(guī)模化開發(fā)。

劉澤洪表示，實施基于新型抽蓄的西部調(diào)水新方案能夠有效消化工程施工產(chǎn)能，帶動有效投資，拓展國家發(fā)展空間和戰(zhàn)略縱深，重塑西北地區(qū)生態(tài)環(huán)境，促進能源低碳轉(zhuǎn)型，具有顯著的社會、經(jīng)濟、環(huán)境等多方面效益。

王超認為，“將清潔能源規(guī)模化開發(fā)、新型抽水蓄能與西部調(diào)水相結(jié)合，是一種全新的思路，尤其從整體來看經(jīng)濟性比較好。此外，分析西部調(diào)水工程經(jīng)濟效益的時候，不光要分析直接效益，還要更多地分析社會效益和生態(tài)效益”。（經(jīng)濟日報記者 王軼辰）