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我国抽水蓄能开发情况及储能支撑新型电力系统构建的认识与思考

核心内容概述

我国抽水蓄能技术已实现从勘察设计到运行管理的全面国产化，形成较为完备的产业体系。抽水蓄能作为重要的储能方式，对构建新型电力系统具有关键支撑作用。随着新能源的快速发展，抽水蓄能的规划、运行和市场机制需不断优化，以适应新型电力系统对安全、经济、灵活调节的需求。

主要观点与关键信息

1. 抽水蓄能的基本原理与功能演进

• 基本原理：抽水蓄能通过在电力需求低时抽水储能、需求高时发电，实现能源的高效转换和系统调节。
• 功能演进：抽水蓄能从单一的储能功能，逐步发展为具有发电、调相机、调相等多种工况的灵活调节电源，适应新型电力系统需求。

2. 抽水蓄能的资源价值与开发条件

• 资源价值：抽水蓄能可将低价值能源转换为高价值能源，优化系统资源利用，提升经济价值。
• 开发条件：
  • 系统需求：包括电源结构、电网结构和负荷结构。
  • 经济特性：单位千瓦造价与系统经济优化。
  • 地形条件：要求合理水头（200-700米）和距高比（2-10）。
  • 地质条件：需考虑上下库防渗、边坡稳定、输水隧洞及地下厂房围岩岩性。
  • 水源条件：需满足初期蓄水及运行期水量补充。

3. 抽水蓄能的开发周期与电站布置

• 开发周期：总开发周期一般为9-10年。
• 电站布置：以丰宁电站为例，展示电站布局特点，强调地理与工程条件的匹配。

4. 抽水蓄能的成套设备构成

抽水蓄能电站的成套设备包括水力机械、电气一次、电气二次、金属结构等，涵盖水泵水轮机、球阀、调速器、发电机、主变压器、计算机监控系统、继电保护等关键部分。

5. 抽水蓄能的运行情况

• 总体运行：抽蓄机组利用小时数在2500-3200小时之间，效率≥75%。
• 运行特点：
  • 冬夏双高峰，冬季需求高于夏季。
  • 日内呈现“两抽两发”模式，各区域需求不同。
  • 抽水蓄能高度匹配净负荷曲线，提升系统稳定性。

6. 抽水蓄能的电价政策

• 2021年《关于进一步完善抽水蓄能价格形成机制的意见》明确抽水蓄能实行两部制电价，容量电费纳入输配电价回收，电量电价引入竞争机制。
• 2004年前的电站由电网企业租赁经营，费用由电网企业消化50%，发电企业和用户各承担25%。
• 2004年后新建电站由电网企业全资建设，运营费用纳入电网运行费用统一核算。

7. 抽水蓄能的发展规模

• 截至2022年底，中国抽水蓄能总装机达4539万千瓦，占储能总装机的83.9%。
• 新型储能装机增长迅速，以锂电池为主，占比达94.5%。

8. 国网公司抽蓄发展情况

• 国网公司是抽水蓄能行业的主力军，截至2023年在运在建电站62座，总装机7789万千瓦。

9. 国外新能源与储能优化运行经验

• 加州CASIO：储能高度匹配净负荷曲线运行，储能功率与负荷比值约为10%。
• 国外经验表明，储能技术在新能源占比提升的系统中具有重要作用。

10. 新型电力系统构建的思考

• 重点：构建新型电力系统需关注系统扰动应对能力、高比例新能源接入的运行机制、高需求的市场机制。
• 系统扰动应对能力：需增强对扰动的承受和处理能力，核心是保持系统“强度”和丰富应对“工具”。
• 运行机制：需建立校核支撑性设备开机水平、调节性设备备用水平的机制，实现运行在线化、决策智能化、执行自动化。
• 市场机制：需丰富电力市场尤其是辅助服务市场交易机制，为储能提供价值实现方式。

11. 抽水蓄能对新型电力系统的作用

• 安全防御体系：抽水蓄能可提升系统惯量水平、支撑电压稳定、频率调节等。
• 变速抽水蓄能技术：实现交流励磁变速抽蓄机组的自主化工程应用。

12. 技术突破方向

• 突破储能核心技术：提升储能效率与安全性。
• 突破网储协调技术：电化学储能通过电力电子装置并网，需完善性能、试验等技术标准及管理职责。
• 突破长时储能技术：解决日间至中长期电力存储调节难题。

总结

抽水蓄能作为我国储能的重要形式，在新型电力系统中发挥着不可替代的作用。其发展已形成较为完整的产业链，但在技术、市场机制和协调能力方面仍需突破。随着新能源装机比例的持续提升，抽水蓄能的规划、运行和市场机制需不断优化，以保障系统安全、经济性和灵活性。未来，应加强核心技术研发、完善网储协调技术标准，推动长时储能技术突破，为构建清洁低碳、安全高效的新型电力系统提供坚实支撑。