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國際首例梯級水光蓄互補聯(lián)合電站投產 我國抽蓄電站關鍵裝備實現(xiàn)國產化
2022-05-20 10:06:59來源: 中國能源報

近期,國家重點研發(fā)計劃項目示范工程、國際首例梯級水光蓄互補聯(lián)合電站——四川春廠壩變速抽水蓄能示范電站(以下簡稱”春廠壩抽蓄“)順利投產,標志著國內首臺自主研發(fā)變速恒頻抽蓄機組實現(xiàn)了全功率運行。

春廠壩抽蓄并網發(fā)電,攻克了梯級水光蓄互補電站容量優(yōu)化配置及接入、穩(wěn)定控制、聯(lián)合運行與智能調度等世界性難題,加快了我國抽水蓄能電站國產化進程。

西南適宜探索梯級水光蓄互補

春廠壩抽蓄是國網四川省電力公司(簡稱“國網四川電力”)牽頭申報的國家重點研發(fā)計劃——“智能電網技術與裝備”重點專項“分布式光伏與梯級小水電互補聯(lián)合發(fā)電技術研究及應用示范”項目。

談及初衷,國網四川電力副總工程師韓曉言告訴記者,我國《電力發(fā)展“十三五”規(guī)劃》中,明確提出“全面推進分布式光伏發(fā)電建設,推動多能互補、協(xié)同優(yōu)化的新能源電力綜合開發(fā)”,水電是我國裝機容量最大的可再生能源,是實現(xiàn)多能互補發(fā)電的重要紐帶。然而,由于規(guī)劃、管理、技術等方面的原因,我國可再生能源的“棄水棄光棄風”問題突出。

西南地區(qū)流域內太陽能資源豐富,為探索利用梯級水電,與光伏進行互補提供了良好的資源條件。國網四川電科院副院長丁理杰直言,利用梯級水電天然的上下庫,擴建變速抽水蓄能機組,補償光伏快速波動,可實現(xiàn)中長期電量互補、短期電力互補、實時控制互補,提高電源側的水光聯(lián)合可調度性與送出能力,提升電網側分布式波動電源接納能力和安全穩(wěn)定運行能力,可減少可再生能源棄電,對建設新型電力系統(tǒng)具有重要的價值和意義。

國電南瑞單鵬珠告訴記者,梯級小水電與分布式光伏出力隨機性各異,具有非連續(xù)和瞬時波動特性,梯級水光蓄互補系統(tǒng)受水庫水流滯時、機組運行工況、電力電量和水量平衡等復雜因素影響,系統(tǒng)出力的多時間尺度隨機耦合規(guī)律難以解析。“通過研制梯級水光蓄聯(lián)合運行與智能調度系統(tǒng),在光伏預測技術方面,解決了分布式光伏精細化預測技術難題;在聯(lián)合運行與智能調度技術方面,解決了多目標多場景下,梯級水光蓄互補電站的實時調節(jié)與優(yōu)化控制難題。”

突破國外技術封鎖

春廠壩抽蓄并網發(fā)電,標志著我國首座自主研發(fā)的全功率變速抽水蓄能電站投運,突破了變速抽水蓄能國外壟斷和技術封鎖,實現(xiàn)了關鍵技術國產化,填補了國內技術空白。

記者采訪了解到,通過技術引進,國內制造廠已基本掌握了常規(guī)定轉速機組及電站相關機電設備的各項技術,技術能力自主可控,已基本實現(xiàn)了國產化。但是,變轉速抽蓄機組在國內正處于應用起步階段,國內制造廠尚無應用業(yè)績。通過春廠壩抽蓄,我國研制出具有自主知識產權的變速恒頻抽水蓄能成套設備,對實現(xiàn)變轉速抽蓄機組在國內的應用及國產化起到了示范作用。

中國電建成都院承擔了春廠壩抽蓄電站規(guī)劃選點、預可研、可研和工程總承包工作,該院機電部副總工陳向東對記者表示,春廠壩抽蓄使我國掌握了梯級水光互補聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)的規(guī)劃設計、運行控制理論和技術,研制了具有自主知識產權的變速恒頻抽水蓄能成套設備,研發(fā)了梯級水光蓄互補電站聯(lián)合運行控制與智能調度系統(tǒng),完成了世界首例梯級水光蓄互補聯(lián)合運行發(fā)電系統(tǒng)工程示范,滿足分布式光伏友好接入需求,解決了梯級小水電和分布式光伏聯(lián)合供電及送出問題,支撐了能源結構清潔化轉型。

變速抽水蓄能機組分為雙饋式和全功率式,一般雙饋式機組用于中大型機組,全功率式主要用于小型機組。為突破變速抽水蓄能關鍵技術,國家重點研發(fā)計劃“智能電網技術與裝備”重點專項安排了兩個項目進行技術攻關,一個是由南方電網調峰調頻發(fā)電有限公司承擔的“海水抽水蓄能電站前瞻技術研究”項目,研發(fā)了10兆瓦雙饋式變速抽蓄機組樣機;另一個是由國網四川電力牽頭的“分布式光伏與梯級小水電互補聯(lián)合發(fā)電技術研究及應用示范”項目,研發(fā)了國內首臺全功率變速恒頻抽水蓄能機組,并在春廠壩電站進行示范應用。

響應新能源快速功率波動需求

春廠壩抽蓄采用全功率變速模式,具有運行效率高、響應速度快、調節(jié)范圍寬、無功支撐強、抽水功率可調等優(yōu)點,適合與新能源進行互補聯(lián)合發(fā)電,可補償新能源百毫秒級快速功率波動。

據中國電建四川小金川水電開發(fā)有限公司總經理楊炳全介紹,常規(guī)可逆式抽水蓄能機組的調節(jié)速度,難以滿足水光蓄互補系統(tǒng)中實時控制對秒級快速功率波動的需求。依托國家級科研項目,國網四川電力牽頭,聯(lián)合國電南瑞、中國水科院、哈爾濱電機廠、中國電建成都院、中國電建水電開發(fā)集團等單位,通過研發(fā)全功率變速恒頻可逆式抽水蓄能成套設備,在機組設計方面,解決了寬調節(jié)范圍與高效穩(wěn)定等多目標平衡的技術難題;在全功率變流器設計方面,解決了電能變換效率提升、友好并網和無功控制問題;在成套設備協(xié)同控制方面,解決了不同水頭揚程等多工況下高效穩(wěn)定運行與功率快速響應協(xié)同的技術難題。

“隨著成本下降,以全功率變速恒頻抽水蓄能機組技術為基礎,利用已有的梯級水電天然的上下庫和水工系統(tǒng),對常規(guī)梯級水電進行改建擴建,形成混合抽水蓄能電站成為趨勢。”國網四川電科院系統(tǒng)技術中心副主任陳剛認為,混合抽水蓄能電站作為一種優(yōu)質的儲能資源,建設周期短、投資小,適合與新能源進行互補聯(lián)合發(fā)電,是未來抽水蓄能發(fā)展的重要方向之一,可在電源側廣泛推廣應用。

關鍵詞: 國際首例 梯級水光蓄互補聯(lián)合電站 春廠壩抽蓄電站 抽蓄電站裝備國產化 國產化最新消息

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