作為目前最具經濟性的大規模儲能設施,抽水蓄能電站就像清潔能源的“蓄水池”,在增強系統運行靈活性、保障電網安全的同時,為提高電網消納能力提供了重要支撐。
近年來,抽水蓄能電站的建設步伐加快,截至2016年年底,累計建成21座抽水蓄能電站,裝機容量達到1918萬千瓦。其中“三北”地區建成投運7座抽水蓄能電站,裝機容量達577萬千瓦;開工建設陜西鎮安等5座抽水蓄能電站,合計裝機容量715萬千瓦,西北地區將結束無抽水蓄能電站歷史。
在運抽水蓄能電站在上一個供暖季已充分彰顯了價值。2015年,遼寧蒲石河、吉林白山和北京十三陵抽水蓄能電站負荷低谷抽水啟動分別為1268、546、980次,累計消納風電電量達33.5億千瓦時。2016年,抽水蓄能電站平均綜合利用小時數3185小時,同比增長78%,為有史以來最高,增加消納新能源電量103億千瓦時。
未來,抽水蓄能電站建設力度還將加大。國家能源局部署推進能源領域供給側結構性改革,確定化解消納存量、優化系統調度運行、發展抽水蓄能等調峰電源作為解決棄風棄光問題的重要舉措。《電力發展“十三五”規劃》中,指標更加明確:“十三五”期間建成1700萬千瓦、開工建設6000萬千瓦抽水蓄能電站。2.1億千瓦的風電總裝機容量目標,必然要求系統調節能力和保障手段的同步增強。加快建設抽水蓄能電站的戰略意義和全局影響將更加凸顯。
如果說建設外送通道和抽水蓄能電站是解決棄風問題的長久之計,那么優化系統運行方式和擴大跨省跨區交易規模則是更為直接和高效的良策,也充分體現了電網調度側的精準和公平。
為提高新能源預測預報和調度水平,國家電網公司全面部署風功率預測系統,建成世界上規模最大、信息最全的風電運行實時調度監測網絡。至2015年年底,27個省級調度機構就已全部部署風功率預測系統,實時調度監測網絡實現國家電網調度范圍內風電場全覆蓋。
更直接的舉措是實施“兩個替代”、大用戶直購電、新能源企業與自備電廠發電權置換等措施,努力拓展新能源消納市場。2016年,電采暖、港口岸電等4.1萬個電能替代重點項目的實施共完成替代電量1030億千瓦時。同時,公司推進風電供暖,投資超8000萬元,為吉林洮南等8個風電供熱站建設配套電網,優先安排參與供暖的風電場發電。僅新疆達坂城風電清潔供暖示范項目每年就能消納風電1.2億千瓦時,與原有供暖設施相比,可減少標煤消耗4萬噸。
此外,依托大電網、大市場,國家電網公司發揮交易市場平臺作用,打破省間壁壘,鼓勵新能源企業積極參與外送,支持西部北部風電等清潔能源通過集中交易、雙邊交易等市場化交易方式實現跨區跨省消納。2016年全年,北京電力交易中心開展各類交易1200余次,完成包括新能源在內的市場化交易電量7907億千瓦時,同比增長59%。
舉措三:以技術創新提升電網接納能力
持續加強新能源技術研發創新,提高各級電網智能化水平,增強新能源發電的可控性,是加快新能源發展的重要推動力
都說新能源大規模并網消納難。難在哪里?
預測難、控制難、調度難。中國電科院新能源所專家表示,必須在風電并網運行的核心技術上攻克難關,在有效提高新能源接納能力的同時,確保電網運行的穩定性。
圍繞建設堅強智能電網,從技術研發到工程示范再到標準規范,國家電網公司持續在創新上用力。“十二五”以來,已累計投入超20億元開展課題研發,研究領域覆蓋新能源發電裝備、新能源并網仿真及規劃、大容量儲能等,多項關鍵技術取得突破。如采用先進控制手段優化風電場有功出力,解決風機低電壓穿越、新能源集群控制等重大技術問題;研究高壓大容量柔直關鍵技術,緩解風電基地高比例可再生能源高效接納和外送問題;發展儲能技術,推進虛擬同步機研究,促進新能源并網消納。
值得一提的是,2016年12月,國家風光儲輸示范工程榮獲中國工業大獎。該工程是目前世界最大的集風電、光伏、儲能裝置和智能輸電“四位一體”的新能源綜合性示范工程,讓風電、光伏發電與儲能發電搭配成像火電一樣穩定可靠的電源,實現大規模并入電網。
國網冀北電力風光儲公司負責人介紹說,工程儲能技術的創新,削弱了風光出力的“毛刺”,解決了“安全”這一電網運行最核心的問題。目前,示范工程已累計輸電超過28億千瓦時,創新成果應用于美國及我國寧夏、青海多個新能源聯合發電示范工程,讓大規模新能源精益化運行擁有強有力的技術支撐。
為了讓風電場與電網在相同的語言體系內協調發展,截至2016年年底,國家電網公司累計發布新能源相關技術國際標準1項、國標19項、行標40項、企標40項。
針對棄風棄光問題,曾有業內人士表示,如果在新能源迅猛發展的“十二五”之初,國家有關部門就能意識到新能源電源和電網工程協調發展的重要性,超前核準一批“三北”地區電力外送通道項目,那么,棄風、棄光也許不會像現在這么嚴重。
這樣的“也許”并不能改變現狀,其意義更在于反思和探究未來。
《電力發展“十三五”規劃》和《風電發展“十三五”規劃》都在解決棄風問題上布局落子——首先在可再生能源的布局上要進行優化,棄風棄光的地區要適當放緩規模和節奏;其次堅持集中建設與分散建設并舉的原則,以就近消納為主;最后全面提升系統的靈活性,提高電力系統的調峰能力。
令人欣慰的是,以國家電網公司為代表的能源企業已經在這樣的路徑上開始實踐。“力爭2017~2018年,棄風棄光矛盾得到有效緩解,到2020年,根本解決新能源消納問題,棄風棄光率控制在5%以內。”這正是國家電網公司立足電網本職提出的方向和目標。