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廣東水利電力規劃院機電分院吳新平:海上抽水蓄能+大型光伏電站+海水淡化助力沙漠變綠洲

     發布時間:2019-04-22 

廣東省水利電力規劃勘測設計研究院機電分院副總工吳新平在某學術論壇上進行了《海上抽水蓄能+大型光伏電站+海水淡化,助力沙漠變綠洲》的匯報。吳新平表示:“隨著可再生能源造價的不斷降低,新能源的大規模發展,風光發電逐步成為電力系統的主要電源,但是由于間隙不穩定等特點,電網需要快速調節手段。

以下為發言實錄:

吳新平:各位領導、各位嘉賓、各位代表,上午好!首先,感謝主辦方給我這次機會讓我們來交流海上抽水蓄能+新能源。

我的匯報分三部分:一是抽水蓄能電站發展近況,二是海水抽水蓄能的機遇與挑戰,三是海水抽水蓄能在新能源系統中的作用。

全國抽水蓄能電站發展近況

從1994年國家第一個大型抽水蓄能電站投產以來,到目前為止,總的裝機容量超過了3000萬千瓦,躍居世界第一,去年年底實現了翻身。現在,在建的項目裝機容量也是超過了4300萬千瓦,其中也有一些代表性的項目,比如廣州等地。

下面,介紹一下廣東院在抽水蓄能方面所做的工作。第一個項目,廣東抽水蓄能電站;第二個項目,廣東徽州抽水蓄能電站;第三個項目,廣東情愿抽水蓄能電站。第四個項目,深圳抽水蓄能電站。在建的項目里,有廣東陽江海水抽水蓄能電站,福建云霄抽水蓄能電站,安徽桐城抽水蓄能電站。

經過近40年的發展,現在無論是投產、裝機還是在建規模,都已經躍升到了世界首位,在這個十字路口,我們抽水蓄能接下來往哪個方向發展?我想除了抽水蓄能自身往更高水平、更大容量去發展以外,在建設水平、質量等方面,自身的這些挖掘以外,消納清潔能源將逐步會成為抽水蓄能電站的一個新使命,畢竟抽水蓄能是解決氣風的有效手段。在消納清潔能源的過程中,變速機組的出現就變得不可避免,以及配備變速機組的海水蓄能,在我們新能源中將會發揮越來越顯著的作用。

(圖示)這張表是目前國外變速機組的業績情況。在這里面沒有中國的業績,所以說在國產化方面,中國是空白的,最大的容量已經到了475,在日本。

海水抽水蓄能的機遇與挑戰

電力的儲能技術主要分物理、化學和電磁儲能,在電磁儲能這塊,如果考慮運行小時數、充放電次數方面,和抽水蓄能進行比較的話,電磁儲能可能會是更高,所以從這方面來比較,抽水蓄能還是具有技術成熟、效率高、規模大、儲能周期長、經濟好等優點,還是目前最廣泛應用的大規模儲能技術。我們傳統的抽水蓄能,如前面展示的這些圖片,都是有兩個水庫,對淡水資源的依賴也比較大,而海水抽水蓄能可以利用海洋作為上水庫或者下水庫。

(圖示)左邊的圖片是以海洋作為下水庫,應該講它的設計和我們傳統抽水蓄能的設計是比較類似的,只是將海洋變為下庫。右邊的圖片想重點介紹將海洋作為上水庫的一個理念,就是德國正在開展研究試驗的一個概念設計,它在海底布置了這些混凝土的球體,直徑大約是30米。用海洋作為上水庫,然后配備了水泵水輪機作為下水庫,就是右下角的兩個球體。在電力多余的時候,水泵水輪機就可以抽水,消耗電能,把水排回大海,實現儲能。反過來,在電網需求的時候,把閥門打開,沖擊水泵水輪機,可以實現發電,這是兩種相反的設計,但是我想海洋作為上水庫這種設計,畢竟它的檢修和維護都是在海底,還是比較困難的。應該講,未來海洋作為下水庫的設計,左邊這種圖片的形式,還是海水抽水蓄能的主流形式。

根據可再生能源發展“十三五”規劃,到2020年,可再生能源的裝機規模將達到6.8億千瓦,其中風電達到2.1,光伏達到1.1億,我們要將研究海水抽水蓄能重點研究方面。(圖示)這展示了全國238個潛在的較好資源海水抽水蓄能站點,浙江最多。2017年7月,國家重點研發計劃,就是海水抽水蓄能前瞻性技術研究獲得正式的立項,這個項目由南方電網公司牽頭,和另外14個單位共同開展這項工作。

在工作開展的過程中,我們針對南部海區三個省區,105個優秀站點重新進行了復核,考慮了平均水頭、裝機、庫容,都有代表性的站點,我們選擇在珠海,并且它同時又有海上風電、太陽能,這樣一起組成一個微網來進行研究。當然,因為新能源的不穩定性,我們海水淡化在小網中又成為一個有利的補充,在這個系統來開展研究,這個課題在2021年才能完成。

海水抽水蓄能在發展過程中還是面臨不少的困難和技術挑戰:在規劃設計方面,日本是1999年就建立了一座試驗電站,開展這方面的研究,希臘、德國、愛爾蘭也在開展類似的研究,而在我國還沒有形成抽水蓄能的選址。在可變速機組方面,國外已經做到了很高的流量,但是我們的國產化還是空白。在聯合運行方面,愛爾蘭正在開展1500MV級聯合運行技術,國內還處在起步階段。在防污、防腐、防滲方面,雖然在海洋工程方面已經有所研究,有技術儲備,但是在環保和長效的矛盾,還需要再去做進一步的研究。在環境評估生態修復方面,我們沒有針對性的環境影響評價體系。當然,這些挑戰也是有待于我們課題去解決。

海水抽水蓄能在新能源系統中的作用

風電機組的輸出功率特征,主要取決于自然風速的幾個特點:隨機性、間隙性、季節性、反調控性。在不同天氣條件下,光伏出力特性差異也很大。(圖示)晴天天氣下,曲線平滑,比較少有波動;在多云天氣下,出力曲線出現高頻波動;在陰天天氣下,波動較多云天氣要小;在雨雪天氣下,出力可能出現較大幅度波動。因此,綜合看,無論是風電還是光伏,出力的不穩定性,都給電網的穩定帶來一定的考驗。

隨著可再生能源不斷發展,隨著國家經濟結構轉型,對供電質量有越來越高的要求,特別是長三角、京津冀、粵港澳大灣區,變速機組在新能源中的作用會變得越來越突出,主要表現在四個方面:第一,通過自動頻率控制來提高電網頻率調節精度。第二,更快的響應速度和更寬的調節范圍。第三,解決大規模新能源并網帶來的頻率不穩定問題。第四,通過改變輸入功率,抑制網頻波動。

隨著可再生能源造價的不斷降低,新能源的大規模發展,風光發電逐步成為電力系統的主要電源,但是由于間隙不穩定等特點,電網需要快速調節手段。能源輸出在時間分布上的不均勻性,電網又需要大容量的儲能手段,海水抽水蓄能就是實現電網快速調節和大容量儲能的一個有效手段,它對沿海地區和海島消納大規模的新能源,對支撐海洋資源的開發,將會具有重要的意義。

以上是我的匯報,謝謝!

(發言為一起光伏APP根據速記整理,未經本人審核)


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