近期，國家重點(diǎn)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(chǎng)壩變速抽水蓄能示范電站(以下簡(jiǎn)稱(chēng)”春廠(chǎng)壩抽蓄“)順利投產(chǎn)，標志著(zhù)國內首臺自主研發(fā)變速恒頻抽蓄機組實(shí)現了全功率運行。
春廠(chǎng)壩抽蓄并網(wǎng)發(fā)電，攻克了梯級水光蓄互補電站容量?jì)?yōu)化配置及接入、穩定控制、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(chǎn)化進(jìn)程。
西南適宜探索梯級水光蓄互補
春廠(chǎng)壩抽蓄是國網(wǎng)四川省電力公司(簡(jiǎn)稱(chēng)“國網(wǎng)四川電力”)牽頭申報的國家重點(diǎn)研發(fā)計劃——“智能電網(wǎng)技術(shù)與裝備”重點(diǎn)專(zhuān)項“分布式光伏與梯級小水電互補聯(lián)合發(fā)電技術(shù)研究及應用示范”項目。
談及初衷，國網(wǎng)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”規劃》中，明確提出“全面推進(jìn)分布式光伏發(fā)電建設，推動(dòng)多能互補、協(xié)同優(yōu)化的新能源電力綜合開(kāi)發(fā)”，水電是我國裝機容量最大的可再生能源，是實(shí)現多能互補發(fā)電的重要紐帶。然而，由于規劃、管理、技術(shù)等方面的原因，我國可再生能源的“棄水棄光棄風(fēng)”問(wèn)題突出。
西南地區流域內太陽(yáng)能資源豐富，為探索利用梯級水電，與光伏進(jìn)行互補提供了良好的資源條件。國網(wǎng)四川電科院副院長(cháng)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(dòng)，可實(shí)現中長(cháng)期電量互補、短期電力互補、實(shí)時(shí)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(wǎng)側分布式波動(dòng)電源接納能力和安全穩定運行能力，可減少可再生能源棄電，對建設新型電力系統具有重要的價(jià)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，具有非連續和瞬時(shí)波動(dòng)特性，梯級水光蓄互補系統受水庫水流滯時(shí)、機組運行工況、電力電量和水量平衡等復雜因素影響，系統出力的多時(shí)間尺度隨機耦合規律難以解析。“通過(guò)研制梯級水光蓄聯(lián)合運行與智能調度系統，在光伏預測技術(shù)方面，解決了分布式光伏精細化預測技術(shù)難題;在聯(lián)合運行與智能調度技術(shù)方面，解決了多目標多場(chǎng)景下，梯級水光蓄互補電站的實(shí)時(shí)調節與優(yōu)化控制難題。”
突破國外技術(shù)封鎖
春廠(chǎng)壩抽蓄并網(wǎng)發(fā)電，標志著(zhù)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?chē)鈮艛嗪图夹g(shù)封鎖，實(shí)現了關(guān)鍵技術(shù)國產(chǎn)化，填補了國內技術(shù)空白。
記者采訪(fǎng)了解到，通過(guò)技術(shù)引進(jìn)，國內制造廠(chǎng)已基本掌握了常規定轉速機組及電站相關(guān)機電設備的各項技術(shù)，技術(shù)能力自主可控，已基本實(shí)現了國產(chǎn)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(chǎng)尚無(wú)應用業(yè)績(jì)。通過(guò)春廠(chǎng)壩抽蓄，我國研制出具有自主知識產(chǎn)權的變速恒頻抽水蓄能成套設備，對實(shí)現變轉速抽蓄機組在國內的應用及國產(chǎn)化起到了示范作用。
中國電建成都院承擔了春廠(chǎng)壩抽蓄電站規劃選點(diǎn)、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(chǎng)壩抽蓄使我國掌握了梯級水光互補聯(lián)合發(fā)電系統的規劃設計、運行控制理論和技術(shù)，研制了具有自主知識產(chǎn)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，完成了世界首例梯級水光蓄互補聯(lián)合運行發(fā)電系統工程示范，滿(mǎn)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(wèn)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(guān)鍵技術(shù)，國家重點(diǎn)研發(fā)計劃“智能電網(wǎng)技術(shù)與裝備”重點(diǎn)專(zhuān)項安排了兩個(gè)項目進(jìn)行技術(shù)攻關(guān)，一個(gè)是由南方電網(wǎng)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(shù)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(gè)是由國網(wǎng)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(shù)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(chǎng)壩電站進(jìn)行示范應用。
響應新能源快速功率波動(dòng)需求
春廠(chǎng)壩抽蓄采用全功率變速模式，具有運行效率高、響應速度快、調節范圍寬、無(wú)功支撐強、抽水功率可調等優(yōu)點(diǎn)，適合與新能源進(jìn)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(dòng)。
據中國電建四川小金川水電開(kāi)發(fā)有限公司總經(jīng)理楊炳全介紹，常規可逆式抽水蓄能機組的調節速度，難以滿(mǎn)足水光蓄互補系統中實(shí)時(shí)控制對秒級快速功率波動(dòng)的需求。依托國家級科研項目，國網(wǎng)四川電力牽頭，聯(lián)合國電南瑞、中國水科院、哈爾濱電機廠(chǎng)、中國電建成都院、中國電建水電開(kāi)發(fā)集團等單位，通過(guò)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，解決了寬調節范圍與高效穩定等多目標平衡的技術(shù)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(wǎng)和無(wú)功控制問(wèn)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定運行與功率快速響應協(xié)同的技術(shù)難題。
“隨著(zhù)成本下降，以全功率變速恒頻抽水蓄能機組技術(shù)為基礎，利用已有的梯級水電天然的上下庫和水工系統，對常規梯級水電進(jìn)行改建擴建，形成混合抽水蓄能電站成為趨勢。”國網(wǎng)四川電科院系統技術(shù)中心副主任陳剛認為，混合抽水蓄能電站作為一種優(yōu)質(zhì)的儲能資源，建設周期短、投資小，適合與新能源進(jìn)行互補聯(lián)合發(fā)電，是未來(lái)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。
