从孤寂到喧嚣 蒙西地区抽水蓄能电站发展历程

“秦时明月汉时关,万里长征人未还。但使龙城飞将在,不教胡马度阴山”

 

阴山,内蒙古中部的主要脉络,自东向西绵延数百公里。大青山坐落在阴山山地中段,横卧于包头市、呼和浩特市、乌兰察布市一线以北,其峰峦迭起,山高沟深,素以山高、谷深著称。2015年6月,在将近2000米的大青山之巅,一汪天池赫然出现——呼和浩特抽水蓄能电站。

 

一、曾经的孤寂内蒙古电网唯一的大型调节器

 

抽水蓄能电站,顾名思义,抽水、蓄能。电站明显的特征为具有上、下两座水库,利用输水系统将其相连,在抽水、放水的过程中使电能与势能相互转换,从而达到蓄能的效果。电站运行时,抽水与发电可灵活转换,即电能富裕时将水抽至上水库进行蓄能,电能缺失时将水放至下水库进行发电,还适用于调频、调相、稳定电力系统的周波和电压等,提升电网的调峰能力和系统运行的灵活性。

 

全国性的抽水蓄能电站资源调查工作始于2009年,在国家能源局对部分省份的抽水蓄能电站选点规划进行批复后,多地区的抽水蓄能电站如雨后春笋般不断涌现。内蒙古西部地区却有些与众不同,在过去的几十年,有且仅有一座抽水蓄能电站——呼和浩特抽水蓄能电站

 

 

呼和浩特抽水蓄能电站(简称呼蓄电站),地处武川县,上水库位于大青山之巅,下水库位于哈拉沁沟(利用一个几字型弯曲河道筑坝而成)。电站于2004年5月开始筹建,2006年8月正式通过国家发改委核准,2014年底1、2号机组投产,2015年6月3、4号机组投产,总装机容量120万千瓦,设计年发电量20.07亿千瓦时,设计年抽水电量26.77亿千瓦时。

 

呼蓄电站在电网中的运行与其他抽水蓄能电站稍有不同,主因为网内电源结构不同。内蒙古自治区是国家最大型的以风、光为主的清洁绿色能源基地,在呼蓄电站投运之时,网内的风电和光伏装机容量占比已达30%,利用抽水蓄能调节风光的波动性,内蒙古电网成为首选试验田。通过预测和调度技术手段调和风光抽蓄优化运行,用抽蓄平抑风电和光伏的波动,联合优化后使其出力平和稳定,减少化石能源消耗,更多接纳新能源。

 

经过多年的调度运行实践,呼蓄电站作为内蒙古电网唯一的大型调节器,在网内与风光的联动运行调度愈来愈灵活,作用愈来愈凸显。随着近年来风电光伏新能源容量的持续大幅增长,呼蓄电站运行次数明显逐年增加。

 

 

 

 

据统计,2018年至2020年间,呼蓄电站启用频繁,而同期,电网的弃风弃光现象也大幅改善,其中弃风率降低了5%,弃光率降低了1%。从而看出,呼蓄电站运行过程中,与风光新能源联合调度运行,在充分发挥了削峰填谷作用的同时,有效助力蒙西地区的清洁能源消纳。但2021年弃风率、弃光率明显回升,其主要原因在于2021年并网风电光伏装机容量增幅过大,一座抽水蓄能电站已明显不能满足内蒙古电网的需求。

 

二、能源绿色低碳转型的主战场内蒙古清洁绿色能源基地

 

风,在内蒙古从来都是不可或缺的存在。“风卷荒沙暗九天”,老舍先生的《内蒙即景八》中曾这样描述,可见风之大、风之烈。自治区的风资源储量占全国的三分之一,70米高度风能资源量15亿千瓦,居全国首位。其中,巴彦淖尔市北部、包头市、乌兰察布市属于蒙西地区风能资源丰富集中区域,部分区域已建成百万千瓦级风电基地。

 

内蒙古除了有丰富的风资源,光资源也不甘落后,这里有全国最大的沙漠集中式光伏发电基地——达拉特光伏发电基地。区域内光照时间长、强度大,太阳能年总辐射量在4831~7013MJ/㎡之间,是全国高值地区之一,全区年总辐射值由东北向西南逐渐递增。

 

2020年9月,第七十五届联合国大会上,中国正式向国际社会承诺“力争于2030年前实现碳达峰,努力争取2060年前实现碳中和”。2021年3月,中央财经委员会第九次会议上,习近平总书记对“碳达峰、碳中和”作出了进一步部署,明确了实现“碳达峰、碳中和”的基本思路和主要举措,强调要构建以新能源为主体的新型电力系统。在双碳目标愿景下,2030年全国风电、太阳能发电总装机容量将达到12亿千瓦以上。

 

内蒙古作为我国重要的清洁绿色能源基地,新能源将成为电力装机增量的主体能源。根据《内蒙古自治区国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035年远景目标纲要》,自治区依托丰富的风光资源,提出新能源倍增计划,即到2025年,全区新能源装机占比将超过50%,成为全区电力的主体能源。根据规划,“十四五”期间,自治区将重点在包头、鄂尔多斯、乌兰察布、巴彦淖尔、阿拉善等地建设千万千瓦级新能源基地。内蒙古自治区将成为实现“双碳”目标、构建以新能源为主体的新型电力系统的主战场之一。

 

三、孤寂不再,携手相伴蒙西地区抽水蓄能中长期规划

 

 

随着风电、光伏等新能源电源的倍增式入网,内蒙古电网现有的火电以及抽水蓄能电站在超负荷运行状态下,难以满足电网需求。从2021年上半年运行数据可以看出,蒙西地区弃风率、弃光率较往年有增长趋势,随着新能源大批入网,此种现象还将加剧。为了适应新型电力系统建设和大规模高比例新能源发展需要,内蒙古电网范围内亟需建设一批抽水蓄能电站。通过内蒙古电网电力系统模拟,在已建呼蓄电站120万千瓦的基础上,内蒙古电网2035年至少需要新增抽水蓄能电站装机容量530万千瓦。

 

近日,国家能源局发布《抽水蓄能中长期发展规划(2021-2035年)》(以下简称《规划》),到2030年,抽水蓄能投产总规模达到1.2亿千瓦左右。重点实施项目340个,总装机容量约4.21亿千瓦;储备项目247个,总装机规模约3.05亿千瓦。其中蒙西地区储备抽水蓄能站点7个,总装机容量780万千瓦;重点实施项目3个,总装机容量360万千瓦。截至目前,已有两个重点实施项目开启前期设计工作,进度稍快的乌海抽水蓄能电站最迟2022年核准开工。

 

从《规划》中提出的重点实施项目来看,其装机容量仍难满足电网需求,未来还需待涉及生态红线但经济性优的部分储备站点,在落实相关条件、做好与生态保护红线等环境制约因素避让和衔接后,将其进行开发建设。

 

抽水蓄能电站运行灵活,是电力系统主要的调节电源,对保障电网安全运、促进新能源消纳、构建以新能源为主体的新型电力系统具有重要意义。在“碳达峰、碳中和”目标引领下,积极发展抽水蓄能电站恰逢其时、势在必行。随着发改价格[2021]633号文《关于进一步完善抽水蓄能价格形成机制的意见》的落地,在多重利好政策的催化下,蒙西地区抽水蓄能市场呈现一片繁荣景象。相信在不久的将来,呼蓄电站将不在孤单,内蒙古高原之巅必将出现汪汪清池,与呼蓄一起,携手捍卫内蒙古电网的安全、助力双碳目标的实现!(作者系中国电建集团北京勘测设计研究院有限公司规划发展研究院副室主任赵杰君)

2021年9月28日 09:25
浏览量:50