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4月11日,由浙江省杭州市政府与中国改革报社《能源发展》周刊联合主办的“第四届中国光伏+创新发展论坛”在杭州拉开帷幕。
会上,广东省水利电力规划勘测设计研究院机电分院副总工吴新平进行了《海上抽水蓄能+大型光伏电站+海水淡化,助力沙漠变绿洲》的汇报。吴新平表示:“随着可再生能源造价的不断降低,新能源的大规模发展,风光发电逐步成为电力系统的主要电源,但是由于间隙不稳定等特点,电网需要快速调节手段。”北极星太阳能光伏网、一起光伏APP对大会进行全程直播。
直播专题:第四届中国“光伏+”创新发展论坛
以下为发言实录:
吴新平:各位领导、各位嘉宾、各位代表,上午好!首先,感谢主办方给我这次机会让我们来交流海上抽水蓄能+新能源。
我的汇报分三部分:一是抽水蓄能电站发展近况,二是海水抽水蓄能的机遇与挑战,三是海水抽水蓄能在新能源系统中的作用。
全国抽水蓄能电站发展近况
从1994年国家第一个大型抽水蓄能电站投产以来,到目前为止,总的装机容量超过了3000万千瓦,跃居世界第一,去年年底实现了翻身。现在,在建的项目装机容量也是超过了4300万千瓦,其中也有一些代表性的项目,比如广州等地。
下面,介绍一下广东院在抽水蓄能方面所做的工作。第一个项目,广东抽水蓄能电站;第二个项目,广东徽州抽水蓄能电站;第三个项目,广东情愿抽水蓄能电站。第四个项目,深圳抽水蓄能电站。在建的项目里,有广东阳江海水抽水蓄能电站,福建云霄抽水蓄能电站,安徽桐城抽水蓄能电站。
经过近40年的发展,现在无论是投产、装机还是在建规模,都已经跃升到了世界首位,在这个十字路口,我们抽水蓄能接下来往哪个方向发展?我想除了抽水蓄能自身往更高水平、更大容量去发展以外,在建设水平、质量等方面,自身的这些挖掘以外,消纳清洁能源将逐步会成为抽水蓄能电站的一个新使命,毕竟抽水蓄能是解决气风的有效手段。在消纳清洁能源的过程中,变速机组的出现就变得不可避免,以及配备变速机组的海水蓄能,在我们新能源中将会发挥越来越显著的作用。
(图示)这张表是目前国外变速机组的业绩情况。在这里面没有中国的业绩,所以说在国产化方面,中国是空白的,最大的容量已经到了475,在日本。
海水抽水蓄能的机遇与挑战
电力的储能技术主要分物理、化学和电磁储能,在电磁储能这块,如果考虑运行小时数、充放电次数方面,和抽水蓄能进行比较的话,电磁储能可能会是更高,所以从这方面来比较,抽水蓄能还是具有技术成熟、效率高、规模大、储能周期长、经济好等优点,还是目前最广泛应用的大规模储能技术。我们传统的抽水蓄能,如前面展示的这些图片,都是有两个水库,对淡水资源的依赖也比较大,而海水抽水蓄能可以利用海洋作为上水库或者下水库。
(图示)左边的图片是以海洋作为下水库,应该讲它的设计和我们传统抽水蓄能的设计是比较类似的,只是将海洋变为下库。右边的图片想重点介绍将海洋作为上水库的一个理念,就是德国正在开展研究试验的一个概念设计,它在海底布置了这些混凝土的球体,直径大约是30米。用海洋作为上水库,然后配备了水泵水轮机作为下水库,就是右下角的两个球体。在电力多余的时候,水泵水轮机就可以抽水,消耗电能,把水排回大海,实现储能。反过来,在电网需求的时候,把阀门打开,冲击水泵水轮机,可以实现发电,这是两种相反的设计,但是我想海洋作为上水库这种设计,毕竟它的检修和维护都是在海底,还是比较困难的。应该讲,未来海洋作为下水库的设计,左边这种图片的形式,还是海水抽水蓄能的主流形式。
根据可再生能源发展“十三五”规划,到2020年,可再生能源的装机规模将达到6.8亿千瓦,其中风电达到2.1,光伏达到1.1亿,我们要将研究海水抽水蓄能重点研究方面。(图示)这展示了全国238个潜在的较好资源海水抽水蓄能站点,浙江最多。2017年7月,国家重点研发计划,就是海水抽水蓄能前瞻性技术研究获得正式的立项,这个项目由南方电网公司牵头,和另外14个单位共同开展这项工作。
在工作开展的过程中,我们针对南部海区三个省区,105个优秀站点重新进行了复核,考虑了平均水头、装机、库容,都有代表性的站点,我们选择在珠海,并且它同时又有海上风电、太阳能,这样一起组成一个微网来进行研究。当然,因为新能源的不稳定性,我们海水淡化在小网中又成为一个有利的补充,在这个系统来开展研究,这个课题在2021年才能完成。
海水抽水蓄能在发展过程中还是面临不少的困难和技术挑战:在规划设计方面,日本是1999年就建立了一座试验电站,开展这方面的研究,希腊、德国、爱尔兰也在开展类似的研究,而在我国还没有形成抽水蓄能的选址。在可变速机组方面,国外已经做到了很高的流量,但是我们的国产化还是空白。在联合运行方面,爱尔兰正在开展1500MV级联合运行技术,国内还处在起步阶段。在防污、防腐、防渗方面,虽然在海洋工程方面已经有所研究,有技术储备,但是在环保和长效的矛盾,还需要再去做进一步的研究。在环境评估生态修复方面,我们没有针对性的环境影响评价体系。当然,这些挑战也是有待于我们课题去解决。
海水抽水蓄能在新能源系统中的作用
风电机组的输出功率特征,主要取决于自然风速的几个特点:随机性、间隙性、季节性、反调控性。在不同天气条件下,光伏出力特性差异也很大。(图示)晴天天气下,曲线平滑,比较少有波动;在多云天气下,出力曲线出现高频波动;在阴天天气下,波动较多云天气要小;在雨雪天气下,出力可能出现较大幅度波动。因此,综合看,无论是风电还是光伏,出力的不稳定性,都给电网的稳定带来一定的考验。
随着可再生能源不断发展,随着国家经济结构转型,对供电质量有越来越高的要求,特别是长三角、京津冀、粤港澳大湾区,变速机组在新能源中的作用会变得越来越突出,主要表现在四个方面:第一,通过自动频率控制来提高电网频率调节精度。第二,更快的响应速度和更宽的调节范围。第三,解决大规模新能源并网带来的频率不稳定问题。第四,通过改变输入功率,抑制网频波动。
随着可再生能源造价的不断降低,新能源的大规模发展,风光发电逐步成为电力系统的主要电源,但是由于间隙不稳定等特点,电网需要快速调节手段。能源输出在时间分布上的不均匀性,电网又需要大容量的储能手段,海水抽水蓄能就是实现电网快速调节和大容量储能的一个有效手段,它对沿海地区和海岛消纳大规模的新能源,对支撑海洋资源的开发,将会具有重要的意义。
以上是我的汇报,谢谢!
(发言为一起光伏APP根据速记整理,未经本人审核)
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