國家電網(wǎng)-電力行業(yè)：我國抽水蓄能開發(fā)情況及儲能支撐新型電力系統(tǒng)構(gòu)建的認(rèn)識與思考

我國抽水蓄能開發(fā)情況及儲能支撐新型電力系統(tǒng)構(gòu)建的認(rèn)識與思考2023年5月23國家電網(wǎng)有限公司抽水儲能放水發(fā)電生產(chǎn)電能水輪機(jī)下水庫水體水體位能利用水體位能-電能-上水庫(一)抽水蓄能概述發(fā)展理念隨著電力系統(tǒng)升級發(fā)展而迭代演化。促進(jìn)新能源大規(guī)模開發(fā)利用保障特高壓電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行改善電能質(zhì)量、黑啟動(dòng)、事故應(yīng)急電源調(diào)節(jié)負(fù)荷峰谷差配合大型核5(一)抽水蓄能概述·低價(jià)值能源轉(zhuǎn)換成高價(jià)值能源·優(yōu)化系統(tǒng)能源資源的利用·產(chǎn)生比他消耗的能源多得多的經(jīng)濟(jì)價(jià)值·具有發(fā)電、儲能、調(diào)相機(jī)等多種運(yùn)行工況的同步機(jī)靈活調(diào)節(jié)電源·對地形、地質(zhì)、水源等要求較高，優(yōu)良站址有限，優(yōu)質(zhì)站址資源本身是稀缺資源(一)抽水蓄能概述球閥油系統(tǒng)繼電保護(hù)直流系統(tǒng)67(一)抽水蓄能概述經(jīng)過多年發(fā)展，國內(nèi)在抽水蓄能工程勘察設(shè)計(jì)施工、成套設(shè)備設(shè)計(jì)制造及電站運(yùn)1968年河北崗南混合抽水蓄能蒲石河，4×300MW仙游，4×300MW溧陽，6×250MW(一)抽水蓄能概述抽水調(diào)相P0-SCP表示暫態(tài)發(fā)電旋背重背拖線路充電oa-scr發(fā)電序號單機(jī)工況轉(zhuǎn)換時(shí)間(秒)靜止→發(fā)電滿載1靜止→發(fā)電空載發(fā)電空載→發(fā)電滿載2發(fā)電空載→靜止3發(fā)電滿載→靜止發(fā)電滿載→發(fā)電空載4靜止→滿載抽水(SFC)5滿載抽水→靜止?jié)M載抽水→滿載發(fā)電(正常)滿載抽水→滿載發(fā)電(急轉(zhuǎn))81.開發(fā)條件1.開發(fā)條件合理距高比(一般在2-10之間為宜)5.水源條件·補(bǔ)充運(yùn)行期蒸發(fā)、滲漏等損失水量(二)抽水蓄能開發(fā)引水調(diào)壓室引水調(diào)壓室死水位主廠房發(fā)電項(xiàng)目啟動(dòng)項(xiàng)目開工項(xiàng)目核準(zhǔn)主體開工安裝交面項(xiàng)目啟動(dòng)項(xiàng)目開工項(xiàng)目核準(zhǔn)主體開工安裝交面全面投產(chǎn)首機(jī)投產(chǎn)總開發(fā)周期在9-10年。工程建設(shè)期(72-78個(gè)月)(二)抽水蓄能開發(fā)3.電站布置(豐寧)2#出線下平洞2#出線下平洞3.電站布置(豐寧)1#出線下平洞1#尾閘交通洞上層排水廊道副房下層排水廊道2#尾閘交通洞2#尾閘交通洞(二)抽水蓄能開發(fā)4.秉持七個(gè)開發(fā)原則&防止兩個(gè)錯(cuò)誤認(rèn)識只要有落差就可以建設(shè)抽水蓄能把抽水蓄能納入?yún)^(qū)域、省級電力發(fā)展只要有落差就可以建設(shè)抽水蓄能規(guī)劃的電力電量平衡分析(三)抽水蓄能發(fā)展情況國家能源局《抽水蓄能中長期發(fā)展規(guī)劃(2021-2035年)》。重點(diǎn)實(shí)施項(xiàng)目庫：4.21億千瓦；儲備項(xiàng)目庫：3.05億千瓦。健全完善抽水蓄能發(fā)展政策體系，加快建設(shè)一批抽水蓄能項(xiàng)目。2025年全國抽蓄投產(chǎn)規(guī)模達(dá)全國抽蓄投產(chǎn)規(guī)模達(dá)(三)抽水蓄能發(fā)展情況2021年《關(guān)于進(jìn)一步完善抽水蓄能價(jià)格形成機(jī)制的意見》(發(fā)改價(jià)格〔2021〕633號)國家電網(wǎng)有限公司明確了現(xiàn)階段抽水蓄能繼續(xù)堅(jiān)持兩部制電價(jià)，將容19年《輸配電抽水蓄能電站相關(guān)成本費(fèi)用不得計(jì)入輸配電定價(jià)成本。2016年《省級電網(wǎng)輸西電價(jià)定價(jià)辦法(試行)》抽水蓄能電站資產(chǎn)不得納入輸配電價(jià)核定中可計(jì)提2016年《省級電網(wǎng)輸西電價(jià)定價(jià)辦法(試行)》發(fā)改價(jià)格〔2014〕1763號電力市場形成前，抽水蓄能電站實(shí)行兩部制電價(jià)。容量電費(fèi)和抽發(fā)損耗納入當(dāng)?shù)厥〖夒娋W(wǎng)(或區(qū)域電網(wǎng))運(yùn)行費(fèi)用統(tǒng)一核算，并作為銷售電價(jià)調(diào)整因素統(tǒng)籌考慮。發(fā)改價(jià)格〔2014〕1763號發(fā)改能源[2004]71號發(fā)改能源〔2004〕71號后新建抽水蓄能電站，由電網(wǎng)企業(yè)全資建設(shè)，不再單獨(dú)核定電價(jià)，運(yùn)營費(fèi)用納入電網(wǎng)運(yùn)行費(fèi)用統(tǒng)一核定。發(fā)改能源〔2004〕71號文件前審批但未定價(jià)的抽水蓄能電站，作為遺留問題由電網(wǎng)企業(yè)租賃經(jīng)營，租賃費(fèi)由電網(wǎng)企業(yè)消化50%,發(fā)電企業(yè)和用戶各承擔(dān)25%。2004年之前抽水蓄能電站投資主體多元，單獨(dú)核定電價(jià)，作為獨(dú)立電廠運(yùn)營，運(yùn)營費(fèi)用通過上網(wǎng)和銷售電價(jià)傳導(dǎo)給用戶。累計(jì)開發(fā)規(guī)模(億千瓦)(三)抽水蓄能發(fā)展情況累計(jì)開發(fā)規(guī)模(億千瓦)0累計(jì)在運(yùn)在建(含新核準(zhǔn))規(guī)模(三)抽水蓄能發(fā)展情況截至2022年底，中國已投運(yùn)儲能總裝機(jī)5409萬千瓦。抽水蓄能總裝機(jī)4539萬干瓦，占比最高，達(dá)83.9%。新型儲能總裝機(jī)870萬干瓦，繼續(xù)保持高增長(同比110%);新型儲能中以鋰電822萬千瓦國網(wǎng)公司是抽水蓄能行業(yè)的主力軍和排頭兵，在運(yùn)在建電站62座、7789萬千瓦。類別(個(gè))(萬千瓦)在運(yùn)電站在建電站核準(zhǔn)待開工項(xiàng)目6合計(jì)口抽蓄機(jī)組利用小時(shí)數(shù)在2500-3200小時(shí)區(qū)間，效率≥75%。口冬高峰主要滿足“大風(fēng)期”"供暖期”系統(tǒng)調(diào)節(jié)需求，夏高峰主要滿足迎峰度(四)抽水蓄能運(yùn)行情況日內(nèi)看，呈現(xiàn)“兩抽兩發(fā)”模式。(四)抽水蓄能運(yùn)行情況間間(五)國外新能源與儲能優(yōu)化運(yùn)行午間“凈負(fù)荷”為0。儲能功率與負(fù)荷比值最大在10%左右。儲能高度匹配凈負(fù)荷曲線運(yùn)行。(六)需要研究的問題用規(guī)則·研究抽水蓄能在"保安全”、"保供應(yīng)"、山四(六)需要研究的問題山四2.創(chuàng)新抽蓄在系統(tǒng)安全防御體系中的作用2.創(chuàng)新抽蓄在系統(tǒng)安全防御體系中的作用研究提升和發(fā)揮抽水蓄能機(jī)組的調(diào)相功能，支撐電壓穩(wěn)定研究利用抽水蓄能機(jī)組的切泵安全經(jīng)濟(jì)等特性，支撐系統(tǒng)大功率缺失情況下頻率穩(wěn)定研究利用抽水蓄能機(jī)組提升系統(tǒng)慣量水平研究數(shù)字化控制手段，快速參與系統(tǒng)控制調(diào)節(jié)發(fā)電電動(dòng)機(jī)水泵水輪機(jī)(六)需要重點(diǎn)研究的問題發(fā)電電動(dòng)機(jī)水泵水輪機(jī)實(shí)現(xiàn)交流勵(lì)磁變速抽蓄機(jī)組自主化工程應(yīng)用。水泵水輪機(jī)水輪機(jī)(一)我國電力工業(yè)變革和發(fā)展我國電力工業(yè)的變革發(fā)展與社會經(jīng)濟(jì)的變革發(fā)展緊密交織，歷經(jīng)多個(gè)發(fā)展階段，在全球能源轉(zhuǎn)型背景下的新發(fā)展階段，注重風(fēng)電、太陽能發(fā)電等清潔能源發(fā)展成發(fā)電裝機(jī)容量電網(wǎng)規(guī)模遠(yuǎn)距離輸電能力特點(diǎn)重點(diǎn)第一階段：1949-1978年小機(jī)組、低電壓、城市電網(wǎng)/孤立電網(wǎng)解決有無的問題第二階段：1978-2000年大機(jī)組、高電壓、區(qū)域電網(wǎng)提升效率、可靠性；擴(kuò)大規(guī)模第三階段：2000-2012年大基地、特高壓、全國互聯(lián)電網(wǎng)大范圍優(yōu)化配置資源第四階段：2012年以來大基地、特高壓、全國互聯(lián)電網(wǎng)+新元素：新能源、儲能可持續(xù)發(fā)展(二)新能源持續(xù)快速發(fā)展截至2022年底，國網(wǎng)公司經(jīng)營區(qū)新能源裝機(jī)達(dá)6.39億千瓦(占全國的84.2%)光伏、風(fēng)電已分別成為裝機(jī)第二、第三大電源。2022年新能源發(fā)電量占比達(dá)到15.1%。20122013201420152016201720182“不可能三角”是能源電力新的發(fā)展階段和發(fā)展理念下的新課題?！安豢赡苋恰钡姆€(wěn)定狀況主要取決于主力電源特性，核心是高比例新能源電力新課題新階段新理念新課題新階段新理念碳達(dá)峰碳中和非化石能源深去提升日標(biāo)2021年能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)將持續(xù)快速提升新能源裝機(jī)占比(2022)·公司經(jīng)營區(qū)：31.6%·>60%:1個(gè)省級電網(wǎng)·50%~60%:2個(gè)省級電網(wǎng)·30%~50%:12個(gè)省級電網(wǎng)風(fēng)光資源豐富>依靠新能源躍升式發(fā)展01跟蹤匹配用電負(fù)荷能力弱02頻率電壓調(diào)節(jié)和支撐能力下降性?體承擔(dān)調(diào)蓄任務(wù)。1源網(wǎng)荷儲“四環(huán)節(jié)”儲源荷引入儲能環(huán)節(jié)生產(chǎn)輸配源網(wǎng)荷“三環(huán)節(jié)”源荷傳統(tǒng)電力系統(tǒng)：電力調(diào)蓄和生產(chǎn)任務(wù)主要由單一主體(電源測)承擔(dān)。34快速演進(jìn)(四)儲能助力能源轉(zhuǎn)型+供應(yīng)安全快速演進(jìn)源網(wǎng)荷儲“四環(huán)節(jié)”荷+儲系統(tǒng)兩大目標(biāo)+儲能兩大關(guān)鍵+系統(tǒng)兩大目標(biāo)+能源轉(zhuǎn)型經(jīng)濟(jì)合理能源轉(zhuǎn)型源網(wǎng)荷“三環(huán)節(jié)”需要實(shí)現(xiàn)構(gòu)建新型電力系統(tǒng)重點(diǎn)關(guān)注(五)對新型電力系統(tǒng)構(gòu)建的思考構(gòu)建新型電力系統(tǒng)重點(diǎn)關(guān)注01系統(tǒng)建設(shè)聚焦”一個(gè)增強(qiáng)“02機(jī)制建設(shè)聚焦”兩個(gè)適應(yīng)"1U3儲能發(fā)展聚焦”三個(gè)突破"(五)對新型電力系統(tǒng)構(gòu)建的思考-一個(gè)增強(qiáng)·合理的電源結(jié)構(gòu)·合理的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)方式安排·充足的有功和無功備用電源措施速解列、低頻/低壓減頻率調(diào)節(jié)支撐能力電壓調(diào)節(jié)支撐能力頻率調(diào)節(jié)支撐能力電壓調(diào)節(jié)支撐能力擾動(dòng)增加與抗擾動(dòng)能力下降之間的矛盾，需要增強(qiáng)對擾動(dòng)處置能力，核心是保持內(nèi)在”強(qiáng)度”+豐富應(yīng)對”工具”?！笔切滦碗娏ο到y(tǒng)的必然選擇。多元調(diào)節(jié)支撐體系發(fā)展重點(diǎn)：儲能、構(gòu)網(wǎng)型電力電子技術(shù)、調(diào)相機(jī)、可控負(fù)荷。保持內(nèi)在“強(qiáng)度”豐富應(yīng)對“工具”合理的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量水平合理的短路容量水平有功電源備用容量無功電源備用容量(五)對新型電力系統(tǒng)構(gòu)建的思考-兩個(gè)適應(yīng)方式安排：校核支撐性設(shè)備的開機(jī)水平，保持合理”強(qiáng)度”;校核調(diào)節(jié)性設(shè)備的備用水平,預(yù)留控制”工具”。實(shí)時(shí)運(yùn)行：分析在線化、決策智能化、執(zhí)行自動(dòng)化，以應(yīng)對高度不確目標(biāo)函數(shù)、約束條件發(fā)生深刻變化，需要新型調(diào)度運(yùn)行機(jī)制。新能源發(fā)電預(yù)測負(fù)荷預(yù)測時(shí)序負(fù)荷預(yù)測時(shí)序(五)對新型電力系統(tǒng)構(gòu)建的思考-兩個(gè)適應(yīng)豐富完善電力市場尤其是輔助服務(wù)市場交易機(jī)制，擴(kuò)大輔助服務(wù)市場規(guī)模，為儲場輔助1調(diào)頻慣量儲能(五)對新型電力系統(tǒng)