對(duì)配套風(fēng)電開發(fā)的抽水蓄能電站發(fā)展的若干問(wèn)題分析

摘 要:提出有關(guān)實(shí)施抽水蓄能電站滾動(dòng)規(guī)劃調(diào)整、節(jié)水設(shè)計(jì)和重視選址等思路;研究與風(fēng)電配套抽水蓄能電站調(diào)峰運(yùn)行應(yīng)關(guān)注的若干問(wèn)題;探討抽水蓄能電站的有關(guān)投資和經(jīng)營(yíng)管理制度政策的改進(jìn)方式。

關(guān)鍵詞:電力規(guī)劃風(fēng)電基地抽水蓄能電站配套電源調(diào)峰清潔發(fā)展

中圖分類號(hào):TM7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1674-098X(2012)06(a)-0070-02

我國(guó)政府明確提出了爭(zhēng)取到2020年我國(guó)非化石能源消費(fèi)占一次能源消費(fèi)的比重達(dá)到15%左右、單位GDP二氧化碳排放比2005年下降40%～45%的目標(biāo),為此,國(guó)家確定了新疆哈密、甘肅酒泉、河北、吉林、江蘇沿海、蒙東、蒙西、山東等8個(gè)千萬(wàn)千瓦級(jí)風(fēng)電集中開發(fā)基地。隨著我國(guó)風(fēng)電的大規(guī)模開發(fā)和快速發(fā)展,受風(fēng)電間歇性和不穩(wěn)定性影響,急需規(guī)劃建設(shè)一定容量與風(fēng)電配套的調(diào)峰電源,提高電網(wǎng)對(duì)風(fēng)電的消納程度,綜合技術(shù)及經(jīng)濟(jì)性比較看,現(xiàn)階段抽水蓄能電站是與風(fēng)電配套的調(diào)峰電源的最好選擇[1]。為促進(jìn)風(fēng)電開發(fā),推動(dòng)與風(fēng)電配套抽水蓄能電站發(fā)展,對(duì)影響目前抽水蓄能電站發(fā)展的一些較為重要的問(wèn)題,有必要加以深入分析并研究提出相應(yīng)解決措施。

1 對(duì)規(guī)劃設(shè)計(jì)方面若干問(wèn)題的分析

與風(fēng)電配套的調(diào)峰抽水蓄能電站,在規(guī)劃設(shè)計(jì)上,首先要從更好滿足風(fēng)電開發(fā)要求出發(fā),實(shí)施對(duì)抽水蓄能電站容量建設(shè)規(guī)劃的滾動(dòng)調(diào)整;同時(shí)要認(rèn)識(shí)自然環(huán)境條件對(duì)抽水蓄能電站建設(shè)的制約,考慮對(duì)電站運(yùn)行進(jìn)行節(jié)水設(shè)計(jì);還應(yīng)圍繞我國(guó)大風(fēng)電基地開發(fā)要求做好抽水蓄能電站站址儲(chǔ)備和促進(jìn)抽水蓄能電站技術(shù)研發(fā)創(chuàng)新[2]。基于以上思路,提出如下在設(shè)計(jì)階段應(yīng)考慮的問(wèn)題:

一是對(duì)與風(fēng)電基地配套的抽水蓄能電站應(yīng)實(shí)施滾動(dòng)規(guī)劃。近期我國(guó)有關(guān)研究機(jī)構(gòu)已初步提出了到2020年配合風(fēng)電基地開發(fā)的抽水蓄能電站合理比例,但考慮我國(guó)風(fēng)電發(fā)展較快,需要配套建設(shè)的抽水蓄能電站容量和投資規(guī)模大,實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)合理開發(fā)風(fēng)電要重視對(duì)配套抽水蓄能電站的滾動(dòng)規(guī)劃研究;一是要考慮各風(fēng)電基地風(fēng)機(jī)容量增長(zhǎng)、所在電網(wǎng)的電源結(jié)構(gòu)變化等情況,調(diào)整確定不同年份與不同風(fēng)電基地配套的抽水蓄能電站規(guī)劃發(fā)展容量;二是我國(guó)大規(guī)模開發(fā)的風(fēng)電,要逐步融入大電網(wǎng)平衡,隨電網(wǎng)輸電能力和聯(lián)網(wǎng)范圍的擴(kuò)大,風(fēng)電將逐步實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離外送和消納范圍的擴(kuò)大,考慮實(shí)際平衡范圍的變化,對(duì)不同年份需要配套的抽水蓄能電站規(guī)劃容量也會(huì)有較大的調(diào)整;三是一些大風(fēng)電基地如新疆哈密、甘肅酒泉、蒙西、蒙東等所在電網(wǎng)負(fù)荷水平低、系統(tǒng)規(guī)模小,就地消納風(fēng)電的能力十分有限,伴隨風(fēng)電快速發(fā)展的規(guī)模保持配置合理適度的抽水蓄能電站容量,對(duì)促進(jìn)風(fēng)電有序開發(fā)以及合理消納具有重要意義,實(shí)行滾動(dòng)規(guī)劃研究,有利于保證抽水蓄能電站容量配置的科學(xué)化和合理化,是科學(xué)化開發(fā)大型風(fēng)電基地的必然要求。

二是針對(duì)西北部地區(qū)干旱缺水環(huán)境,應(yīng)開展抽水蓄能電站節(jié)水研究設(shè)計(jì)。我國(guó)西北及內(nèi)蒙古地區(qū)風(fēng)資源儲(chǔ)量豐富,但氣候條件干旱缺水,年蒸發(fā)量較大,如新疆地區(qū)測(cè)算的年蒸發(fā)量1000～1700mm之間,內(nèi)蒙古地區(qū)年蒸發(fā)量大部分地區(qū)都高于l200毫米,選擇抽水蓄能電站作為與風(fēng)電配套調(diào)峰電源,自然環(huán)境中水資源不足是重要的制約影響因素。由于電站抽水發(fā)電過(guò)程是水的循環(huán)利用,抽水蓄能電站上、下庫(kù)的庫(kù)容相對(duì)常規(guī)水電要小得多,一般在1000萬(wàn)m3左右或更小。以平均庫(kù)深20m,年凈蒸發(fā)量l000毫米計(jì)算,1000萬(wàn)m3的上下兩庫(kù),年需補(bǔ)充的蒸發(fā)損失水量100萬(wàn)m3,針對(duì)西部地區(qū)的氣候特點(diǎn),應(yīng)在電站設(shè)計(jì)上考慮水源的充足補(bǔ)給,對(duì)于水源補(bǔ)給困難電站要從多方面研究電站節(jié)水設(shè)計(jì),如實(shí)施上下庫(kù)體的的防滲漏設(shè)計(jì)、在有條件的站址加大水庫(kù)蓄水深度以減少水面蒸發(fā)面積、對(duì)年蒸發(fā)量大而水面面積較小的水庫(kù)可借鑒我國(guó)新疆地區(qū)發(fā)明的坎兒井保水方法原理,研究可實(shí)現(xiàn)水面封閉的防蒸發(fā)設(shè)計(jì),通過(guò)節(jié)水設(shè)計(jì)減少抽水蓄能電站水量利用損失,突破干旱缺水地區(qū)對(duì)抽水蓄能電站建設(shè)的限制,使抽水蓄能電站發(fā)揮出與風(fēng)電配套電源作用,更好促進(jìn)西北部干旱地區(qū)風(fēng)電資源的開發(fā)和利用。

三是應(yīng)圍繞我國(guó)已規(guī)劃的8個(gè)千萬(wàn)kW級(jí)風(fēng)電基地開發(fā),作好配套抽水蓄能電站的規(guī)劃選址和推進(jìn)抽水蓄能電站關(guān)鍵設(shè)備技術(shù)的研發(fā)。一是應(yīng)重視電站的選址工作。在千萬(wàn)kW級(jí)風(fēng)電基地省(區(qū))內(nèi),作好抽水蓄能電站可選站址的勘測(cè)和普查,摸請(qǐng)電站資源基礎(chǔ)情況,為后續(xù)風(fēng)電開發(fā)儲(chǔ)備更多抽水蓄能電站站址資源;二是加大對(duì)抽水蓄能電站機(jī)組設(shè)備的研發(fā)投入。目前抽水蓄能電站具有向高水頭(600～800m)、大容量(>300MW)的機(jī)組技術(shù)發(fā)展的趨勢(shì),我國(guó)應(yīng)抓住目前風(fēng)電開發(fā)需要配套建設(shè)大量抽水蓄能電站的機(jī)遇,在做好引進(jìn)技術(shù)、消化吸收的同時(shí),在機(jī)組水力和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、可變速蓄能、設(shè)備系統(tǒng)連接和整組等關(guān)鍵技術(shù)方面,加大研發(fā)資金投入支持,實(shí)行技術(shù)攻關(guān)招標(biāo),激勵(lì)國(guó)內(nèi)企業(yè)開展相關(guān)技術(shù)設(shè)計(jì)和研發(fā)創(chuàng)新,縮小我國(guó)與技術(shù)先進(jìn)國(guó)家的差距并實(shí)現(xiàn)技術(shù)突破,通過(guò)技術(shù)創(chuàng)新進(jìn)一步提高機(jī)組抽水發(fā)電能效轉(zhuǎn)換系數(shù),降低建設(shè)造價(jià)。

2 對(duì)抽水蓄能電站運(yùn)行方式相關(guān)問(wèn)題的分析

抽水蓄能電站與風(fēng)電配套進(jìn)行調(diào)峰運(yùn)行,既要考慮風(fēng)電特點(diǎn),也要兼顧抽水蓄能電站運(yùn)行特性。這種配套運(yùn)行方式是在電網(wǎng)系統(tǒng)內(nèi)進(jìn)行的,因此,還要加入對(duì)具體電網(wǎng)內(nèi)電源結(jié)構(gòu)、負(fù)荷過(guò)程、電網(wǎng)輸電能力、聯(lián)網(wǎng)范圍等因素的影響,運(yùn)行方式較為復(fù)雜?？紤]我國(guó)幾個(gè)規(guī)劃中的大型風(fēng)電基地將陸續(xù)建成,風(fēng)電的合理消納方式是影響風(fēng)電開發(fā)效益的重要環(huán)節(jié),具有緊迫性,因此,有必要在現(xiàn)階段著手開展此項(xiàng)研究工作。搞好抽水蓄能電站與風(fēng)電配套的調(diào)峰運(yùn)行,應(yīng)從分析風(fēng)電特性出發(fā)作好基礎(chǔ)風(fēng)速測(cè)量和數(shù)據(jù)收集工作,發(fā)揮和組織多個(gè)研究單位的專業(yè)力量,開展合作研究,同時(shí),要與實(shí)際應(yīng)用緊密結(jié)合,在不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)中提高調(diào)度運(yùn)行水平。應(yīng)關(guān)注以下幾項(xiàng)工作。

一是要收集盡可能豐富的風(fēng)電基地風(fēng)速數(shù)據(jù)。風(fēng)速是隨時(shí)間變化的,并與高程關(guān)系密切,風(fēng)機(jī)發(fā)電出力與風(fēng)速具有一定的函數(shù)關(guān)系,隨著風(fēng)電開發(fā)技術(shù)的進(jìn)步,風(fēng)機(jī)有向高空逐步發(fā)展的趨勢(shì)。受過(guò)去需求不足和測(cè)量技術(shù)手段限制,目前所掌握的風(fēng)電基地的風(fēng)速資料往往歷史年限不長(zhǎng),高空風(fēng)速數(shù)據(jù)較為缺乏,為有效利用風(fēng)能資源,把握風(fēng)電分布規(guī)律,應(yīng)重視對(duì)規(guī)劃建設(shè)的風(fēng)電基地風(fēng)速的測(cè)量和數(shù)據(jù)資料收集工作。風(fēng)電開發(fā)企業(yè)要與氣象監(jiān)測(cè)部門建立聯(lián)系,在風(fēng)資源豐富的重點(diǎn)區(qū)域,合理布控測(cè)點(diǎn)和設(shè)置測(cè)量取樣周期;對(duì)高空風(fēng)速的測(cè)量,要支持開展自動(dòng)測(cè)量技術(shù)和系統(tǒng)的相關(guān)研究。從研究抽水蓄能電站與風(fēng)電配套調(diào)峰運(yùn)行方式看,通過(guò)分析掌握詳實(shí)風(fēng)速數(shù)據(jù),可以預(yù)測(cè)把握風(fēng)電基地偏長(zhǎng)期風(fēng)力發(fā)電過(guò)程,為協(xié)調(diào)與風(fēng)電配套抽水蓄能電站同電網(wǎng)的關(guān)系,開展風(fēng)電資源在電網(wǎng)內(nèi)的長(zhǎng)期合理消納方式相關(guān)研究提供可靠的數(shù)據(jù)支撐。

二是應(yīng)組織多個(gè)單位開展聯(lián)合研究。與風(fēng)電配套的抽水蓄能電站在電網(wǎng)內(nèi)的運(yùn)行方式,隨風(fēng)電基地的陸續(xù)建成和快速發(fā)展,相應(yīng)研究任務(wù)面臨著緊迫性,制定其合理運(yùn)行方式既具有較大效益潛力,也面臨較大技術(shù)難度,為適應(yīng)我國(guó)電網(wǎng)的發(fā)展特點(diǎn),吸納利用國(guó)內(nèi)外已有的先進(jìn)調(diào)度運(yùn)行技術(shù),最終形成智能化的應(yīng)用成果,在起步階段,應(yīng)將研究工作作為一個(gè)系統(tǒng)工程進(jìn)行管理。調(diào)峰運(yùn)行在技術(shù)上綜合了電力系統(tǒng)內(nèi)多個(gè)專業(yè)領(lǐng)域的知識(shí),因此在管理上,可采用“一家牽頭,多家承擔(dān)”的合作模式開展研究?？蛇x擇與調(diào)度運(yùn)行部門聯(lián)系密切的研究機(jī)構(gòu)作為牽頭單位,負(fù)責(zé)頂層設(shè)計(jì)和謀劃整體研究安排,從發(fā)揮多家研究單位專業(yè)特長(zhǎng)出發(fā),通過(guò)技術(shù)招標(biāo)等激勵(lì)形式,發(fā)現(xiàn)和選擇技術(shù)最適合的合作單位參與承擔(dān)研究。研究進(jìn)程可由牽頭機(jī)構(gòu)進(jìn)行監(jiān)督和統(tǒng)籌協(xié)調(diào),遵循由易到難的原則逐步開展,以更好地解決大規(guī)模間歇式電源在電網(wǎng)內(nèi)運(yùn)行面臨的有關(guān)技術(shù)難題,保證電網(wǎng)消納風(fēng)電的順利實(shí)現(xiàn)。

三是探索采用“運(yùn)行方式后分析”,不斷提高抽水蓄能電站與風(fēng)電配套的調(diào)峰運(yùn)行水平。一定模式的運(yùn)行方式投入實(shí)際應(yīng)用后,可能在一些環(huán)節(jié)由于解決方式過(guò)于簡(jiǎn)化,或?qū)嶋H情況發(fā)生調(diào)整,不斷暴露出一些問(wèn)題需要解決?！斑\(yùn)行方式后分析”是對(duì)已采用的運(yùn)行模式的實(shí)際效果進(jìn)行檢驗(yàn)和評(píng)價(jià),挖掘存在的問(wèn)題,總結(jié)運(yùn)行規(guī)律的一種研究方法。對(duì)現(xiàn)階段已建成的風(fēng)電開發(fā)項(xiàng)目,可采用“運(yùn)行方式后分析”方法不斷循環(huán)改進(jìn)配套調(diào)峰運(yùn)行效果。開展與風(fēng)電配套的抽水蓄能電站“運(yùn)行方式后分析”,需要建立一種修正機(jī)制,其中包括:調(diào)度運(yùn)行部門需要對(duì)調(diào)度信息進(jìn)行必要的披露,由專門研究機(jī)構(gòu)收集各方提出的改進(jìn)建議,根據(jù)存在的問(wèn)題研究制定解決方案,將措施反饋到調(diào)度等相關(guān)部門,并實(shí)行定期修正調(diào)度方式的制度。

3 抽水蓄能電站的投資和經(jīng)營(yíng)管理

近年來(lái),一些地區(qū)風(fēng)電場(chǎng)建成后出現(xiàn)了“發(fā)得出,送不上”的局面,入網(wǎng)難,入網(wǎng)率低造成了風(fēng)電資源的棄風(fēng)損失。分析原因,除電網(wǎng)外送輸電規(guī)模不足因素外,也與目前抽水蓄能電站建設(shè)規(guī)模相對(duì)滯后,在投資和經(jīng)營(yíng)管理上缺乏可操作的政策制度有關(guān)。國(guó)家發(fā)改委對(duì)抽水蓄能電站的建設(shè)管理先后出臺(tái)了《國(guó)家發(fā)展改革委關(guān)于抽水蓄能電站建設(shè)管理有關(guān)問(wèn)題的通知》(發(fā)改能源[2004]71號(hào))和《關(guān)于桐柏、泰安抽水蓄能電站電價(jià)問(wèn)題的通知》(發(fā)改價(jià)格[2007] 1517號(hào)),對(duì)規(guī)范抽水蓄能電站有序化建設(shè)、促進(jìn)資源優(yōu)化配置和避免重復(fù)建設(shè)起到了重要規(guī)范作用。在風(fēng)電等新能源大規(guī)模開發(fā)背景下,抽水蓄能電站又面臨著新的發(fā)展機(jī)遇,從促進(jìn)風(fēng)電開發(fā)的目標(biāo)看,有必要對(duì)現(xiàn)行抽水蓄能電站建設(shè)投資和經(jīng)營(yíng)管理制度進(jìn)行梳理和完善。

一是以有利于促進(jìn)風(fēng)電開發(fā)為標(biāo)準(zhǔn),選擇與風(fēng)電配套的抽水蓄能電站投資主體構(gòu)成模式。一些研究顯示,風(fēng)電與抽水蓄能電站配套容量比例約為1:0.25[3],按照2020年建成2億kW風(fēng)電計(jì)算,需要2500萬(wàn)kW的抽水蓄能電站與之配套。保證吸引足夠建設(shè)資金來(lái)滿足配套抽水蓄能電站大規(guī)模發(fā)展將成為未來(lái)管理的重要任務(wù)?？紤]多方參與對(duì)減少未來(lái)市場(chǎng)風(fēng)險(xiǎn)的影響、控制有序發(fā)展、協(xié)調(diào)與電站所在的地方關(guān)系等,相對(duì)電網(wǎng)作為單一投資主體模式,由電網(wǎng)、風(fēng)電企業(yè)和地方投資形成的多元投資模式,更有利于推動(dòng)抽水蓄能電站建設(shè),體現(xiàn)了電站建設(shè)為風(fēng)電開發(fā)服務(wù)的大方向。同時(shí),多元投資模式在保證資金來(lái)源、維護(hù)有序發(fā)展、滿足合理建設(shè)規(guī)模、創(chuàng)造良好投資環(huán)境上更具優(yōu)勢(shì)。借鑒現(xiàn)有政策的有效管理因素,現(xiàn)階段可考慮采用“電網(wǎng)控股,多元投資”的投資結(jié)構(gòu)政策模式,促進(jìn)抽水蓄能電站與風(fēng)電的發(fā)展。

二是抽水蓄能電站建設(shè)作為與風(fēng)電開發(fā)配套調(diào)峰的重要環(huán)節(jié),應(yīng)納入補(bǔ)貼政策范圍。為鼓勵(lì)風(fēng)電新能源開發(fā),國(guó)家發(fā)改委先后頒布了《可再生能源發(fā)電價(jià)格和費(fèi)用分?jǐn)偣芾碓囆修k法》(發(fā)改價(jià)格[2006]7號(hào))和《可再生能源電價(jià)附加收入調(diào)配暫行辦法》(發(fā)改價(jià)格[2007]44號(hào)),明確了對(duì)風(fēng)電發(fā)電成本和風(fēng)電接入電網(wǎng)費(fèi)用的補(bǔ)償政策。2009年,發(fā)改委又發(fā)布了《關(guān)于完善風(fēng)力發(fā)電上網(wǎng)電價(jià)政策的通知》(發(fā)改價(jià)格[2009]1906號(hào)),按風(fēng)能資源狀況和工程建設(shè)條件在全國(guó)規(guī)定了四類風(fēng)能資源區(qū),針對(duì)四類風(fēng)能資源區(qū)分別設(shè)定了風(fēng)電標(biāo)桿上網(wǎng)電價(jià),發(fā)電成本補(bǔ)貼額度按當(dāng)?shù)仫L(fēng)電標(biāo)桿上網(wǎng)電價(jià)與燃煤脫硫機(jī)組標(biāo)桿上網(wǎng)電價(jià)的差額確定。風(fēng)電場(chǎng)發(fā)電、配套調(diào)峰電源建設(shè)、接入電網(wǎng)消納是實(shí)現(xiàn)風(fēng)電開發(fā)的3個(gè)重要環(huán)節(jié),抽水蓄能電站作為與風(fēng)電配套的調(diào)峰電源,建設(shè)開發(fā)成本應(yīng)納入可再生能源開發(fā)的整體政策體系獲得補(bǔ)償,補(bǔ)償額度應(yīng)按合理補(bǔ)償成本、合理收益、合理稅賦的原則測(cè)算確定[4]。在現(xiàn)階段風(fēng)電發(fā)電成本高于電網(wǎng)火電脫硫標(biāo)桿上網(wǎng)電價(jià)下,對(duì)與風(fēng)電配套的抽水蓄能電站,成本應(yīng)通過(guò)一定的經(jīng)濟(jì)測(cè)算劃分為兩類:一類是配合風(fēng)電的調(diào)峰運(yùn)行成本,另一類是其他配合電網(wǎng)運(yùn)行的成本。對(duì)于配合風(fēng)電的調(diào)峰運(yùn)行成本應(yīng)按可再生能源發(fā)電費(fèi)用分?jǐn)傓k法原則,在全國(guó)銷售電量范圍內(nèi)通過(guò)調(diào)整銷售電價(jià)實(shí)現(xiàn)對(duì)應(yīng)成本全額補(bǔ)償[5];對(duì)于其他配合電網(wǎng)運(yùn)行的成本應(yīng)依據(jù)其為電網(wǎng)提供輔助服務(wù)、改進(jìn)燃煤火電機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)、提高用戶供電質(zhì)量等效益比例大小,在抽水蓄能電站所在地的電網(wǎng)企業(yè)、燃煤電廠和用戶之間進(jìn)行分?jǐn)偸鑼?dǎo)。

4 結(jié)語(yǔ)

綜合以上分析,目前在規(guī)劃設(shè)計(jì)方面,應(yīng)對(duì)與風(fēng)電基地配套的抽水蓄能電站實(shí)施滾動(dòng)規(guī)劃,對(duì)我國(guó)西北干旱缺水地區(qū)抽水蓄能電站建設(shè)要開展節(jié)水研究設(shè)計(jì),應(yīng)圍繞我國(guó)已規(guī)劃的風(fēng)電基地開發(fā)要求,作好配套抽水蓄能電站的規(guī)劃選址和關(guān)鍵設(shè)備技術(shù)的研發(fā)。在運(yùn)行方式研究方面,應(yīng)作好基礎(chǔ)風(fēng)速測(cè)量和數(shù)據(jù)收集工作,應(yīng)組織多個(gè)單位開展聯(lián)合研究,可利用“運(yùn)行方式后分析”方法,提高與風(fēng)電配套抽水蓄能電站的調(diào)度運(yùn)行管理水平。在投資和經(jīng)營(yíng)管理方面,可采用“電網(wǎng)控股,多元投資”的管理模式,有序、積極推動(dòng)抽水蓄能電站發(fā)展,應(yīng)爭(zhēng)取將與風(fēng)電配套抽水蓄能電站建設(shè)成本納入可再生能源發(fā)電價(jià)格政策補(bǔ)貼范圍,對(duì)配合風(fēng)電的調(diào)峰運(yùn)行成本在全國(guó)銷售電量范圍內(nèi)通過(guò)調(diào)整銷售電價(jià)實(shí)現(xiàn)補(bǔ)償。

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