抽水蓄能在推進(jìn)“三型兩網(wǎng)”戰(zhàn)略中的變革與實踐

王柏林 董瑞靖 馬曉霞

新疆阜康抽水蓄能有限公司 新疆烏魯木齊 830000

發(fā)展與“三型兩網(wǎng)”布局相配套的物理平臺，是改善我國能源輸配環(huán)境，提升我國能源企業(yè)適應(yīng)內(nèi)外部形勢變化和挑戰(zhàn)的必然要求。抽水蓄能電站是電網(wǎng)系統(tǒng)的“調(diào)節(jié)器”、“蓄電池”，其所帶來的容量效益、能量轉(zhuǎn)換效益為電力系統(tǒng)平穩(wěn)運(yùn)行創(chuàng)造了支撐條件，同時其在調(diào)頻、調(diào)相、事故備用、黑啟動等方面帶來的動態(tài)效益更是為電網(wǎng)安全提供物體保障與能源輸配動態(tài)調(diào)整的可能。如何發(fā)揮抽水蓄能電站在改善電力體系安全性，提升供電質(zhì)量方面的固有優(yōu)勢、提升電網(wǎng)系統(tǒng)效益，成為“十三五”后，電網(wǎng)系統(tǒng)在面對我國經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)性結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型的主攻方向。本文結(jié)合我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展趨勢與電網(wǎng)系統(tǒng)數(shù)字化、信息化標(biāo)準(zhǔn)，對抽水蓄能電站布局在“三型兩網(wǎng)”戰(zhàn)略布局中的重要性進(jìn)行闡述，分析抽水蓄能電站在“三型兩網(wǎng)”建設(shè)中的實施內(nèi)涵，以期為新時期抽水蓄能電站在電網(wǎng)系統(tǒng)中的定位指明方向。

1 “三型兩網(wǎng)”戰(zhàn)略決策下的抽水蓄能電站需求發(fā)展分析

“樞紐型、平臺型、共享型”是對電網(wǎng)功能整合與智能型電力網(wǎng)絡(luò)建設(shè)提出的客觀要求，“堅強(qiáng)智能電網(wǎng)、泛在電力物聯(lián)網(wǎng)”是國家電網(wǎng)公司順應(yīng)“十三五”規(guī)劃，推動公司轉(zhuǎn)型升級的手段?，F(xiàn)階段能源電力行業(yè)正處于變革期與發(fā)展期，伴隨能源革命和電力體制改革進(jìn)程的不斷深化以及政策端對能源企業(yè)的客觀要求，“三型兩網(wǎng)”成為推動和促進(jìn)我國能源行業(yè)轉(zhuǎn)型的支撐點(diǎn)與落腳點(diǎn)，是順應(yīng)供給側(cè)改革、消費(fèi)革命及電力市場體系建設(shè)的客觀要求，是順應(yīng)云物移、智能制造等技術(shù)發(fā)展趨勢的重要舉措?！叭蛢删W(wǎng)”是國家電網(wǎng)公司產(chǎn)業(yè)屬性、網(wǎng)絡(luò)屬性及社會屬性的統(tǒng)一，而抽水蓄能電站則是構(gòu)建三型電網(wǎng)物理平臺的關(guān)鍵組成。

1.1 抽水蓄能電站在“三型兩網(wǎng)”戰(zhàn)略決策中的功能定位

我國經(jīng)濟(jì)正在由粗放型向集約型過渡階段，與此同時伴隨數(shù)字化浪潮崛起，提升能源輸運(yùn)網(wǎng)絡(luò)承載與處理能力，提升電能配置效率成為電網(wǎng)企業(yè)面臨的關(guān)鍵問題，在此基礎(chǔ)上，“三型兩網(wǎng)”戰(zhàn)略應(yīng)運(yùn)而生。這是能源行業(yè)落實科學(xué)發(fā)展觀的首要途徑，同時也是我國經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)性結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型的客觀要求。抽水蓄能電站與常規(guī)基荷電站不同，具體效益反應(yīng)為靜態(tài)效益與動態(tài)效益兩個層面，其功能定位具體表現(xiàn)形式為新型堅強(qiáng)電網(wǎng)與泛在電力物聯(lián)網(wǎng)物理平臺的物理構(gòu)成[1]。抽水蓄能電站作為一種特殊電源，其在承擔(dān)或參與電網(wǎng)調(diào)峰填谷的任務(wù)的同時，可有效改善電力系統(tǒng)運(yùn)行條件，并能迅速跟蹤電力系統(tǒng)的負(fù)荷變化，具有敏捷的爬坡能力和調(diào)頻、調(diào)相的動態(tài)效益。抽水蓄能電站的布局與運(yùn)行可有效的提升電網(wǎng)供電質(zhì)量和供電的可靠性[2]。因此抽水蓄能電站在“三型兩網(wǎng)”戰(zhàn)略實施過程中有著不可替代性，而具體到功能性則主要體現(xiàn)在“樞紐型”與“平臺型”兩個方面。

構(gòu)建“樞紐型”電網(wǎng)要求電網(wǎng)系統(tǒng)搭建有適配于能量流與信息流的處理能力，在新能源并網(wǎng)與用電需求側(cè)結(jié)構(gòu)模式更為多元的經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型環(huán)境下，電網(wǎng)系統(tǒng)內(nèi)的微調(diào)、頻調(diào)對電網(wǎng)運(yùn)行提出更高要求。抽蓄蓄能電站作為電網(wǎng)系統(tǒng)的“調(diào)節(jié)器”，在廣泛布局的基礎(chǔ)上，通過現(xiàn)代化信息控制技術(shù)與大云物移等信息通信系統(tǒng)的協(xié)作，可達(dá)成實時與非實時信息的高度集成，進(jìn)而可采取合理的自動控制策略，提升“樞紐型”電網(wǎng)平臺的適配能力。抽水蓄能電站作為電網(wǎng)調(diào)節(jié)的物聯(lián)端，使電能的需求側(cè)與供給側(cè)的友好互動和相互協(xié)調(diào)成為可能，是“樞紐型”電網(wǎng)調(diào)控平臺。

“平臺型”電網(wǎng)的建設(shè)是促進(jìn)電力系統(tǒng)供需對接、要素重組、融通創(chuàng)新的有效手段，是對已有物理資源與信息資源的有機(jī)整合。抽水蓄能電站動態(tài)效益的具體表達(dá)，不僅限于在已有平臺上的物理調(diào)整，還包括系統(tǒng)調(diào)節(jié)過程中的數(shù)據(jù)分析。在大數(shù)據(jù)挖掘與人工智能技術(shù)的推動下，抽水蓄能電站可基于已有電網(wǎng)波動下的抽水蓄能電站調(diào)節(jié)規(guī)律，分析需求端能源消費(fèi)典型特點(diǎn)與供給端能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型趨勢，進(jìn)而提出適配于電網(wǎng)系統(tǒng)整體安全性的解決方案。抽水蓄能電站運(yùn)行過程中的數(shù)據(jù)挖掘是評估我國能源轉(zhuǎn)型，分析現(xiàn)有經(jīng)濟(jì)發(fā)展趨勢的智慧核心，抽水蓄能電站運(yùn)行過程中采集的數(shù)據(jù)成果也是構(gòu)建“平臺型”電網(wǎng)系統(tǒng)的客觀需要。

1.2 抽水蓄能電站對“三型兩網(wǎng)”戰(zhàn)略實施的推動作用

世界抽水蓄能電站廣泛應(yīng)用與資源匱乏地區(qū)、新能源發(fā)展較快地區(qū)以及火電或核電裝機(jī)比例較大地區(qū)，其發(fā)展進(jìn)程與世界電力發(fā)展建設(shè)進(jìn)度相一致[3]。部分國家的抽水蓄能機(jī)組超過全國裝機(jī)比重的10%，而我國抽水蓄能電站建設(shè)起步較晚，運(yùn)行規(guī)模與之仍有較大差距，在構(gòu)建抽水蓄能電站網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)電網(wǎng)系統(tǒng)的整體管控上仍有較大發(fā)展空間[4]。

抽水蓄能電站在“三型兩網(wǎng)”戰(zhàn)略中的推動作用，主要體現(xiàn)在構(gòu)建“堅強(qiáng)智能電網(wǎng)”上。結(jié)合我國能源輸配發(fā)展趨勢與構(gòu)建堅強(qiáng)智能電網(wǎng)的客觀實際需要，《水電發(fā)展“十三五”規(guī)劃》提出了“加快開工建設(shè)一批距離負(fù)荷中心近、促進(jìn)新能源消納、受電端電源支撐的抽水蓄能電站”的總要求。伴隨我國能源結(jié)構(gòu)不斷優(yōu)化、特高壓智能電網(wǎng)迅速發(fā)展，電網(wǎng)系統(tǒng)調(diào)峰壓力持續(xù)增大，抽水蓄能電站的差異化全局布置已成為保障電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的抓手。抽水蓄能電站的定位可提高供給端與電源系統(tǒng)并網(wǎng)運(yùn)行效率，同時也可以作為需求端負(fù)荷中心的支撐電源。面對大型核電開發(fā)與新能源并網(wǎng)進(jìn)度加快，能源基地電力輸送規(guī)模擴(kuò)大，通過抽水蓄能電站抽水和發(fā)電兩種工況的科學(xué)合理運(yùn)行，提升電能輸配質(zhì)量、促進(jìn)電力系統(tǒng)節(jié)能，是保障電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行的必要手段，因此建設(shè)“堅強(qiáng)智能電網(wǎng)”需要與之配套的抽水蓄能電站網(wǎng)絡(luò)。

2 “三型兩網(wǎng)”戰(zhàn)略決策下的抽水蓄能電站需求發(fā)展分析

在第四次工業(yè)革命浪潮的推動下，5G技術(shù)下的信息實時傳導(dǎo)不僅為電力系統(tǒng)物聯(lián)網(wǎng)打造了可行的技術(shù)基礎(chǔ)，同時也使電力系統(tǒng)的微端調(diào)控、實現(xiàn)配用電側(cè)海量設(shè)備與電網(wǎng)系統(tǒng)的互聯(lián)互通成為可能[5]。面對我國經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)性轉(zhuǎn)型的客觀需要，面對能源需求側(cè)的多元化構(gòu)成與調(diào)整，面對數(shù)字化時代新技術(shù)引領(lǐng)下的能源需求變化，實施泛在電力物聯(lián)網(wǎng)成為數(shù)字化時代浪潮下經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型的迫切需要，而在此基礎(chǔ)上構(gòu)建堅強(qiáng)的智能電網(wǎng)在對經(jīng)濟(jì)的持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展將至關(guān)重要的作用[6]。

2.1 抽水蓄能電站建設(shè)是數(shù)字化時代構(gòu)建“堅強(qiáng)智能電網(wǎng)”的客觀需要

伴隨5G網(wǎng)絡(luò)的全面商用，信息傳導(dǎo)將進(jìn)一步加快，自動駕駛等推進(jìn)產(chǎn)業(yè)變革的關(guān)鍵技術(shù)將進(jìn)一步普及實施，伴隨而來的將是能源需求端側(cè)的巨大調(diào)整。面對第四次工業(yè)革命浪潮，現(xiàn)有的電力輸配網(wǎng)絡(luò)是否能適應(yīng)能源需求端的巨大調(diào)整仍存在不確定性。而在已有技術(shù)手段中，只有“樞紐型、平臺型、共享型”的抽水蓄能電站才能在協(xié)助供給端的能源輸配整合上發(fā)揮其調(diào)節(jié)效益。

面對即將迎面而來的泛在物聯(lián)網(wǎng)，在5G通信基礎(chǔ)上實現(xiàn)的互聯(lián)互通將深刻的改變我國現(xiàn)有經(jīng)濟(jì)格局、能源供給格局與能源消費(fèi)格局。面對第四次工業(yè)革命在能源需求端提出的客觀需要，除了在供給端加大火電、核電、大型可再生能源基地建設(shè)外，在保證電網(wǎng)安全穩(wěn)定的基礎(chǔ)上，提升電網(wǎng)系統(tǒng)的智能調(diào)控能力顯得尤為重要。在現(xiàn)階段我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展格局下，國內(nèi)外學(xué)者在抽水蓄能電站提高電網(wǎng)調(diào)節(jié)能力上作出了廣泛探索，針對新能源入網(wǎng)消納，大規(guī)模能源運(yùn)輸造成的網(wǎng)損激增和調(diào)峰能力不足等問題，在聯(lián)合優(yōu)化運(yùn)行模型的架構(gòu)下均較好的驗證了抽水蓄能電站在平抑電網(wǎng)波動、維持電網(wǎng)穩(wěn)定的可行性。伴隨能源互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)數(shù)字化浪潮的加速，數(shù)字化信息傳導(dǎo)技術(shù)將有效提升抽水蓄能電站調(diào)節(jié)能力，進(jìn)一步發(fā)揮抽水蓄能電站靈活啟停、增減出力靈活的特點(diǎn)。因此通過信息分析與信息傳導(dǎo)等手段大力發(fā)揮抽水蓄能電站電網(wǎng)性能調(diào)節(jié)作用將對優(yōu)化電源結(jié)構(gòu)、改善電網(wǎng)電壓水平、提高供電質(zhì)量、保證電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行上起到較大的促進(jìn)作用。從我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展趨勢與政策端來看，推進(jìn)抽水蓄能電站在智能電網(wǎng)的全面協(xié)調(diào)布局上將為我國經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)性轉(zhuǎn)型與構(gòu)建堅強(qiáng)智能電網(wǎng)提供有力支撐。

2.2 抽水蓄能電站建設(shè)是數(shù)字化時代助推“泛在電力物聯(lián)網(wǎng)”落地的終端處理核心

數(shù)字化時代下5G技術(shù)的崛起為智能電網(wǎng)多點(diǎn)協(xié)調(diào)的精確控制成為可能，在此基礎(chǔ)上建設(shè)成無時不在、無處不在的“泛在電力物聯(lián)網(wǎng)”將有效解決電網(wǎng)系統(tǒng)控制“最后一公里”難題，真正實現(xiàn)任何時間、任何地點(diǎn)、任何人、任何物的電網(wǎng)信息共享。

抽水蓄能電站作為電網(wǎng)系統(tǒng)調(diào)控的物理平臺，對應(yīng)于“泛在電力物聯(lián)網(wǎng)”海量電力相關(guān)實體，需要對應(yīng)承載需求端與供給端海量數(shù)據(jù)的處理，因此其在調(diào)控與調(diào)節(jié)上具有復(fù)雜性?，F(xiàn)有技術(shù)層面上抽水蓄能電站是最為牢靠的調(diào)節(jié)終端，通過抽水蓄能電站的全面布局將深入發(fā)揮“樞紐型”平臺所賦予的信息整合能力，進(jìn)而通過云計算，將數(shù)據(jù)量測轉(zhuǎn)化為能源輸配策略與能源供給策略，從而提升智能電網(wǎng)整體性能。抽水蓄能電站的運(yùn)行特性決定了其在“泛在電力物聯(lián)網(wǎng)”中的終端處理核心地位，要保證“三型兩網(wǎng)”戰(zhàn)略布局的落地就需要在大數(shù)據(jù)分析的基礎(chǔ)上，搭建基于抽水蓄能電站運(yùn)行特性的數(shù)據(jù)處理平臺?，F(xiàn)階段我國抽水蓄能電站均局限于地區(qū)調(diào)控，受電網(wǎng)調(diào)度控制，主要服務(wù)于單一區(qū)域，缺少區(qū)域聯(lián)動。因此，在電網(wǎng)系統(tǒng)泛在交匯平臺的基礎(chǔ)上打造基于抽水蓄能調(diào)控網(wǎng)絡(luò)的泛在的電力調(diào)控平臺尤為重要，其不僅有利于“泛在電力物聯(lián)網(wǎng)”的落地施行，同時其對于提升電網(wǎng)大規(guī)模能源接納能力、優(yōu)化電源結(jié)構(gòu)、打造抽水蓄能電站網(wǎng)絡(luò)聯(lián)調(diào)，實現(xiàn)多區(qū)域電網(wǎng)的聯(lián)合互動具有重要意義。

3 結(jié)語

適配于“三型兩網(wǎng)”戰(zhàn)略的未來電網(wǎng)，不僅需要通過單一抽水蓄能電站的微調(diào)、頻調(diào)實現(xiàn)區(qū)域輸配電網(wǎng)絡(luò)平穩(wěn)，同時更需要通過抽水蓄能電站網(wǎng)絡(luò)的集成控制實現(xiàn)全國范圍內(nèi)的區(qū)域協(xié)作互動。因此抽水蓄能電站的全面布局與抽水蓄能電站智能化水平的進(jìn)一步提高將有效助推“三型兩網(wǎng)”戰(zhàn)略落地，從綜合資源規(guī)劃和電力負(fù)荷需求響應(yīng)兩方面實現(xiàn)電網(wǎng)數(shù)據(jù)流的雙向智能傳輸，進(jìn)而形成優(yōu)化能源利用決策系統(tǒng)，為未來智慧型電網(wǎng)提供強(qiáng)大助力。