中国投运182.3米抽水蓄能大坝,助力稳定高比例可再生能源电网

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中国投运182.3米抽水蓄能大坝,助力稳定高比例可再生能源电网

适应电网变化的新型水电

中国已投运国家电网新源江苏句容抽水蓄能电站。这座大坝高182.3米,是目前全球最高的抽水蓄能大坝。电站可蓄水1707万立方米,约合170亿升,装机容量为135万千瓦。全面投入商业运行后,预计在发电周期内每年可发电约13.5亿千瓦时。该项目投运之际,中国东部电力需求屡创新高,全国风电和太阳能发电装机也在大幅增加。

目录
  1. 适应电网变化的新型水电
  2. 抽水蓄能的作用及其重要性
  3. 探访这座182米高的工程
  4. 融入中国更广泛的水电建设布局
  5. 工程进展与环境权衡
  6. 区域影响与跨境项目
  7. 对消费者和工业的意义
  8. 要点

与依靠大型河流稳定水流发电的传统水坝不同,抽水蓄能电站就像一座巨型“水电池”。它在上水库和下水库之间调水:电网电力富余时将水抽至高处,在用电高峰时放水驱动水轮机发电。这种双向运行方式能将太阳能和风能等间歇性能源转化为随时可调度的稳定电力,满足江苏这类人口密集、工业发达地区的需求。

新电站靠近负荷中心,距长江三角洲不远,并具备快速响应能力。电网供应或需求突然变化时,运营人员可在数分钟内调节出力。工程人员还在坝体采用了新型防渗膜,并安装了超大型球阀,以提高可靠性、便利维护。该项目展现了中国如何在新增发电能力的同时,建设更多稳定电网的设施。

抽水蓄能的作用及其重要性

抽水蓄能是目前应用最广泛的电网级储能方式。电力富余时(通常在夜间或风光资源充沛时段),电站利用电力驱动水泵,将水抽至上水库;系统需要电力时,水流经水轮机下泄发电。其往返效率通常为70%至85%。这意味着部分能量会在循环过程中损失,但其价值在于将电能从供应过剩时段转移到供应紧张时段。

中国正快速增加可再生能源装机,因此平衡电力供需的服务至关重要。句容电站在一个站点提供多种功能,包括削峰填谷、削减晚间用电高峰,调频、维持电网50赫兹的稳定频率,相位控制、支撑电压,以及应对突发情况的快速备用。据项目运营方介绍,电站可提供约270万千瓦的双向调节能力。

选址并非偶然。江苏连续九年最高用电负荷超过1亿千瓦;今年夏季,电网负荷更达到1.56亿千瓦。将大型储能电站建在这一电力系统的核心区域,有助于减少调峰煤电机组的启用,并提高可再生能源消纳能力,避免电网无法接纳全部电力时出现弃电。

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探访这座182米高的工程

句容电站大坝高182.3米,大致相当于一栋60层楼。水库总库容为1707万立方米。电站装机容量为135万千瓦,全面运行后预计在典型发电年份发电约13.5亿千瓦时。该项目常被称为“水能银行”:电力充足、价格较低时储能,在需求和电价较高时再将电力送回电网。

工程人员需要在高负荷平原地区建设抽水蓄能大坝,而非在偏远峡谷施工,因此必须实现一系列高标准目标。坝体采用新型防渗土工膜,以减少渗漏并保护地下水。电站还采用了中国已安装的最大型球阀之一,有助于提升安全性、简化维护工作。这些设计有助于电站更高效地循环用水并减少停机时间。

电站设备只是其中一部分。调度中心必须管理快速启停,以及抽水与发电模式之间的频繁切换。这需要可靠的数字控制系统、精准的水位监测,并与区域电网运营方协同。由于上水库水位每天都会升降,施工人员加固了岸线,并制定运行规程,以减少侵蚀、保护附近社区。

融入中国更广泛的水电建设布局

中国的水电布局既包括西南河流上的大型电站,也包括不断扩展、靠近负荷中心的抽水蓄能电站。金沙江上的白鹤滩水电站装机容量为16吉瓦,由一座289米高的拱坝拦蓄,是全球第二大水电站,仅次于三峡工程。白鹤滩和乌东德等项目依托漫长的河流水系,提供大量低碳电力并发挥防洪作用。

抽水蓄能则发挥不同但互补的作用。它不会利用河流径流创造新的初级能源,而是将电能在数小时或数天内转移,并帮助特高压远距离输电线路更平稳地运行。西南水电或北方风电向东部送电时,沿海附近的抽水蓄能电站可吸收电力高峰,并在用电高峰时释放电能。这有助于减少可再生能源弃电,并降低城市对成本高昂的调峰电厂的需求。

在当前规划期内,中国快速扩大了抽水蓄能规模。自“十四五”规划实施以来,已有超过4453万千瓦的抽水蓄能装机并入电网。国家气候目标要求2030年前实现碳达峰、2060年前实现碳中和。储能是提高可再生能源发电占比、同时保障供电可靠性的桥梁,而抽水蓄能仍是这一努力的支柱。

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工程进展与环境权衡

技术进步使这座抽水蓄能大坝得以建至如此高度。防渗衬层可保护坝体结构并减少水量损失。特大型球阀能够承受高水头带来的巨大压力,提高安全性。施工人员还必须分阶段完成复杂的地下工程、进水隧洞和调压室,同时管理工程对附近城镇的影响。

与拦河的大型水坝相比,抽水蓄能项目可以减轻部分环境压力。这类项目通常建在河道之外,因此不会切断主河道上的鱼类洄游通道。水库规模较小、位置较高,可能减少搬迁需求。不过,水位每日涨落会给岸边植被和野生动物带来压力,施工也仍会扰动栖息地。必须通过审慎设计和严格运行规程,减少侵蚀、控制泥沙并避免地下水污染。

在经历建设数千座小型电站的阶段后,中国的水电发展转向加强质量管控。主管部门已关闭或拆除许多位于支流、常常未经许可的小型水坝;这些水坝损害了敏感物种的生存,并与新的生态保护红线相冲突。如今大型项目面临更严格的环境评估,句容等项目也采用技术措施控制渗漏、保护周边水资源。

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区域影响与跨境项目

水电在亚洲也是一个外交议题。中国计划在雅鲁藏布江上游建设大型工程,引发下游印度密切关注并要求采取保障措施。印度新德里方面强调,对可能改变跨境水流、泥沙分布或生态系统的项目,需要提高透明度、共享数据并开展协商。印度也在评估于阿鲁纳恰尔邦开发大型水电项目,以改善东北部的水资源安全和电力供应。

双方正在讨论尽早恢复水文数据交换,并建立跨境河流合作机制。该地区专家指出,鉴于喜马拉雅地区地震活动频繁、生态脆弱,任何相关工程都必须进行针对具体场址的风险评估。句容这类抽水蓄能电站通常在河道之外运行,跨境风险较低;而主河道上的大型水坝则需要邻国加强沟通。

在南亚以外,筑坝也是欧亚各地能源安全战略的一部分。塔吉克斯坦罗贡水电站项目规划建设一座335米高的大坝,吸引了希望支持中亚减少对进口燃料依赖的国际合作伙伴关注。这一动向反映出更广泛的趋势:各国在适合的地区开发大型河流水电,同时配套建设抽水蓄能等储能设施,以便在可再生能源占比提高时维持电网稳定。

对消费者和工业的意义

对江苏的工厂和家庭来说,储能能力增加意味着用电高峰时短缺风险降低,热浪期间电网承受的压力也会减轻。抽水蓄能有助于避免风电场和太阳能电站突然被限发,减少已投入成本的清洁电力浪费;同时也能降低对运行成本高、边际污染较大的燃煤调峰机组的依赖。

电站预计在发电周期内每年可发电约13.5亿千瓦时,大致相当于约100万户中国普通家庭一年的用电量。这一比较体现了设备的规模,但理解抽水蓄能的关键在于它提供了灵活调节能力。电站抽水时消耗电能,发电时则返还其中大部分。其价值在于用电需求激增时保障供电,并为精密工业设备维持稳定的电压和频率。

随着中国电力市场不断发展,句容这类电站的收入将不只来自售电,还包括快速备用和调频等服务。随着交通、供暖和制造业电气化持续推进,这些服务日益重要。系统储能越充足,接入更多太阳能和风电项目的成本就越低,消费者也将从中长期受益。

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要点

  • 中国在江苏投运一座182.3米高的抽水蓄能大坝,是全球同类大坝中最高的。
  • 电站可蓄水1707万立方米,装机容量为135万千瓦。
  • 预计在发电周期内年发电量约为13.5亿千瓦时。
  • 电站可为华东电网提供削峰填谷、调频、相位控制和快速备用服务。
  • 江苏今年夏季最高负荷达到1.56亿千瓦,凸显本地储能能力的价值。
  • 自当前“五年规划”实施以来,中国已新增超过4453万千瓦抽水蓄能装机。
  • 抽水蓄能有助于消纳波动性的风电和太阳能,并减少调峰煤电机组的运行需求。
  • 工程人员采用防渗衬层和超大型球阀,以满足这座高坝的安全与可靠性要求。
  • 中国正在拆除许多破坏生态的小型水坝,同时加强对大型项目的审查。
  • 中印正在讨论雅鲁藏布江相关跨境水电计划,双方均有人呼吁提高透明度并共享数据。
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