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丰宁抽水蓄能电站为京津冀调节输送巨量绿色电能

时间:2022-06-16 18:35河北网(www.he-bei.cn)
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燕山迤逦,滦河蜿蜒。承德市丰宁满族自治县境内,海河流域滦河干流上游,距北京市直线距离180千米、距承德市直线距离150千米的群山之间,一片湖水清澈明亮。世界规模最大的抽水蓄能电站——丰宁抽水蓄能电站就位于这里。2021年12月30日,该电站投产发电。来自张北的电能在这里转化储存,再从这里源源不断地输送到千家万户。

提高电力系统调峰能力,促进新能源高效消纳

走进丰宁抽水蓄能电站地下厂房,只见洞室群纵横交错、上下连通,仿佛进入了恢宏的宫殿,不由得惊叹于现代科技的发达。

之所以有这样的效果,是因为电站首次将机场、体育场馆、轨道交通、港珠澳大桥等的智能照明设计理念大规模应用至水电行业。设计者们根据运维要求设置了网络化智能照明系统,实现了庞大工程枢纽的地下、地面建筑物群照明系统的智能控制和运维,提高了电站运营管理效率,创造出运行智能、维护方便、节能、安全、舒适的光环境。

安全运行的蓄能机组吸引着人们的目光。

紧邻京津冀负荷中心和冀北千万千瓦级新能源基地,丰宁抽水蓄能电站共安装12台单机容量30万千瓦机组,总装机规模达到360万千瓦,年设计发电量66.12亿千瓦时,年抽水电量87.16亿千瓦时,为世界上装机规模最大的抽水蓄能电站。

该工程分两期建设。2012年8月,国家发改委核准批复一期工程,2013年5月,一期工程开工建设。2015年7月,河北省发改委核准批复二期工程,2015年9月,二期工程开工建设。2016年,两期工程实现同步建设。电站分为上水库、下水库、输水系统和地下厂房系统。

目前,丰宁抽水蓄能电站已经接入张北柔直电网和华北500千伏电网,首批两台机组投运,可提供60万千瓦出力,显著推动了冬奥举办城市北京和张家口广泛使用清洁能源,为京津冀区域提供着绵绵不绝的绿色动力。按照计划,2024年上半年,12台机组将全部投产运行。

变速蓄能机组的采用提升了电站的技术水平。

在来自北京专家团队的设计指导下,丰宁抽水蓄能电站采用了两台变速蓄能机组,填补了国内空白,具有划时代意义。变速蓄能机组除了具备定速蓄能机组的功能外,还具有频率自动控制、有功功率高速调节、水泵在一定范围内连续可调以及机组运行更稳定、效率更高等优点。相比定速机组,变速蓄能机组能够更有效服务电网的正常运行。

国家电网有限公司董事长辛保安表示,丰宁抽水蓄能电站的投用正当其时。

以前,冀北光电资源丰富,但受光照强度影响,功率波动大,电能利用存在瓶颈。同时,京津冀区域对于绿色电能有着巨大需求。在这种情况下,储能装置的建设被频频提及。

储能方式并非只有抽水蓄能一种。据了解,目前的储能装置大体可分为机械储能(抽水蓄能、压缩空气、飞轮)、电磁储能(超导、电容器)和化学储能(电池)。相比于其他储能方式,抽水蓄能具有资金投入少、设备寿命长、储能规模大、转换效率高、技术成熟、运行条件简便、清洁环保等特点,是当前技术最成熟、最具大规模开发条件的电力系统灵活调节装置。

新近建成投用的丰宁抽水蓄能电站也具备了这些特点。借助于变速蓄能机组和定速蓄能机组,丰宁抽水蓄能电站运行方式更灵活、响应速度更快,可有效提高电力系统调峰能力,满足风电、太阳能发电快速增长所增加的部分调峰需求,促进新能源高效消纳。同时,该电站的建设也为当地大规模发展新能源提供了有利条件。

全部机组投产后,电站可以提供720万千瓦的电力调节能力,12台机组满发利用小时数达到10.8小时,将成为华北地区唯一具有周调节性能的抽水蓄能电站。

作为世界最大的“超级充电宝”,该电站一次蓄满可储存新能源电量近4000万千瓦时,全年可消纳新能源87亿千瓦时。

随着“双碳”目标的提出,丰宁抽水蓄能电站的基础性、综合性、公共性特点更为凸显。由于蓄能电站一般与火电、核电、风电等配合运行,可有效减少火电机组开停机次数,节省额外燃料消耗,相应减少了污染物排放及其治理费用。据专家估算,丰宁抽水蓄能电站每年可节约标准煤48万吨,减少二氧化碳排放120万吨。

打造“京北小江南”,带动经济社会发展

漫步电站下水库旁,水面宛如银镜,看不到一丝涟漪,且水非常清澈。当地群众告诉记者,与之形成鲜明对照的是,几年前,他们经常看到湍急的河流裹挟着泥沙滚滚而来,这里曾是远近闻名的“流沙河”。

原来,该水库是在原丰宁水库基础上修建。由于上游区域以前出现过过度放牧砍伐,植被破坏严重,加之西山湾水库建成后,改变了这里的水沙关系,使得该水库泥沙淤积严重。如果这种运行方式持续下去,经分析,40年后,该水库调节库容将损失殆尽。

如何妥善解决泥沙淤积问题、大幅改善当地生态环境成为关键问题之一。

专业团队研究论证后提出,通过设置拦沙坝将下水库分为蓄能专用下水库和拦沙库两部分。同时,考虑到拦沙库上游存在一个天然“S”形河道,极易造成泥沙淤泥,专家们决定“S”弯段需就弯取直,设置导沙明渠,并与下游泄洪排沙洞组合增强排沙能力。

如今,这一设想已经成为现实。静谧的水面上流沙已经不见踪影。这样的设计将保障水库的持续运行。根据论证,运行至50年时,拦沙库仍能维持一定的蓄水补水功能,专用下水库剩余库容能够满足电站所需要的有效库容需求。

拦住去路的“流沙河”就这样被降服。一个具有江南风韵的水面出现在群山之间,成为人们休闲观光的好去处。

国家电网有限公司相关负责人介绍,丰宁抽水蓄能电站在建设过程中严格执行环保、水保要求,累计完成环保、水保投资约2.1亿元。

主动配合滦河水环境治理,工程新建设施调蓄泥沙,累计清理工程区滦河干流底部数十年沉积淤泥100余万立方米;采用植被混凝土、植生袋护坡、植生毯等综合治理措施,成功破解高陡边坡生态恢复难题。

近期,在丰宁发现黑鹳、白天鹅的消息不断传来。丰宁抽水蓄能电站建设过程中,建设者们积极改善滦河湿地生态环境,增加工程区内湿地面积800余亩,吸引了黑鹳、白天鹅等珍稀鸟类栖息、繁衍。

电站的建设,改变的不只是生态环境。

丰宁抽水蓄能电站总投资192亿元,建设周期长达7年有余,具有带动力强、中长期经济效益显著等特点。它的建设大幅改善了当地交通和生活基础设施,同时也带动了当地电工装备、用能设备、原材料等上下游产业发展。

数据显示,丰宁抽水蓄能电站建设高峰期作业人员达4000人,工程累计使用钢筋13.6万吨、钢板4.3万吨、承德本地水泥近80万吨,拉动地方GDP增长超过422亿元。

随着生态环境的不断好转和工程建设的逐步完成,“京北小江南”成为不少人对电站水库的别称。京津等地游客不时来电站水库周边游览,电站带来的社会效益、生态效益和经济效益逐渐显现。(河北日报记者 曹智)

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