河北豐寧抽水蓄能電站：蓄能山水之間 為京津輸送綿綿綠電

　　時值盛夏，高溫天氣持續影響全國多地，帶動用電負荷顯著攀升，部分地區用電高峰提前到來。以京津冀地區為例，截至6月24日18時，華北電網最大負荷近2.82億千瓦，創今年入夏以來新高，比去年同期增加5.3%。

　　此時，世界上規模最大的抽水蓄能電站——國網新源河北豐寧抽水蓄能電站(下稱“豐寧抽水蓄能電站”)的工作人員正在緊張地忙碌著，努力讓京北這座抽水蓄能電站發揮出最大的效能，為京津等地輸送綿綿綠電。

　　總裝機容量達360萬千瓦

　　北京正北約200公里，發源于河北承德豐寧滿族自治縣的灤河，經過連綿起伏的燕山，蜿蜒流淌，水流中蘊含著巨大能量。群山之中、灤河之畔，豐寧抽水蓄能電站赫然屹立于此。

　　通常情況下，電力負荷在一天之內是波動的，抽水蓄能電站在用電高峰期間發電，在用電低谷期間抽水，可以改善燃煤火電機組和核電機組的運行條件，減少棄風棄光棄水量，保證電網穩定運行，提高電網綜合效益。

　　“抽水蓄能電站簡單來說，就是當電力系統的電力富余時，電站用電力抽水到高處儲存，在電力不足時放水發電，實現‘儲能—發電—備用’，由此解決電能難以存儲的難題。”豐寧抽水蓄能電站運行部負責人趙日升說，抽水蓄能電站還具有調峰、調頻、調相、儲能系統備用等功能。這也是目前技術最成熟的大容量儲能方式，是電力系統安全防御體系的重要組成部分，已有上百年的發展歷史。

　　清潔能源產業具有低碳、環保、可再生等特性，是生態環境影響小、經濟效益高的優勢產業。抽水蓄能產業是清潔能源產業的重要組成部分，其轉換效率高、儲能量大，適宜在山區進行規模性開發。

　　建設抽水蓄能電站，豐寧優勢得天獨厚。在豐寧壩上草原地帶，分布著眾多發電風車。“這些風力電能，給抽水蓄能電站提供了豐沛的消納源。”趙日升說，抽水蓄能電站建設，需要考慮消納中心和負荷中心等多方面因素，平衡需求端和供給端，另外電站還要靠近水源，水庫需要定期補水，豐寧的母親河灤河正好為電站提供了水源。

　　早在1995年，豐寧抽水蓄能電站就開始了布局規劃。由于豐寧滿族自治縣地處燕山山脈，地質條件復雜，電站的建設勘測等前期工作，前后經過了18年。2013年，電站正式開工建設。

　　在建設上，豐寧抽水蓄能電站合理利用了當地的地理環境優勢。“電站大多數區域依靠山體開挖山洞建設而成。”趙日升說，在電站建設高峰時期，現場作業人員達到4000余人，電站消耗鋼筋超過13萬噸，水泥超過80萬噸，鋼板超過4萬噸。

　　建設過程中，電站首次系統性攻克復雜地質條件下超大型地下洞室群建造關鍵技術，建成了世界第一的地下洞室群和單體地下廠房。

　　據介紹，2021年12月，豐寧抽水蓄能電站首批機組投產發電，接入張北柔性直流電網，有效實現新能源多點匯集、風光儲多能互補、時空互補、源網荷協同，在源頭上降低了新能源發電的波動性，開創了抽水蓄能發展史上的“先河”，為新能源大規模開發利用提供了方案。

　　作為目前世界上規模最大的抽水蓄能電站，豐寧抽水蓄能電站的裝機容量世界第一，其安裝的12臺機組，總裝機容量達360萬千瓦，為世界抽水蓄能電站之最;此外，電站的12臺機組滿發利用小時數達到10.8小時，是華北地區唯一具有周調節性能的抽蓄電站，儲能能力世界第一。

　　兼具抽水和發電功能

　　莽莽群山，遼闊逶迤，山巒環抱著豐寧抽水蓄能電站的上、下兩個水庫。水聲隆隆，波光蕩漾，灤河水奔騰而過，讓這里山水相連，河湖互通。

　　“電站的上水庫位于山谷中央，如同一個天然水盆，通過在山體深處修建的6條直徑約7米的雙向水道，與下水庫相連。”趙日升說，上水庫通過水道向上抽水，也反過來向下水庫放水，如此往復。400多米的落差，讓水在升降間實現電能、勢能互相轉化，由此實現蓄能和發電。

　　地下廠房被安置在距離山頂最高點下方500多米處，開挖出長400多米、高50多米的山體洞穴中。

　　在廠房中央，一排白色圓頂機組一字排開，這正是整座抽水蓄能電站的關鍵——12臺30萬千瓦可逆式水泵水輪機發電電動機組。而形似蒙古包的只是機組機罩，整個機組設備還要向地下延伸三層，連接地下輸水系統。

　　“抽水時用電力驅動水泵，發電時再由勢能推動水輪機發電，由此一來，這樣的一臺機組同時兼具抽水和發電功能。”趙日升說。

　　“目前，豐寧抽水蓄能電站已有9臺機組投產運行，綿綿綠電源源不斷送往京津。”趙日升說，年內啟用的7號機組，是二期工程最后一臺投運的定速機組。它在試運行期間，啟動發電15次、啟動抽水16次，成功率均為100%。

　　經過一年多的運行，豐寧抽水蓄能電站基本按照“兩抽兩發”的方式，每天大致分成4個時間段進行作業。其中，6點到8點，為用電早高峰，電站進行發電;9點到16點，為午間用電低谷，在這個時間段消納新能源進行抽水;17點至22點，為用電晚高峰，電站會進行發電，補充電網;23點至次日5點，為夜間低谷，在這個時間段進行抽水。

　　“抽水蓄能電站的反應速度非常快，豐寧抽水蓄能電站單臺機組從停機到發電滿負荷運轉，整個過程不到4分鐘。在面臨緊急情況時，電站可以迅速補充電網。”趙日升說。

　　統計數據顯示，自首批機組投產發電以來，豐寧抽水蓄能電站累計發電啟動2777次，發電量29.78億千瓦時;抽水啟動2774次，消納新能源電量37.4億千瓦時。

　　特別是2022年北京冬奧會、冬殘奧會期間，豐寧抽水蓄能電站配合張北柔性直流電網，將清潔電能輸送到各冬奧場館，實現了100%綠電供應，這在百年奧運史上是前所未有的。“張北的風點亮北京的燈”成為綠色冬奧的閃亮“名片”，為我國“綠色辦奧”提供了能源支撐。

　　據統計，2022年北京冬奧會、冬殘奧會期間，豐寧抽水蓄能電站投運的1號、10號機組共抽水啟動107次、發電啟動94次，消納新能源1.15億千瓦時、發電8300萬千瓦時。

　　提升電力系統調節能力成關鍵

　　據了解，豐寧抽水蓄能電站建設創造了抽水蓄能電站四項“世界第一”：裝機容量世界第一、儲能能力世界第一、地下廠房規模世界第一、地下洞室群規模世界第一，成為行業典范實至名歸。

　　“在豐寧抽水蓄能電站，所有的定速機組全部實現國產化，只有兩臺變速機組是進口的，這在國內也是首次應用。”趙日升介紹，特別是在遠距離傳輸的特高壓線路中，建設適當規模的抽水蓄能電站，可以充分發揮其獨有的快速反應特性，有效防范故障風險，防止事故擴大和系統崩潰。

　　業內專家指出，發展抽水蓄能產業，提升電力系統靈活調節能力，是構建新型電力系統的關鍵手段，有利于保障傳統能源有序退出，實現新能源大規模安全可靠替代，推動綠色低碳發展。

　　國家能源局2021年9月發布的《抽水蓄能中長期發展規劃(2021—2035年)》中提出，到2025年，抽水蓄能投產總規模6200萬千瓦以上;到2030年，投產總規模1.2億千瓦左右。

　　隨著相關政策的出臺，越來越多的企業加入抽水蓄能行業。目前，全國抽水蓄能電站正在多點開花，在全世界范圍內，我國的單個抽水蓄能電站裝機容量以及全國裝機總量均位居首位。

　　數據顯示，截至2022年底，我國抽水蓄能電站裝機規模約4579萬千瓦。豐寧抽水蓄能電站是我國大力發展清潔能源產業的一個縮影。作為河北承德第一座建成投產的抽水蓄能電站，其示范帶動意義明顯。2022年12月，總投資82億元的承德灤平抽水蓄能電站核準完成并正式開工建設。

　　“承德是華北地區綠電進京的必經通道。如今，豐寧抽水蓄能電站9臺機組并網發電，灤平抽水蓄能電站開工，隆化抽水蓄能電站完成核準。承德抽水蓄能項目的在建、核準和新謀劃規模均位居全省第一。”承德市發展改革委黨組書記、主任何元武說。

　　據了解，承德市將力爭到2027年全市投產及開工建設抽水蓄能項目規模達1000萬千瓦以上，抽水蓄能集群城市建設初具規模。通過綿綿綠電供應京津，助力區域協同發展。

　　何元武表示，截至目前，承德重點實施及新謀劃爭列國家規劃抽水蓄能項目12個、總規模1680萬千瓦。其中，在建項目4個、規模760萬千瓦，成功上報國家申請納規項目8個、規模920萬千瓦。

　　“豐寧抽水蓄能電站一年可以節約48萬噸標準煤，減少二氧化碳排放120萬噸，相當于造林24萬畝，有力推動京津冀地區的能源清潔低碳轉型。”趙日升說，明年電站12臺機組將全部投產發電，年發電量將達到66億千瓦時，這個發電量可以滿足260萬戶家庭一年的用電。

　　來源：經濟參考報 記者 曹國廠 馮維健

作者：曹國廠 馮維健