促進(jìn)新能源高效消納！“超級充電寶”——豐寧抽水蓄能電站投產(chǎn)

燕山迤邐，灤河蜿蜒。承德市豐寧滿族自治縣境內(nèi)，海河流域?yàn)春痈闪魃嫌危啾本┦兄本€距離180千米、距承德市直線距離150千米的群山之間，一片湖水清澈明亮。世界規(guī)模最大的抽水蓄能電站——豐寧抽水蓄能電站就位于這里。2021年12月30日，該電站投產(chǎn)發(fā)電。來自張北的電能在這里轉(zhuǎn)化儲存，再從這里源源不斷地輸送到千家萬戶。

提高電力系統(tǒng)調(diào)峰能力，促進(jìn)新能源高效消納

走進(jìn)豐寧抽水蓄能電站地下廠房，只見洞室群縱橫交錯(cuò)、上下連通，仿佛進(jìn)入了恢弘的宮殿，不由得驚嘆于現(xiàn)代科技的發(fā)達(dá)。

之所以有這樣的效果，是因?yàn)殡娬臼状螌C(jī)場、體育場館、軌道交通、港珠澳大橋等的智能照明設(shè)計(jì)理念大規(guī)模應(yīng)用至水電行業(yè)。設(shè)計(jì)者們根據(jù)運(yùn)維要求設(shè)置了網(wǎng)絡(luò)化智能照明系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了龐大工程樞紐的地下、地面建筑物群照明系統(tǒng)的智能控制和運(yùn)維，提高了電站運(yùn)營管理效率，創(chuàng)造出運(yùn)行智能、維護(hù)方便、節(jié)能、安全、舒適的光環(huán)境。

安全運(yùn)行的蓄能機(jī)組吸引著人們的目光。

緊鄰京津冀負(fù)荷中心和冀北千萬千瓦級新能源基地，豐寧抽水蓄能電站共安裝12臺單機(jī)容量30萬千瓦機(jī)組，總裝機(jī)規(guī)模達(dá)到360萬千瓦，年設(shè)計(jì)發(fā)電量66.12億千瓦時(shí)，年抽水電量87.16億千瓦時(shí)，為世界上裝機(jī)規(guī)模最大的抽水蓄能電站。

該工程分兩期建設(shè)。2012年8月，國家發(fā)改委核準(zhǔn)批復(fù)一期工程，2013年5月，一期工程開工建設(shè)。2015年7月，河北省發(fā)改委核準(zhǔn)批復(fù)二期工程，2015年9月，二期工程開工建設(shè)。2016年，兩期工程實(shí)現(xiàn)同步建設(shè)。電站分為上水庫、下水庫、輸水系統(tǒng)和地下廠房系統(tǒng)。

目前，豐寧抽水蓄能電站已經(jīng)接入張北柔直電網(wǎng)和華北500千伏電網(wǎng)，首批兩臺機(jī)組投運(yùn)，可提供60萬千瓦出力，顯著推動了冬奧舉辦城市北京和張家口廣泛使用清潔能源，為京津冀區(qū)域提供著綿綿不絕的綠色動力。按照計(jì)劃，2024年上半年，12臺機(jī)組將全部投產(chǎn)運(yùn)行。

變速蓄能機(jī)組的采用提升了電站的技術(shù)水平。

在來自北京專家團(tuán)隊(duì)的設(shè)計(jì)指導(dǎo)下，豐寧抽水蓄能電站采用了兩臺變速蓄能機(jī)組，填補(bǔ)了國內(nèi)空白，具有劃時(shí)代意義。變速蓄能機(jī)組除了具備定速蓄能機(jī)組的功能外，還具有頻率自動控制、有功功率高速調(diào)節(jié)、水泵在一定范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào)以及機(jī)組運(yùn)行更穩(wěn)定、效率更高等優(yōu)點(diǎn)。相比定速蓄能機(jī)組，變速蓄能機(jī)組能夠更有效服務(wù)電網(wǎng)的正常運(yùn)行。

國家電網(wǎng)有限公司董事長辛保安表示，豐寧抽水蓄能電站的投用正當(dāng)其時(shí)。

以前，冀北光電資源豐富，但受光照強(qiáng)度影響，功率波動大，電能利用存在瓶頸。同時(shí)，京津冀區(qū)域?qū)τ诰G色電能有著巨大需求。在這種情況下，儲能裝置的建設(shè)被頻頻提及。

儲能方式并非只有抽水蓄能一種。據(jù)了解，目前的儲能裝置大體可分為機(jī)械儲能(抽水蓄能、壓縮空氣、飛輪)、電磁儲能(超導(dǎo)、電容器)和化學(xué)儲能(電池)。相比于其他儲能方式，抽水蓄能具有資金投入少、設(shè)備壽命長、儲能規(guī)模大、轉(zhuǎn)換效率高、技術(shù)成熟、運(yùn)行條件簡便、清潔環(huán)保等特點(diǎn)，是當(dāng)前技術(shù)最成熟、最具大規(guī)模開發(fā)條件的電力系統(tǒng)靈活調(diào)節(jié)裝置。

新近建成投用的豐寧抽水蓄能電站也具備了這些特點(diǎn)。借助于變速蓄能機(jī)組和定速蓄能機(jī)組，豐寧抽水蓄能電站運(yùn)行方式更靈活、響應(yīng)速度更快，可有效提高電力系統(tǒng)調(diào)峰能力，滿足風(fēng)電、太陽能發(fā)電快速增長所增加的部分調(diào)峰需求，促進(jìn)新能源高效消納。同時(shí)，該電站的建設(shè)也為當(dāng)?shù)卮笠?guī)模發(fā)展新能源提供了有利條件。

全部機(jī)組投產(chǎn)后，電站可以提供720萬千瓦的電力調(diào)節(jié)能力，12臺機(jī)組滿發(fā)利用小時(shí)數(shù)達(dá)到10.8小時(shí)，將成為華北地區(qū)唯一具有周調(diào)節(jié)性能的抽水蓄能電站。

作為世界最大的“超級充電寶”，該電站一次蓄滿可儲存新能源電量近4000萬千瓦時(shí)，全年可消納新能源87億千瓦時(shí)。

隨著“雙碳”目標(biāo)的提出，豐寧抽水蓄能電站的基礎(chǔ)性、綜合性、公共性特點(diǎn)更為凸顯。由于蓄能電站一般與火電、核電、風(fēng)電等配合運(yùn)行，可有效減少火電機(jī)組開停機(jī)次數(shù)，節(jié)省額外燃料消耗，相應(yīng)減少了污染物排放及其治理費(fèi)用。據(jù)專家估算，豐寧抽水蓄能電站每年可節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤48萬噸，減少二氧化碳排放120萬噸。

打造“京北小江南”，帶動經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展

漫步電站下水庫旁，水面宛如銀鏡，看不到一絲漣漪，且水非常清澈。當(dāng)?shù)厝罕姼嬖V記者，與之形成鮮明對照的是，幾年前，他們經(jīng)常看到湍急的河流裹挾著泥沙滾滾而來，這里曾是遠(yuǎn)近聞名的“流沙河”。

原來，該水庫是在原豐寧水庫基礎(chǔ)上修建。由于上游區(qū)域以前因過度放牧砍伐，植被破壞嚴(yán)重，加之西山灣水庫建成后，改變了這里的水沙關(guān)系，使得該水庫泥沙淤積嚴(yán)重。如果這種運(yùn)行方式持續(xù)下去，經(jīng)分析，40年后，該水庫調(diào)節(jié)庫容將損失殆盡。

如何妥善解決泥沙淤積問題、大幅改善當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境成為關(guān)鍵問題之一。

專業(yè)團(tuán)隊(duì)研究論證后提出，通過設(shè)置攔沙壩將下水庫分為蓄能專用下水庫和攔沙庫兩部分。同時(shí)，考慮到攔沙庫上游存在一個(gè)天然“S”形河道，極易造成泥沙淤積，專家們決定“S”彎段需就彎取直，設(shè)置導(dǎo)沙明渠，并與下游泄洪排沙洞組合增強(qiáng)排沙能力。

如今，這一設(shè)想已經(jīng)成為現(xiàn)實(shí)。靜謐的水面已不見流沙蹤影。這樣的設(shè)計(jì)將保障水庫的持續(xù)運(yùn)行。根據(jù)論證，運(yùn)行至50年時(shí)，攔沙庫仍能維持一定的蓄水補(bǔ)水功能，專用下水庫剩余庫容能夠滿足電站所需要的有效庫容需求。

攔住去路的“流沙河”就這樣被降服。一個(gè)具有江南風(fēng)韻的水面出現(xiàn)在群山之間，成為人們休閑觀光的好去處。

國家電網(wǎng)有限公司相關(guān)負(fù)責(zé)人介紹，豐寧抽水蓄能電站在建設(shè)過程中嚴(yán)格執(zhí)行環(huán)保、水保要求，累計(jì)完成環(huán)保、水保投資約2.1億元。

主動配合灤河水環(huán)境治理，工程新建設(shè)施調(diào)蓄泥沙，累計(jì)清理工程區(qū)灤河干流底部數(shù)十年沉積淤泥100余萬立方米;采用植被混凝土、植生袋護(hù)坡、植生毯等綜合治理措施，成功破解高陡邊坡生態(tài)恢復(fù)難題。

近期，在豐寧發(fā)現(xiàn)黑鸛、白天鵝的消息不斷傳來。豐寧抽水蓄能電站建設(shè)過程中，建設(shè)者們積極改善灤河濕地生態(tài)環(huán)境，增加工程區(qū)內(nèi)濕地面積800余畝，吸引了黑鸛、白天鵝等珍稀鳥類棲息、繁衍。

電站的建設(shè)，改變的不只是生態(tài)環(huán)境。

豐寧抽水蓄能電站總投資192億元，建設(shè)周期長達(dá)7年有余，具有帶動力強(qiáng)、中長期經(jīng)濟(jì)效益顯著等特點(diǎn)。它的建設(shè)大幅改善了當(dāng)?shù)亟煌ê蜕罨A(chǔ)設(shè)施，同時(shí)也帶動了當(dāng)?shù)仉姽ぱb備、用能設(shè)備、原材料等上下游產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

數(shù)據(jù)顯示，豐寧抽水蓄能電站建設(shè)高峰期作業(yè)人員達(dá)4000人，工程累計(jì)使用鋼筋13.6萬噸、鋼板4.3萬噸、承德本地水泥近80萬噸，拉動地方GDP增長超過422億元。

隨著生態(tài)環(huán)境的不斷好轉(zhuǎn)和工程建設(shè)的逐步完成，“京北小江南”成為不少人對電站水庫的別稱。京津等地游客不時(shí)來電站水庫周邊游覽，電站帶來的社會效益、生態(tài)效益和經(jīng)濟(jì)效益逐漸顯現(xiàn)。