世界最大“超級充電寶”上新了

　　7月25日零時，世界裝機容量最大的抽水蓄能電站——國網新源河北豐寧抽水蓄能電站（以下簡稱“國網新源豐寧電站”）地下廠房，國內首臺大型交流勵磁變速抽水蓄能機組投入試運行。

　　從2013年5月開工，國網新源豐寧電站建設者們用11年多的時間實現(xiàn)了世界最大抽水蓄能電站自主設計和建設，創(chuàng)造了我國抽水蓄能發(fā)展史上多個紀錄，為我國抽蓄電站建設積累了寶貴經驗、夯實了技術基礎。

　　今年年底，12臺機組全部投產發(fā)電后，這座世界最大的“超級充電寶”每年可供應綠電66億千瓦時，能滿足260萬戶家庭一年的用電需求。

　　這是7月24日拍攝的國網新源河北豐寧抽水蓄能電站上水庫與下水庫。河北日報記者 田明攝

　　削峰填谷

　　“超級充電寶”這樣運行

　　豐寧滿族自治縣四岔口鄉(xiāng)永利村群山間，兩座碧波蕩漾的水庫，如兩顆寶石鑲嵌在山谷間、山巔上。條條銀線、座座鐵塔，從天際一端翻山越嶺而來，又奔向遠方。

　　河北省承德、張家口壩上地區(qū)風光資源富集，風電、光伏裝機規(guī)模均突破千萬千瓦級。然而，因風機、光伏發(fā)電具有波動性、隨機性，在電網用電低谷時，會產生過剩電能。如何消納過剩綠電，關系清潔能源產業(yè)高質量發(fā)展大局。

　　“相比其他儲能方式，抽水蓄能具有設備壽命長、儲能規(guī)模大、轉換效率高、技術成熟等優(yōu)勢，是當前儲能主力軍?！?月24日，國網新源豐寧電站工程部高級工程師賈晉說，抽蓄電站主要由上水庫、輸水系統(tǒng)、地下廠房、下水庫等組成，是為解決電網負荷高峰和低谷之間供需矛盾而生。在電網負荷低谷時，它利用過剩電能將下水庫的水抽至上水庫，將電能轉化為水的勢能儲存起來；待負荷高峰時，再從上水庫放水發(fā)電，將低谷過剩電能轉換為高峰優(yōu)質電能，顯著提高電網削峰填谷能力。

　　早在1995年，國網新源豐寧電站便開始謀劃建設，選址、勘測、設計等前期工作歷時18年。2013年5月，總裝機容量達360萬千瓦、世界最大的抽蓄電站正式開工建設。

　　在建設中，國網新源豐寧電站攻克復雜地質條件下超大型地下洞室群建造關鍵技術等一道道難關，建成了世界規(guī)模最大的地下洞室群和單體地下廠房。

　　2021年12月，國網新源豐寧電站首批兩臺機組投產發(fā)電。截至目前，已有10臺機組投產發(fā)電。

　　電站2號通風洞位于海拔1000米左右的半山腰，記者驅車進入隧道，向山腹內行駛1.7公里后，到達地下廠房。在長414米、寬25米的發(fā)電機層，12臺機組滑環(huán)室如白色蒙古包般一字排列。

　　“我們剛剛對機組進行了巡檢，設備狀態(tài)一切正常?！眹W新源豐寧電站運行部負責人趙日升說，近日天氣持續(xù)高溫，京津唐電網用電負荷激增。為保障電網電力供應，在運10臺機組經常全部開機，白天配合新能源消納抽水運行，晚上配合電網負荷高峰頂峰發(fā)電。

　　根據(jù)電網負荷周期性變化情況，電站機組每天大致分4個時間段運行。早上6時至8時，電網早高峰，發(fā)電運行；9時至16時，光伏發(fā)電高峰，消納新能源抽水運行；17時至22時，電網晚高峰，頂峰發(fā)電運行；23時至次日5時，夜間低谷或配合風電消納，抽水運行。

　　“抽蓄電站在電網中承擔著調峰、調頻、調相、系統(tǒng)備用、黑啟動等功能，是現(xiàn)代電力系統(tǒng)重要的穩(wěn)壓器、調節(jié)器和存儲器。”趙日升說，在電網互通互聯(lián)大系統(tǒng)中建設適當規(guī)模的抽蓄電站，可充分發(fā)揮其與光伏、風電運行的互補性，減少新能源大規(guī)模隨機并網對系統(tǒng)的沖擊。同時，在遠距離特高壓電網的受電端、中間落點，甚至電源送端建設抽蓄電站，還可發(fā)揮其獨有的快速反應特性，有效防范電網發(fā)生故障的風險，防止事故擴大和系統(tǒng)崩潰。

　　7月24日，國網新源河北豐寧抽水蓄能電站地下廠房內即將試運行的12號機組。 河北日報記者 田明攝

　　精準可靠

　　國內首臺大型抽蓄變速機組即將投運

　　7月24日10時50分，國網新源豐寧電站中央控制室人員接到國網華北分部調度控制中心指令，啟動一臺機組，以300兆瓦滿負荷狀態(tài)進行發(fā)電。操作人員迅速打開電腦控制系統(tǒng)，輸入指令數(shù)值，按下啟動鍵，隨著機組運行，開始為電網輸送綠電。

　　“發(fā)電工況下，變速機組同期并網更快。定速機組在勵磁系統(tǒng)投入后到完全并網需要50多秒，如果是變速機組，勵磁系統(tǒng)投入后到完全并網，只需2秒鐘?！眹W新源豐寧電站機電部主任陳磊說。經過近半年的安裝調試，國內首臺大型抽蓄變速機組已于7月25日進入為期15天的試運行，即將正式投產發(fā)電。

　　地下廠房最左側，11號、12號機組滑環(huán)室明顯比其他10臺機組大了不少。這兩臺大家伙，便是我國首次從國外引進的變速機組。它發(fā)電電動機轉子重475噸，比定速機組發(fā)電電動機轉子重115噸。其交流勵磁系統(tǒng)占據(jù)一個400平方米的“單間”，而定速機組勵磁控制系統(tǒng)僅有5平方米左右。

　　變速機組不僅塊頭大，本領也更強。“相比定速機組抽水工況固定300兆瓦輸入功率，變速機組抽水工況可在220兆瓦至330兆瓦范圍內線性調節(jié)，從而更加靈活響應電網指令，做到按需供應?！标惱谡f，如電網中存在260兆瓦的負荷缺口，啟動1臺300兆瓦的定速機組抽水，無法直接平衡電網需求，而變速機組可以通過調整轉子勵磁電流，精準快速調至260兆瓦抽水運行，直接滿足電網需求。

　　變速機組還具備較強進相運行能力，可通過交流勵磁實現(xiàn)自啟動，替代外接變頻器及背靠背啟動方式。其運行時，可根據(jù)水頭寬度自動改變轉速，讓機組始終保持最佳運行狀態(tài)，提升運行穩(wěn)定性和效率，更好平衡新能源大規(guī)模接入對電網穩(wěn)定性造成的影響。

　　輸入電源開關柜、交流勵磁變壓器、變流器、冷卻裝置產自德國，公共電柜產自奧地利，交流勵磁母線產自瑞士……雖然變速機組優(yōu)勢明顯，但此前國內沒有安裝、整組啟動調試標準和工作經驗，陳磊和團隊面臨嚴峻考驗。

　　為啃下這塊硬骨頭，陳磊組織團隊深入研究水輪機、電機學等知識，多次帶領團隊同國外設備廠商開展交流學習。設備研發(fā)設計階段，積極分析轉輪開發(fā)邊界條件，組織變速機轉輪模型開發(fā)優(yōu)化工作，滿足機組運行性能要求。機電安裝調試階段，研究引入激光跟蹤儀定子圓度測量、電纜三維敷設等技術，實現(xiàn)了新技術在抽水蓄能電站的首次應用。主機設備安裝前，打破常規(guī)優(yōu)化機組安裝順序，及時解決轉子組裝出現(xiàn)的問題，為變速機組設計制造爭取了時間。

　　通過分析數(shù)據(jù)、翻閱圖紙資料等方式，陳磊帶領團隊編制了變速機組質量控制標準，鞏固了電站在變速機組安裝方面的主導地位。

　　“經過反復測試，兩臺變速機組轉速可在負7%到正6.2%范圍變速，抽水工況功率調節(jié)范圍為220兆瓦到330兆瓦。所有指標均達到設計要求。”陳磊說，他們將依托兩臺變速機組安裝調試平臺，培養(yǎng)一批攻關變速機組關鍵技術的青年技能人才。同時，全方面總結數(shù)據(jù)資料、技術路線等相關經驗，為助推變速機組國產化進程貢獻力量。

　　據(jù)介紹，今年年底國網新源豐寧電站12臺機組全部投運后，每年可節(jié)省標煤量48萬噸，減少二氧化碳排放120萬噸，相當于造林24萬余畝，有力助推京津冀地區(qū)能源清潔低碳轉型。

　　7月24日，在國網新源河北豐寧抽水蓄能電站地下廠房，工作人員對即將試運行的12號機組進行檢查確認。 河北日報記者 田明攝

　　產業(yè)集群

　　打造綠電能源“碼頭”

　　走進豐寧滿族自治縣萬勝永鄉(xiāng)，巨大風機在山嶺間勻速旋轉，一排排光伏板在山坡上閃著亮光。

　　“這是目前河北省規(guī)模最大的風、光、氫、儲、產一體化基地項目。項目全部投產后，每年將向京津冀地區(qū)提供綠電18億千瓦時、綠氫1700萬標方，減排二氧化碳約140萬噸，年產值約7.2億元?！必S寧滿族自治縣清潔能源中心主任邱艷東說，目前該基地項目100萬千瓦風光電已經建成并網，制氫、加氫項目正在加快推進。

　　截至目前，承德風光電累計并網裝機規(guī)模達1148萬千瓦。2021年、2023年獲批項目及2024年出庫項目全部建成后，風光電累計裝機規(guī)模將達到2300萬千瓦以上。

　　承德境內清潔能源種類多樣、資源富集，風電年平均利用小時數(shù)約2400小時，光伏年平均利用小時數(shù)約1400小時，屬于全國風光資源二類地區(qū)。今年上半年，清潔能源發(fā)電量130.3億千瓦時，分別占全市電力總裝機和總發(fā)電量的89%和75%。

　　為有效促進新能源消納，推動清潔能源產業(yè)發(fā)展，承德持續(xù)在儲能端發(fā)力。

　　“承德境內有灤河、潮河、遼河、大凌河四大水系，年自生水量37.6億立方米，加之獨特的自然地理條件和多年礦業(yè)開采形成的人工庫盆，抽水蓄能發(fā)展?jié)摿^大，具備多元化開發(fā)利用清潔能源的先決條件?！背械率邪l(fā)改委主任李浩說。

　　承德毗鄰京津、北靠遼蒙，是華北、東北地區(qū)綠電進京的必經通道和中心節(jié)點城市，也是承接京津發(fā)達地區(qū)產業(yè)、技術、人才轉移和功能疏解的首選之地。該市正積極打造綠色能源“碼頭”，向京津輸送綠電、綠氫。

　　目前，承德在建抽水蓄能項目3個，總規(guī)模760萬千瓦。其中，豐寧360萬千瓦抽蓄項目累計投產10臺機組，投產容量300萬千瓦；灤平一期120萬千瓦抽水蓄能項目、隆化280萬千瓦抽水蓄能項目加快建設。（河北日報記者陳寶云）

　　整理/河北日報記者潘文靜 制圖/展茂光

　　記者手記

　　為發(fā)展注入澎湃清潔動力

　　承德是京津冀水源涵養(yǎng)功能區(qū)和京津冀西北部重要生態(tài)環(huán)境支撐區(qū)，在生態(tài)保護方面肩負著重大使命。然而，改變經濟欠發(fā)達現(xiàn)狀、加快自身發(fā)展是其必須直面的挑戰(zhàn)。

　　讓好生態(tài)成為發(fā)展新動力。為闖出一條“生態(tài)優(yōu)先、綠色發(fā)展”之路，承德將清潔能源作為全市重點支柱產業(yè)，努力建設清潔能源強市。

　　豐富的風能、太陽能資源，為清潔能源的開發(fā)提供了廣闊空間。近年來，一座座風機在山間矗立，一片片太陽能板在陽光下熠熠生輝。

　　雖然發(fā)電端不斷邁出新步伐，但也應清醒地認識到，推動清潔能源產業(yè)高質量發(fā)展，必須培育相關配套產業(yè)，形成完整的產業(yè)鏈。

　　積極建設抽水蓄能電站群，在儲能端持續(xù)發(fā)力，是承德建鏈、補鏈、強鏈的主要舉措。隨著世界裝機容量最大的豐寧抽水蓄能電站12臺機組即將全部投產發(fā)電，灤平、隆化抽水蓄能電站加快建設，一座座“超級充電寶”正撬動一條完整產業(yè)鏈加速形成。

　　承德推進清潔能源發(fā)展的生動實踐，是河北加快建設新型能源強省的縮影。

　　2022年，河北明確提出加快建設清潔高效、多元支撐的新型能源強省。2023年11月1日，《河北省新能源發(fā)展促進條例》開始施行。

　　技術向上突圍，產業(yè)聚鏈成群。截至2023年底，河北可再生能源并網裝機累計超9300萬千瓦，占電力總裝機比重約63%，兩項均居全國前列。

　　轉型突圍中，河北堅定地站上新能源發(fā)展賽道。雖然仍面臨諸多困難和挑戰(zhàn)，但我們只要堅定信念，持續(xù)努力，必將實現(xiàn)生態(tài)與經濟的雙贏。（陳寶云）