▲10月19日,长沙市望城区,黑麋峰抽水蓄能电站宽阔碧蓝的水库仿佛一个超级“充电宝”。华声在线全媒体记者 辜鹏博 摄
华声在线全媒体记者 孟姣燕 通讯员 龚杰媛 杨珂欣 徐昌 张琪汶
从长沙城区往北20多公里,黑麋峰山腹,上下两个宽阔碧蓝的水库隔山相望。两个水库表面看似平静,走近可以听到水流声。随着水流一升一降,绿色电能源源不断输向电网。这是长沙黑麋峰抽水蓄能电站——一个超级“充电宝”。
青山绿水间,一个个超级“充电宝”正在三湘大地悄然“生长”。眼下,平江抽水蓄能电站建设如火如荼。今年,湖南又新开工建设安化、炎陵2个抽水蓄能电站,汨罗、桃源和攸县3个抽水蓄能项目将于年内核准开工。
一年核准开工5个抽水蓄能电站,总装机780万千瓦,湖南发展清洁能源大步向前,也为生态产品价值实现和乡村振兴大胆探路。
把电“存”起来,4千瓦时换3千瓦时
10月24日,记者来到长沙黑麋峰抽水蓄能电站,深入地下70多米的厂房,3台机组正在高速运转。
“1台机组1秒转5圈,发出83.3千瓦时电。”长沙黑麋峰抽水蓄能电站高级运维杨溢介绍,电站共有4台机组,总装机容量120万千瓦,满发情况下可提供120万千瓦的电力,相当于长沙八分之一的用电需求。
不同于水电站,抽水蓄能电站不只有可观的发电量。作为储能的一种形式,抽水蓄能电站主要功能是把电“存”起来。也就是说,在用电低谷期,利用电网中富余的电,把下水库的水抽到上水库,将电力转化为势能储存;到了用电高峰期,把上水库的水放下来,发电送出去。
在“一抽一放”中,电能约有25%的损耗,相当于“4千瓦时电换3千瓦时电”。这听起来不大划算,却被业界认为是从发电到储存的“最优解”。
国网湖南电力有限公司电科院陈道君博士介绍,电力系统有个特点,即发即用。在以火力发电为主的电网系统中,为了保障供需平衡,在用电低谷,需要降低火电机组负荷。不过,这样做会造成电力调节难度增加和能源浪费,还会给电网的稳定性带来隐患。
随着“双碳”目标提出,中国新能源以每年超千亿千瓦时的速度提升。未来在以新能源为主体的新型电力系统中,风电、光伏的发电量占比将达到60%以上;然而,风电、光伏也具有随机性和间歇性。这意味着,新能源大规模接入电网,“调峰”压力更大了。
当电能在低谷用不完时,储能就登场了。抽水蓄能作为清洁能源,相较电池等化学储能方式更安全、环保,是目前唯一兼具规模性和经济性的储能形式。
“黑麋峰抽水蓄能电站由华中电网统一调度,每日按照负荷曲线,机组开启抽水或以发电模式运行。”杨溢说,发出的电以500千伏出线接入华中电网,发挥调峰、填谷、调频、调相以及事故备用等作用。电站投运以来,大大降低了火电调峰率,增加了新能源的消纳,电网运行更稳定和经济,每年至少减少煤耗23万吨。
抽水蓄能迎来黄金发展期,各地抽水蓄能项目建设掀起热潮。
在国家抽水蓄能中长期发展规划中,湖南18个项目入选,装机2320万千瓦。其中,“十四五”重点实施项目13个、装机1740万千瓦,规模居全国第二。
当前,湖南电力装机规模5413万千瓦。已投运的黑麋峰抽水蓄能电站装机120万千瓦,在建的平江、安化、炎陵抽水蓄能电站装机分别为140万千瓦、240万千瓦、120万千瓦,年内将核准开工的汨罗、桃源抽水蓄能电站装机均为120万千瓦、攸县抽水蓄能电站装机180万千瓦。“5年后,全省抽水蓄能电站装机将达到1040万千瓦,占全省电力装机规模的10%以上。”省能源局局长汤吉鸿介绍,无论是电力供应还是电网调峰填谷,抽水蓄能将对全省能源保障形成有力支撑。
选择百里挑一,勘测设计和建设工艺全国领先
“湖南多山地丘陵,降雨量充沛,坚硬的花岗岩山体分布广。”汤吉鸿介绍,湖南发展抽水蓄能有显著优势:首先是自然禀赋得天独厚,而且规划选点先行一步,勘测设计和建设工艺在全国技术领先。
2005年我省第一座抽水蓄能电站在黑麋峰开工建设,2009年首台机组投产,为建设抽水蓄能电站积累了宝贵经验。
“早在10多年前,湖南就看准了抽水蓄能的前景,早早‘酝酿’选点。”中国电建集团中南勘测设计研究院(简称“中南院”)水电院副院长文学军记得,2009年湖南开启第二轮抽水蓄能规划选址复核。勘测人员奔走了几个年头,跋涉三湘四水,摸排出219个可作抽水蓄能电站的站址,后来经过反复论证和比较,确定了平江、安化、汨罗、攸县、浏阳5个优质站址。
建电站,选址是头等大事,也是系统工程。文学军说,要统筹考虑地质、水文、移民、生态红线以及与电网关系等要素,“可以说,站址选择是‘百里挑一’”。
2021年,中南院的技术人员来到双牌县天子山初勘,天子山坡脚有条冲沟,新鲜的基岩裸露,大家很兴奋,几乎一眼就认定了。“下水库天然调节库容偏小。”文学军说,论证阶段专家认为还达不到优选,技术团队又历经3个多月勘测,选出另一个技术参数更优的下水库库址,提升了项目的经济性。
“深入无人山区,我们背着几百斤重的钻机勘测,徒步要几个小时。”文学军说,目前中南院自主开发了“抽水蓄能数字化规划选点”智能系统,以数字技术与工程技术手段相结合,初选效率提升20倍。
抽水蓄能电站建设,投资多,施工体量巨大,一个项目工期长达5年甚至更长。
10月23日,平江县福寿山镇,记者在平江抽水蓄能电站项目施工现场看到,地下排水洞室群已贯通,隧道全长3800多米,如庞大的迷宫,洞壁匀整光滑。
平江抽水蓄能电站项目装机大、水头高,施工难度不小,由“水电湘军”中国水电八局承建。
过去,电站洞室开挖采用钻爆法施工,存在机械化程度低、劳动力投入大、安全风险高等弊端。平江项目是全国首个采用tbm(全断面硬岩隧道掘进机)技术掘进平洞及斜洞的抽水蓄能电站,平洞月进尺602.1米,创造了国内最高纪录。
“这些年,我们建设了20多个具有世界先进水平的抽水蓄能电站,在筑坝、挖洞、防渗、机组安装等方面拥有500多项国家专利,全面掌握了抽水蓄能核心技术。”中国水电八局党委书记、董事长姜清华介绍,建设方联合设计、装备制造等单位成立tbm创新工作室,开创了长距离独头螺旋掘进等多项创新。“平江项目将在国内首次攻克采用变径tbm掘进地下洞室斜径关键技术,为我国抽水蓄能发展提速增能。”
“大自然”的转变,绿水青山变金山银山
查阅湖南省抽水蓄能电站项目分布图,站点多位于罗霄山、雪峰山、南岭山脉深处,这里山清水秀,是我省巩固脱贫攻坚、全面推进乡村振兴的主战场。
在安化县仙溪镇,总投资151亿元的安化抽水蓄能电站项目于6月29日开工。“大项目、好项目,当前县里作为‘一号工程’加紧推进。”安化县发改局局长谭军说。
仙溪镇是安化黑茶主产基地,也是县里打造的茶旅融合发展重点镇。电站项目位于芙蓉山,记者沿着蜿蜒的山区道路行驶,从山脚到山顶颠簸了近1个小时。谭军介绍,电站项目将新建一条公路,建成后行驶时间缩短至20分钟,与仙溪镇形成路网,旅游自驾会更畅快。
镇上现有一处饮水源,水坝高1米,水质不高。电站项目增加投资1.17亿元,附建一座水库,将长远解决全镇生活生产用水。
“不仅如此,项目安排10亿元资金集中安置搬迁群众约2000人,安置方案充分考虑了镇区发展规划。”谭军说,电站项目利好投资、税收,还将极大带动茶叶、旅游等产业发展。
革命老区炎陵迎来有史以来单体投资最大项目——炎陵抽水蓄能电站,项目位于炎陵县中村瑶族乡,总投资83亿元。9月21日,炎陵县县长夏胜利在开工仪式上说,电站建设,最直接带动的就是道路等基础设施的改善,建成投运后预计每年实现利税1.5亿元,绿水青山变金山银山。
“山区的自然禀赋如何真正转化为发展优势?我们把抽水蓄能电站建设看作生态产品价值实现的一条有效路径。”夏胜利说,电站建成后将围绕水库做旅游文章。
省能源局局长汤吉鸿介绍,抽水蓄能一头连着清洁能源供给,一头连着县域高质量发展。我省将在国家关于抽水蓄能“能核尽核、能开尽开”号召下,坚持按需有序建设,持续优化营商环境,努力把湖南打造成全国抽水蓄能重要基地。