著國家節(jié)能減排和可再生能源開發(fā)戰(zhàn)略的不斷推進，我國
風電開發(fā)規(guī)模連續(xù)幾年實現(xiàn)翻番式增長。截至2011年底，我國風電并網(wǎng)裝機容量約6236萬千瓦，根據(jù)《國民經(jīng)濟和社會發(fā)展第十二個五年規(guī)劃綱要》，“
十二五”末我國要實現(xiàn)“建設(shè)6個陸上和2個沿海及海上大型風電基地，新建裝機7000萬千瓦以上”的宏偉目標。
在此形勢下，風電-抽蓄聯(lián)合運行有助于推動風電大規(guī)模發(fā)展。風電大規(guī)模發(fā)展，必須要同步增強電網(wǎng)的調(diào)峰調(diào)頻能力。然而，在我國風電相對集中的華北、東北和西北地區(qū)，電源以
火電為主、
水電很少，調(diào)峰調(diào)頻主要依賴于火電機組。火電機組調(diào)節(jié)代價高，調(diào)節(jié)性能和靈活性不足;加上北方冬季有較長的供熱期，供熱機組必須保持正常出力，不能參與調(diào)頻調(diào)峰，也增加了其他火電機組的調(diào)節(jié)壓力;燃氣機組調(diào)峰在歐美國家有所應用，但我國貧油少氣，作為風電的調(diào)峰備用代價太高、不太現(xiàn)實。以上多種原因?qū)е码娋W(wǎng)的調(diào)峰調(diào)頻能力受到了限制，不僅制約了風電的規(guī)模化發(fā)展，也給電網(wǎng)供電可靠性和電能質(zhì)量帶來巨大的挑戰(zhàn)。破解這一難題需要從兩方面著手，一是要加快堅強智能電網(wǎng)建設(shè)，依托更高電壓等級電網(wǎng)，實現(xiàn)電力遠距離大規(guī)模輸送，一方面實現(xiàn)本地風電在大范圍電網(wǎng)內(nèi)的消納，另一方面利用區(qū)外來電增強本地調(diào)峰調(diào)頻能力;二是要利用儲能技術(shù)，特別是要加快抽水蓄能電站建設(shè)，通過大容量抽水蓄能電站與大規(guī)模風電場聯(lián)合運行，平滑風電出力波動，保證電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行。
抽水蓄能電站是目前最理想的大容量儲能方式。利用儲能技術(shù)平滑風電出力波動，就是在風電和電網(wǎng)之間建立一個“能量緩沖層”，將部分風電存儲起來，在電網(wǎng)需要時穩(wěn)定地為電網(wǎng)供電。與化學儲能相比，抽水蓄能電站由于其存儲容量大和經(jīng)濟性好的特點，是目前最理想的儲能方式。抽水蓄能與風電具有很強的互補性，風電棄風基本發(fā)生在夜間負荷低谷期間，而抽水蓄能電站夜間可以抽水用電，將被迫棄掉的風能以水能的形式存儲起來，在負荷高峰時段再轉(zhuǎn)換成穩(wěn)定的電能輸送到電網(wǎng)，從能源利用的角度來說實現(xiàn)了“變廢為寶”，從電量平衡的角度來說實現(xiàn)了“消峰填谷”。另外，風電場和抽水蓄能電站可以組成聯(lián)合運行系統(tǒng)，在保障電網(wǎng)安全運行的前提下，實現(xiàn)風電和抽蓄的優(yōu)化與協(xié)調(diào)運行，消除風電波動對電網(wǎng)的沖擊，提高電網(wǎng)的調(diào)峰調(diào)頻能力。
2012年，“大規(guī)模風電與大容量抽水蓄能在電網(wǎng)中的聯(lián)合優(yōu)化運行技術(shù)”作為國家“863”計劃課題立項。首先，通過基于區(qū)域電網(wǎng)負荷峰谷特性和傳輸能力約束的風電—抽蓄互補特性研究，掌握風電和抽水蓄能的時空匹配特性和不同季節(jié)、不同運行方式下的最佳容量配比，用于指導風電場和抽水蓄能電站規(guī)劃建設(shè)。其次，通過研究風電—抽蓄聯(lián)合運行系統(tǒng)的調(diào)度控制策略，合理安排運行方式，科學制定發(fā)電計劃，實現(xiàn)風電、抽蓄及電網(wǎng)協(xié)調(diào)優(yōu)化運行，全面提升電網(wǎng)消納風電的能力。最后，研究適用各種運行模式的風電—抽蓄聯(lián)合運行效益的量化分析方法，優(yōu)化設(shè)計風電—抽蓄的聯(lián)合運行模式，合理協(xié)調(diào)各參與方的利益，從制度上規(guī)范聯(lián)合運行系統(tǒng)的運作機制和管理流程。
風電與抽水蓄能聯(lián)合優(yōu)化運行技術(shù)在我國有著廣闊的應用前景。截至2010年底，全國已建抽水蓄能電站21座，裝機容量1665萬千瓦。2020年，我國規(guī)劃建設(shè)抽水蓄能電站裝機容量將達到5000萬千瓦，占總裝機容量的2.8%。該課題的研究成果，可以為抽水蓄能電站的規(guī)劃建設(shè)提供指導，在規(guī)劃建設(shè)之初就能夠兼顧風電發(fā)展，在總體布局和微觀選址方面與風電發(fā)展協(xié)調(diào)考慮;在運行層面，可以實現(xiàn)抽水蓄能電站與風電場的聯(lián)合優(yōu)化運行和統(tǒng)一調(diào)度，既能夠提高風電消納能力，也能夠提高電網(wǎng)整體的社會和經(jīng)濟效益。
綜上所述，加快抽水蓄能電站建設(shè)，實現(xiàn)大規(guī)模風電與大容量抽水蓄能聯(lián)合優(yōu)化運行是我國發(fā)展可再生能源的必然選擇。攻克大規(guī)模風電場與大型抽水蓄能電站聯(lián)合運行的容量配合、運營模式、安全運行與經(jīng)濟調(diào)度等關(guān)鍵技術(shù)難題，合理規(guī)劃配置抽水蓄能電站，提高系統(tǒng)運行的靈活性和經(jīng)濟性，將為我國可再生能源的科學開發(fā)和健康發(fā)展開辟新途徑，必將對我國能源結(jié)構(gòu)調(diào)整和節(jié)能減排等產(chǎn)生深遠的影響。
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