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水風(fēng)光一體化開發(fā)探新路
來源：經(jīng)濟日報
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發(fā)布時間：2023-06-03
上圖為今年迎峰度夏期間，雅礱江兩河口水電站將通過補償調(diào)節(jié)，惠及下游多座水電站。王小鋒攝（中經(jīng)視覺）
下圖為雅礱江柯拉光伏電站全力沖刺投產(chǎn)發(fā)電目標(biāo)。 賈洪恩攝（中經(jīng)視覺）
相較于“沙戈荒”風(fēng)光大基地主要依靠煤電作為調(diào)節(jié)電源，水風(fēng)光一體化是一種更為清潔的可再生能源規(guī)模化開發(fā)方式。今年6月份，世界最大的水光互補電站將在水能和風(fēng)光資源富集的雅礱江中游區(qū)域并網(wǎng)發(fā)電。水風(fēng)光一體化開發(fā)能發(fā)揮多大綜合效益？如何科學(xué)有序推進水風(fēng)光一體化建設(shè)？記者近日走進雅礱江流域?qū)ふ掖鸢浮?/span>
新能源開發(fā)消納有新解法
在海拔4600米的川西高原上，上百萬塊光伏板迎著太陽發(fā)出耀眼的光芒。今年6月份，這個位于四川省甘孜州雅江縣柯拉鄉(xiāng)的光伏電站，將通過輸電線路接入不遠(yuǎn)處的雅礱江兩河口水電站，實現(xiàn)光伏和水電“打捆”送出，首次將全球“水光互補”項目規(guī)模提升到百萬千瓦級，以滿足日益增長的用電需要。
“今年6月份至10月份是迎峰度夏關(guān)鍵時期，如果加上即將投產(chǎn)的柯拉光伏、臘巴山風(fēng)電等新能源發(fā)電，創(chuàng)新開展雅礱江兩河口—柯拉水光互補調(diào)度運行，同期發(fā)電量預(yù)計還將再增加9億千瓦時，雅礱江流域清潔電力保供能力將超過500億千瓦時。這個電量足夠1600萬個家庭全年使用。”面對即將到來的夏季用電高峰，國投集團雅礱江公司集控中心副主任魏鵬顯得更有信心。
水風(fēng)光一體化建設(shè)的推進，有望進一步增強可再生能源保供能力和能源綠色低碳轉(zhuǎn)型動力。風(fēng)電、光伏靠天吃飯，具有隨機性、間歇性和波動性。風(fēng)電一般呈現(xiàn)白天出力小、夜晚出力大，冬春秋季出力大、夏季出力小的特點；光伏則白天出力大夜晚無出力。新能源發(fā)電大規(guī)模接入電網(wǎng)，會對電網(wǎng)安全造成沖擊。而水電，尤其是具有年調(diào)節(jié)大水庫的電站，通過優(yōu)化調(diào)度和水電機組快速靈活調(diào)節(jié)，可將隨機波動的風(fēng)電、光伏發(fā)電調(diào)整為平滑、穩(wěn)定的優(yōu)質(zhì)電源，有效破解風(fēng)能、太陽能開發(fā)難題。
國投集團雅礱江公司兩河口管理局局長王金國介紹，拿柯拉水光互補項目來說，兩河口水電站的水輪發(fā)電機組可以根據(jù)光伏電站出力變化，實時調(diào)整，將水電和光伏發(fā)電“捆綁”在一起，形成穩(wěn)定的電力接入電網(wǎng)。兩河口水電站擁有四川省最大的水庫，可以把自上游來的水都存在水庫里，想發(fā)多少電就放多少水，平抑光伏電站發(fā)電功率的波動。
水電像一根強有力的杠桿，撬動更多的新能源開發(fā)。“一般常規(guī)水電可配套開發(fā)相當(dāng)于自身裝機規(guī)模1倍至1.5倍的新能源，抽水蓄能可將這一數(shù)值提升到3倍至4倍。”國投集團雅礱江公司總經(jīng)理郭緒元說，雅礱江干流常規(guī)水電技術(shù)可開發(fā)容量約3000萬千瓦，水庫總庫容大，抽水蓄能站點眾多，調(diào)節(jié)性能優(yōu)異，流域光伏風(fēng)電資源豐富，可形成總規(guī)模超1億千瓦的水風(fēng)光互補綠色清潔可再生能源示范基地。
水風(fēng)光一體化開發(fā)還可提高已有輸電通道利用率，促進電網(wǎng)電源同步規(guī)劃建設(shè)。國投集團雅礱江公司戰(zhàn)略發(fā)展部主任周永表示，雅礱江流域已建水電項目配套建設(shè)了特高壓輸電通道，可利用通道富余容量帶動周邊新能源開發(fā)，大幅提高輸電通道利用率，減少建設(shè)成本。同時，基地內(nèi)新建水電、抽蓄項目可推動新輸電通道建設(shè)，破解制約風(fēng)光新能源開發(fā)的送出消納難題。
2023年4月份，國家能源局印發(fā)的《2023年能源工作指導(dǎo)意見》提出，推動主要流域水風(fēng)光一體化規(guī)劃，建設(shè)雅礱江、金沙江上游等流域水風(fēng)光一體化示范基地。專家表示，以社會成本最優(yōu)模式開發(fā)雅礱江流域風(fēng)光新能源，可以更好地協(xié)同網(wǎng)源建設(shè)，實現(xiàn)全流域水風(fēng)光一體化優(yōu)化調(diào)度，并為全國主要流域水風(fēng)光一體化開發(fā)建設(shè)提供可借鑒、可復(fù)制、可推廣的經(jīng)驗。
選擇條件合適流域優(yōu)先開發(fā)
目前，水風(fēng)光一體化示范基地尚處于探索階段。早在2015年，裝機85萬千瓦的龍羊峽水光互補光伏電站全部建成并網(wǎng)發(fā)電。2016年11月份，通過該電站實現(xiàn)了青海清潔能源首次跨區(qū)外銷。
有了龍羊峽的范本，不少流域都打起了水風(fēng)光互補發(fā)展的主意。但直到2022年7月份雅礱江水光互補項目——柯拉光伏電站開工，才再次刷新了水光互補電站規(guī)模的世界紀(jì)錄。
以此為起點，雅礱江流域水風(fēng)光一體化建設(shè)開始提速。去年11月份，裝機117萬千瓦的涼山州扎拉山光伏電站取得備案。12月份，裝機120萬千瓦的兩河口混合式抽水蓄能項目開工建設(shè)，這是全球最大的混合式抽水蓄能項目，也是全國大型清潔能源基地中首個開工的混蓄項目。項目的開工建設(shè)，對水風(fēng)光一體化綜合開發(fā)具有示范效應(yīng)。
水風(fēng)光一體化開發(fā)，水電是載體。圍繞水能開發(fā)，我國規(guī)劃了包括金沙江、雅礱江、大渡河、瀾滄江、怒江、烏江、長江上游、黃河上游等在內(nèi)的13大水電基地。
諸多基地中如何選擇合適的流域優(yōu)先開發(fā)？“水風(fēng)光一體化的實質(zhì)，是將流域水電基地升級改造為流域可再生能源綜合基地。”一位業(yè)內(nèi)人士告訴記者，首先流域范圍內(nèi)風(fēng)光等新能源資源要豐富，且地形條件好、場址分布集中；其次流域調(diào)節(jié)能力要強，且規(guī)劃新建水電項目較多。對于流域調(diào)節(jié)能力，主要看水庫調(diào)節(jié)庫容和抽水蓄能規(guī)模。如果兩個條件都具備，就適合先期開展水風(fēng)光一體化建設(shè)。比如雅礱江、瀾滄江、金沙江上游等都可作為先期示范。
為適應(yīng)水風(fēng)光一體化開發(fā)，新建水電站在規(guī)劃時也要作出相應(yīng)調(diào)整。王金國表示，要重新對規(guī)劃水電站的裝機容量進行深化研究論證，通過優(yōu)化水電站裝機容量來提升調(diào)節(jié)能力和電力支撐能力，帶動更多新能源開發(fā)。同時，要研發(fā)互補調(diào)節(jié)性能強、安全穩(wěn)定性更好的水電機組。
對于已建成的水電站，又該如何挖掘調(diào)節(jié)潛力？“二灘水電站目前發(fā)電利用小時數(shù)已經(jīng)接近6000小時，對于電網(wǎng)來說互補調(diào)節(jié)空間減少了。”國投集團雅礱江公司二灘水力發(fā)電廠副廠長戰(zhàn)永勝說，為配合新能源開發(fā)，如果能適時進行擴容改造，就可以提高新能源互補的比重，且對電網(wǎng)的靈活性、安全性、可靠性作出更大貢獻。“不過擴機將增加電站建設(shè)運行成本，需要國家出臺電價政策給予支持。”
新能源資源配置問題待解
一滴水發(fā)18次電，這不是科幻故事。
作為西南地區(qū)唯一建成的大型“龍頭水庫”，總庫容超過100億立方米的兩河口水庫可以在汛期將上游的洪水儲存起來，在枯水期放水發(fā)電。在兩河口水電站下游，雅礱江、金沙江和長江干流上共有18座水電站。通過兩河口超級水庫的補水發(fā)電，這些水可惠及兩河口及下游所有水電站，相當(dāng)于兩河口水電站汛期攔蓄的每一滴水，都可以保留到在枯水期發(fā)電18次，這就極大增強了流域水電的調(diào)蓄能力，可以為整個區(qū)域內(nèi)風(fēng)光新能源電站提供互補調(diào)節(jié)。
不過，受制于征地移民、收益分配和電價機制等因素，我國龍頭水庫建設(shè)速度較為滯后，在一定程度上影響了水風(fēng)光一體化綜合效益的發(fā)揮。王金國透露，西南其余水電基地的龍頭水庫都沒有建成，由于壩高庫大，龍頭水庫投資額巨大，從單一工程建設(shè)角度看經(jīng)濟性較差。需要出臺補償機制等支持政策。
新能源資源配置分散化是水風(fēng)光一體化的另一大堵點。當(dāng)前，風(fēng)電、光伏項目開發(fā)建設(shè)分保障性規(guī)模、市場化規(guī)模兩類，每年新能源新增裝機以保障性規(guī)模為主。納入保障性規(guī)模的項目，采用競爭性配置，由電網(wǎng)企業(yè)承擔(dān)消納任務(wù)。業(yè)內(nèi)人士透露，考慮到競爭性配置要求，各省市會將新能源指標(biāo)分拆成很多個小項目，呈現(xiàn)出破碎化開發(fā)的局面。由于電站業(yè)主眾多，開發(fā)進度、開發(fā)效率、開發(fā)質(zhì)量等都較難控制。
“最大的困難在于新能源資源分配政策。”國投集團雅礱江公司新能源局局長高鵬說，現(xiàn)在風(fēng)電光伏資源采取市場化配置，各家企業(yè)對于新能源資源的爭奪非常激烈，大幅增加了水風(fēng)光一體化開發(fā)的難度。目前，“沙戈荒”大基地多由單一主體牽頭統(tǒng)籌、多家企業(yè)合作共同開發(fā)，取得了良好成效，希望在水風(fēng)光一體化基地開發(fā)中也能探索類似形式。
聯(lián)合調(diào)度問題也是水風(fēng)光一體化的制約因素。隨著風(fēng)光等新能源大量投產(chǎn)，電力能源結(jié)構(gòu)發(fā)生了巨大的變化。目前水風(fēng)光協(xié)同運行沒有成熟的模式可以借鑒，除了雅礱江外，其余流域中水電站呈現(xiàn)多元業(yè)主開發(fā)局面，調(diào)度協(xié)調(diào)、信息共享存在困難，如何結(jié)合當(dāng)前能源結(jié)構(gòu)、用電形勢，優(yōu)化開展梯級水庫聯(lián)合調(diào)度，最大化發(fā)揮水風(fēng)光一體化運行效益，仍面臨較大的挑戰(zhàn)。
專家表示，水風(fēng)光一體化建設(shè)不僅需要國家層面政策引領(lǐng)、統(tǒng)一規(guī)劃，也需要地方和電網(wǎng)公司分別在風(fēng)光資源獲取、水風(fēng)光一體化調(diào)度管理方面給予支持，以便更好地支撐水風(fēng)光一體化運行實踐，探索可復(fù)制的一體化運行模式，推動全面發(fā)揮不同清潔能源的協(xié)同作用，助力早日實現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)。