分析西北地区发展抽水蓄能电站的意义及现阶段面临的主要问题

分析西北地区发展抽水蓄能电站的意义及现阶段面临的主要问题

何长安

（三峡大学）

摘要：西北地区是中国规划的千万千瓦级风电及光电基地之一，促进西北地区风能与太阳能开发利用对实现中国能源发展战略具有重要的意义。而配置抽水蓄能电站是增强电网接纳风电光电能力的重要措施。文章介绍了西北地区风能、太阳能资源发展规划，分析了风电与光电并网存在的主要问题及抽水蓄能电站对促进风电与光电消纳的重要作用，并针对目前西北地区抽水蓄能电站发展过程中存在的主要问题，提出了促进措施和建议。

关键词：太阳能；光伏发电；市场消纳；抽水蓄能

1西北地区发展抽水蓄能电站的意义

能源是人类生存和发展的重要物质基础，枚关国计民生和国家安全。推动能源生产和利用方式变革，调整优化能源结构，构建安全、稳定、经济、清洁的现代能源产业体系，对于保障中国经济社会可持续发展具有重要战略意义《国家能源发展“十二五”规划》提出，2015年全国并网风电装机l0000万kW，太阳能发电2100万kW。《可再生能源发展“十二五”规划》提出，到2020年累计并网风电装机达到20000万kW，并网太阳能发电达到5000万kW。截止2012年底，全国并网风电6083万kW并网太阳能发电328万kW，距规划目标尚有一定的距离，因此规模化开发风电与光电，实现大基地开发对实现能源发展规划具有重要的意义。

1.1西北地区是中国重要的新能源基地

西北地区能源资源富集，在中国能源发展总体布局和“西电东送”战略规划中，是重要的能源外送基地。近年来，西北地区积极加快电力发展，推进电力送出通道和本区电网的建设，促进能源资源在全国实现更好的优化配置。风能和太阳能是西北地区的优势能源资源之一，适合建设大基地集中开发及外送，在中国能源和电力发展战略中具有重要地位。西北地区是中国风能资源最丰富地区之一，特别是新疆、甘肃等省区风能资源开发潜力巨大。根据气象部门风能资源详查成果，新疆和甘肃70m高风能资源可开发量分别为4亿kW和2.4亿kW，仅次于内蒙古。为了有效利用西北地区的风能资源，国家从2005年开始组织完成了甘肃酒泉和新疆哈密千万千瓦基地规划工作，并在2010年的风电接入电网和市场消纳研究中就西北地区风电的市场消纳做了重点研究，进一步明确了西北各省（区）风电的可开发潜力和消纳市场。基于上述研究，国家在全国风电“十二五”发展规划中，将新疆、甘肃以及宁夏列为重点开发区域，初步规划到2015年西北地区实现风电装机2600万kW以上，其中新疆规划规模1000万kW，甘肃规划1100万kW，宁夏规划规模300万kW，青海和陕西规划规模力争达到200万kW以五《可再生能源发展“十二五”规划》提出，到2020年，甘肃、新疆风电装机分别达到2000万kW，宁夏达到400万kW。

1.2风电与光电并网存在的主要问题

根据有关统计资料，截止2012年底，西北电网风电并网装机容量1232万kW，太阳能光伏发电并网装机容量214万kW，分别占电网总装机10.6%和2%。2012年11月3日，西北电网风电最大日发电量首次突破1亿kWh大关，达到1.10亿kW，日利用小时数（发电量与装机容量的比值）达到10.9h，超过当日全网水电利用小时数。据了解，在甘肃酒泉风电基地，风电日发电已经超过了当日火电利用小时数。

（1）西北电网负荷水平相对较低，对风电、光电等新能源的接纳空间有限。西北地区风能资源、太阳能资源富集区均远离主电网负荷中心，大多位于电网末端，当地消纳能力十分有限。

（2）电网调峰能力不足。陕西、宁夏、新疆主电网等都是以火电为主的电力系统，加上热电机组比较多、常规水电受综合利用制约，调峰能力成为制约电网接纳风电、光电能力的重要因素。

（3）配套的电网送出工程、调峰电源建设滞后。大规模风电、光电等新能源仅仅依托西北电网以750kV为主的主网架和网内调峰电源无法完全消纳，需和其它具有调峰调频能力电源共同组建输电平台，依托特高压输电线路外送至区外消纳。风电、光电工程建设周期短，相应配套的电网送出工程和调峰电源建设周期均较长，两者的建设管理模式亦不同，协调难度较大，制约了风电、光电等新能源的大规模开发。

（4）风、光功率预测系统，电能质量在线监测等新能源接入电网相关技术仍需进一步完善；动态无功补偿装置、功率控制系统等装备水平有待进一步提高。

2西北地区发展抽水蓄能电站面临的主要问题

2.1前期工作推进难度大

近年来根据国家发改委能源局的安排，水电水利规划设计总院、国网新源公司委托西北勘测设计研究院（简称：西北院）相继完成了新疆、甘肃、陕西、宁夏等省区的抽水蓄能电站选点规划。规划结果表明：西北地区具有一定的抽水蓄能站点资源，但是前期工作推进困难。长期以来，西北地区的经济结构中重工业比重较大，日负荷率保持在0.8左右，电力供给中电量需求矛盾为主，而与之相交，电源结构中，水电比重保持在30%左右，且调节性能较好，电网调峰矛盾不突出，因此难以接受抽水蓄能电站对电量的消耗，得不到地方政府的有力支持，前期工作难以推进，配合千万千瓦级新能源基地外送的抽蓄前期工作远滞后于输电通道的工作进程。

2.2工程投资相对较高

西北地区由于其独特的地理位置、地形地质条件与气候条件，西北地区的抽水蓄能电站有自己独有的特点。

西北大部分地区海拔高，新疆、青海、甘肃抽水蓄能电站基本位于海拔2000-3500m高程。陕西省以外，西北其他地区极端最低气温在一30℃以下，甚至达到一40℃。降雨量小、蒸发量大，陕西以外省区年降雨量在150一300mm蒸发量在2000mm以上。河流含沙量高。

因此，保证过机含沙量不超标、保证电站发电用水及冰冻期电站安全运行是西北地区抽水蓄能电站设计中需要解决的重要问题。此外，适应风电与光伏发电随机性、间歇性、波动性的调频、调峰要求，机组运行工况转换频次增加，对机组性能也会有更高的要求。

目前，防止冰冻和处理冰的问题尚在研究中。为保证发电用水，设计中考虑了水损备用库容。保证过机含沙量满足要求的主要措施是建拦沙坝，即，在水源库上游再修建一座坝和泄洪排沙洞，通过泄洪排沙洞将高含沙量（超过过机含沙量要求）水流排至水库下游，并能保证给水库补充清水。

与中国南方的抽水蓄能电站相比，西北地区抽水蓄能电站受水源条件、地形地质条件的制约，其上、下水库成库自然条件较差，备用库容也要大一些，坝体普遍较高；为满足过机含沙量要求，抽水蓄能电站普遍在库尾布置了拦沙坝。因此，西北地区抽水蓄能电站建设投资相对较大，根据目前进行前期工作的项目分析，西北地区抽水蓄能电站单位千瓦投资较好的站点在5500元左右，一般在6000元左右。

结语

西北地区能源资源富集，在中国能源发展总体布局和“西电东送”战略规划中，是重要的能源外送基地。在西北地区建设抽水蓄能电站，不仅能在电网中承担调峰填谷、紧急事故备用、调频、调相和保安等作用，而且对促进风电、光电的消纳和外送，作用显著、影响深远、是十分必要的。

参考文献：

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