9月23日,句容边城镇仑山湖水库旁的山上,句容抽水蓄能电站1号机组通过为期15天的考核试运行,标志着创下三个“世界之最”的国网新源江苏句容抽水蓄能电站顺利实现投产发电!
能源领域是实现“双碳”目标备受瞩目的战场。能源产业风起“绿”涌,推动清洁经济发展。新型储能发展按下“加速键”,正日益成为我国建设新型能源体系和新型电力系统的重要支撑。
2017年3月开工建设,句容抽水蓄能电站的建设者用7年多时间,自主研发建设,创下了“世界最高抽水蓄能电站大坝”“世界最高沥青混凝土面板堆石坝”“世界最大规模库盆填筑工程”等三项世界之最,同时创下11项行业之最,12项技术为行业首创。青山绿水化身超级“绿色充电宝“的镇江实践,为全省乃至全国抽水蓄能电站建设积累了宝贵经验、夯实了技术基础。
预计2025年底,6台机组全部投产发电后,这座“超级充电宝”每年可发电13.5亿千瓦时。
削峰填谷,“超级充电宝”这样运行
13.5亿千瓦时,是个什么概念?能满足36万户家庭同时用电。如果是火力发电,13.5亿千瓦时需要多少燃煤?约14万吨。
登上世界第一高的抽水蓄能电站大坝,站在最高182.3米处,你会得到不一样的答案——1个多金山湖的水量。
身处67层楼的高度,目之所及尽是开阔与绿意。上水库一泓碧水,与周边秀美的仑山湖景交相辉映,已然高山出平湖,美景入画来。
传统电网供电模式是即时的、计划性的。然而,随着大批风电、光伏引入,何时能发电、能发多少电,全由天气说了算,很难计划。由于季节、气候、日夜变化以及人为因素等多方面影响,发电和用电都会出现波动现象。抽水蓄能电站作为当前技术最成熟、经济性最优,且最容易大规模开发的灵活调节电源,与风电、光电、核电以及火电等配合效果最好。
“抽水蓄能电站运行需要利用上下水库的高度差,根据这个需求,我们‘平地起高楼’,堆出了一座上水库,电站上水库坝体高度为世界第一。”国网新源江苏句容抽水蓄能有限公司董事长陈洪春说,句容抽水蓄能电站正是利用上下水库落差,在用电低谷时把水从下水库抽往上水库,变成势能储存起来,在用电高峰时将势能转化为电能送入电网。6台机组总装机容量135万千瓦,设计年抽水电量18亿千瓦时,设计年发电量13.5亿千瓦时,以500千伏出线接入江苏电网。
那么,这个用水做的超级绿色“充电宝”,是如何实现“水往高处走,电从空中送”的?
驶过弯弯绕绕的山路,进入800多米深的进厂交通洞,地下厂房大得令人震惊——长近250米、高近60米、宽超25米,相当于850个国际标准泳池的空间。披着蓝白色外衣的1号机组,远不止肉眼可见的圆柱形“盒子”这么简单,藏在更深地下的内部装置,正在进行势能转化。
“水轮机层、蜗壳层,到发电机层,大部分装置都在地下。”国网新源江苏句容抽水蓄能有限公司团委书记、水工管理梁睿斌向记者介绍了机组的发电原理,水轮机层的转轮叶片被水冲击后,主轴带动转子以每分钟300转的速度转动,通过切割磁力线,也就是中学物理学过的法拉第原理,把水流的动能转化为电能。
距离1号机组不远,2号机组正在施工中,3-6号依次排开,“蓄”势待发。
一座抽水蓄能电站有40年的设计使用寿命,每天可以工作5-7个小时持续放电,而且以水为“燃料”,运维成本低,不受锂、钠、钒等原材料价格波动影响,它的经济效益、服务能力对降低绿电成本、减少电网碳排放至关重要。
综合考虑代替煤电机组和消纳清洁能源的成效,整个句容抽水蓄能电站投运后每年可节约燃煤消耗量约14万吨,减排二氧化碳、二氧化硫等约35.7万吨。
“三最”电站,一部“百科全书”般的存在
“每天在世界第一高的抽水蓄能电站大坝上工作,是一件自豪的事情,更幸运的是参与和见证了‘三最’电站拔地而起。”2017年大学毕业后,梁睿斌就将自己的专业用在了抽水蓄能电站建设上,2000多个日夜,与项目一起成长。
由于地质条件复杂,句容抽水蓄能电站建设与时间赛跑的同时,也在与施工环境斗智斗勇。
“这里没有崇山峻岭,意味着水的落差不大,为了保证发电量,我们使用了全国抽水蓄能电站中最大的进水球阀,重达270吨,因为施工现场狭小,经过攻关成功实现单钩翻身技术,成为全国首创。”梁睿斌感叹道,句容电站建设过程中几乎囊括了整个行业可能遇到的难点,虽不是行业内规模最大,但技术含量极高,业内称其为抽水蓄能电站的“百科全书”,毫不夸张。
在地下800米,创新和突破几乎无处不在:单月填筑量最大,地下厂房洞室群防渗及排水系统最复杂、设计排水量最大,施工期单体污水处理系统最大,水管式沉降仪管路最长……创下了7个行业之最;首次采用库岸沥青混凝土面板+库底土工膜防渗,首次同时应用沥青混凝土面板、钢筋混凝土面板、HDPE土工膜、TPO土工膜、黏土铺盖、帷幕灌浆等多种防渗方式,首次成功应用大坝及库盆内部变形分布式光纤监测系统,首个大型国产高强钢岔管洞内水压试验等,实现了11个行业首创。
同样鲜为人知的是,这个庞大的“地下宫殿”,作为2个省级重大项目互动的成果,见证了“镇合意”营商环境和镇江制造的实力。
句容抽水蓄能电站6台球阀的生产工作,全部由位于镇江高新区的哈电镇江公司负责。去年11月,1号机球阀及上游过渡管顺利交付,作为省级重大项目哈电在镇生产的首台抽水蓄能球阀,不仅于项目建设而言有着重要节点意义,同时也是我市在“双碳”背景下,做强绿色产业链的生动实践。“为国家抽水蓄能电站布局推进,能源结构优化转型,源源注入哈电力量。”哈电项目亦信心满满。
打造样板,镇江“蓄”势待发
抽水蓄能具有调峰、填谷、储能、调频、调相和紧急事故备用等作用。“十四五”是碳达峰,也是抽水蓄能发展的关键期和窗口期。
据预测,2030年前,江苏存在2100万千瓦抽水蓄能规模需求,已建成、在建和外省送入的规模存在较大缺口,加快抽水蓄能发展势在必行。经初步梳理,全省抽水蓄能项目资源主要集中在镇江,同时省能源局提出要将镇江打造成江苏省抽水蓄能电站示范集群,并建议我市加快推进项目建设。
“随着风电、光伏等新能源被大规模应用,电网的峰谷也会变得更加复杂,抽水蓄能电站有灵活的储能和送电能力,随着句容抽水蓄能电站被并入电网,将可以更好地吸纳跨区域能源,削峰平谷,更好地保障电网的安全平稳运行。”市发改委主任谈沁磊介绍,我市抽水蓄能电站自然资源和地理条件在省内相对优越,除句容仑山湖,句容石砀山、韦岗青山湖、永兴坝(韦岗铁矿)等区域也具备抽水蓄能项目开发条件。
目前,我市结合矿山开采、修复和产业发展,系统研究、谋划抽水蓄能电站,积极推进相关工作,打造省级抽水蓄能电站集群,积累可复制、可借鉴的工作经验,为抽水蓄能电站集群建设探索新模式、新路径、新方法。
“近年来,我们聚焦‘碳达峰、碳中和’长期目标,以构建新能源为主体的新型电力系统为主要目标,统筹推进抽水蓄能建设,构建多元化储能体系。”谈沁磊说,在打造新能源体系,为全省50万千伏电网安全稳定运行贡献“镇江力量”的同时,镇江积极推进全省沿江单体规模最大的成品油、煤炭储运基地建设,开展盐穴储气、储能等综合利用研究,为全市、全省乃至长三角地区能源战略物资储备提供“压舱石”。(记者 朱婕 通讯员 贡晓亚)