在此形勢下，風(fēng)電-抽蓄聯(lián)合運(yùn)行有助于推動風(fēng)電大規(guī)模發(fā)展。風(fēng)電大規(guī)模發(fā)展，必須要同步增強(qiáng)電網(wǎng)的調(diào)峰調(diào)頻能力。然而，在我國風(fēng)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(jī)組?；痣姍C(jī)組調(diào)節(jié)代價(jià)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(jī)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(jī)組的調(diào)節(jié)壓力;燃?xì)鈾C(jī)組調(diào)峰在歐美國家有所應(yīng)用，但我國貧油少氣，作為風(fēng)電的調(diào)峰備用代價(jià)太高、不太現(xiàn)實(shí)。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(fēng)電的規(guī)?；l(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(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)建設(shè)，依托更高電壓等級電網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)電力遠(yuǎn)距離大規(guī)模輸送，一方面實(shí)現(xiàn)本地風(fēng)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(qiáng)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(fēng)電場聯(lián)合運(yùn)行，平滑風(fēng)電出力波動，保證電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)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(fēng)電出力波動，就是在風(fēng)電和電網(wǎng)之間建立一個(gè)“能量緩沖層”，將部分風(fēng)電存儲起來，在電網(wǎng)需要時(shí)穩(wěn)定地為電網(wǎng)供電。與化學(xué)儲能相比，抽水蓄能電站由于其存儲容量大和經(jīng)濟(jì)性好的特點(diǎn)，是目前最理想的儲能方式。抽水蓄能與風(fēng)電具有很強(qiáng)的互補(bǔ)性，風(fēng)電棄風(fēng)基本發(fā)生在夜間負(fù)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(fēng)能以水能的形式存儲起來，在負(fù)荷高峰時(shí)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(shí)現(xiàn)了“變廢為寶”，從電量平衡的角度來說實(shí)現(xiàn)了“消峰填谷”。另外，風(fēng)電場和抽水蓄能電站可以組成聯(lián)合運(yùn)行系統(tǒng)，在保障電網(wǎng)安全運(yùn)行的前提下，實(shí)現(xiàn)風(fēng)電和抽蓄的優(yōu)化與協(xié)調(diào)運(yùn)行，消除風(fēng)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(fēng)電與大容量抽水蓄能在電網(wǎng)中的聯(lián)合優(yōu)化運(yùn)行技術(shù)”作為國家“863”計(jì)劃課題立項(xiàng)。首先，通過基于區(qū)域電網(wǎng)負(fù)荷峰谷特性和傳輸能力約束的風(fēng)電—抽蓄互補(bǔ)特性研究，掌握風(fēng)電和抽水蓄能的時(shí)空匹配特性和不同季節(jié)、不同運(yùn)行方式下的最佳容量配比，用于指導(dǎo)風(fēng)電場和抽水蓄能電站規(guī)劃建設(shè)。其次，通過研究風(fēng)電—抽蓄聯(lián)合運(yùn)行系統(tǒng)的調(diào)度控制策略，合理安排運(yùn)行方式，科學(xué)制定發(fā)電計(jì)劃，實(shí)現(xiàn)風(fēng)電、抽蓄及電網(wǎng)協(xié)調(diào)優(yōu)化運(yùn)行，全面提升電網(wǎng)消納風(fēng)電的能力。最后，研究適用各種運(yùn)行模式的風(fēng)電—抽蓄聯(lián)合運(yùn)行效益的量化分析方法，優(yōu)化設(shè)計(jì)風(fēng)電—抽蓄的聯(lián)合運(yùn)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(yùn)行系統(tǒng)的運(yùn)作機(jī)制和管理流程。
風(fēng)電與抽水蓄能聯(lián)合優(yōu)化運(yùn)行技術(shù)在我國有著廣闊的應(yīng)用前景。截至2010年底，全國已建抽水蓄能電站21座，裝機(jī)容量1665萬千瓦。2020年，我國規(guī)劃建設(shè)抽水蓄能電站裝機(jī)容量將達(dá)到5000萬千瓦，占總裝機(jī)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(dǎo)，在規(guī)劃建設(shè)之初就能夠兼顧風(fēng)電發(fā)展，在總體布局和微觀選址方面與風(fēng)電發(fā)展協(xié)調(diào)考慮;在運(yùn)行層面，可以實(shí)現(xiàn)抽水蓄能電站與風(fēng)電場的聯(lián)合優(yōu)化運(yùn)行和統(tǒng)一調(diào)度，既能夠提高風(fēng)電消納能力，也能夠提高電網(wǎng)整體的社會和經(jīng)濟(jì)效益。
綜上所述，加快抽水蓄能電站建設(shè)，實(shí)現(xiàn)大規(guī)模風(fēng)電與大容量抽水蓄能聯(lián)合優(yōu)化運(yùn)行是我國發(fā)展可再生能源的必然選擇。攻克大規(guī)模風(fēng)電場與大型抽水蓄能電站聯(lián)合運(yùn)行的容量配合、運(yùn)營模式、安全運(yùn)行與經(jīng)濟(jì)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(yùn)行的靈活性和經(jīng)濟(jì)性，將為我國可再生能源的科學(xué)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(yuǎn)的影響。(作者系國電南瑞電網(wǎng)調(diào)控技術(shù)分公司總經(jīng)理)
