新闻纵深｜揭秘世界最大抽水蓄能电站

2021年12月30日，世界最大抽水蓄能电站国网新源河北丰宁抽水蓄能电站正式投产发电。河北日报记者独家连线国网新源河北丰宁抽水蓄能有限公司负责人，为您揭秘这一电站的建设难度和运转原理。

●世界最大地下单体厂房

今天投产的丰宁抽水蓄能电站（以下简称丰宁电站），一经公布就吸引了众多眼球，因为它和很多“第一”联系在一起——储能能力世界第一、地下洞室群规模世界第一、地下厂房规模世界第一。

这些第一的实现实则难度巨大。

丰宁电站位于承德市丰宁满族自治县境内，海河流域滦河干流的上游。从空中俯瞰，只有一条大坝横亘水域，其实，丰宁电站最大的施工难点在看不到的地下。

储能能力世界第一，是指带动蓄电站工作的12台30万千瓦单级可逆水泵水轮发电电动机组，总装机360万千瓦，为世界抽水蓄能电站之最。

这些机组在哪？

“在位于地下200米-300米的山体里。”国网新源河北丰宁抽水蓄能有限公司总经理张全胜介绍。

巨大的机组需要空间，丰宁电站地下厂房单体总长414米，高度54.5米，跨度25米，是世界最大的抽蓄地下厂房。

地下洞室建设，一般的施工办法是爆破。“但电站位于燕山山脉，地质条件复杂，岩石年代久远，蚀变带、裂隙多，爆破后山体易塌方、变形。”张全胜介绍，所以，他们把高达54.5米的地下厂房分成了9层施工，这一高度接近民居的17层楼高。在施工中要不断通过锚杆、锚索、锚板等多种施工技术措施进行加固，像串糖葫芦一样将其串起来，控制地下厂房开挖中变形。

这也是国内首次系统性攻克复杂地质条件下超大型地下洞室群建造关键技术，为今后我国抽蓄大规模开发建设提供了技术保障和工程示范。

●首次实现抽蓄电站接入柔性直流电网

丰宁电站除了多个世界第一，还首次实现了抽蓄电站接入柔性直流电网。

“过去，抽蓄电能都是接入交流电网。丰宁电站实现的抽蓄电能接入柔性直流电网可以使输电灵活性更强。实现无源供电。”国网新源河北丰宁抽水蓄能有限公司副总经理吴培枝介绍。

其应用之一是为孤岛供电。“按照传统的供电方式，交流电传送到孤岛需要两端都有大功率电源，比如用柴油机发电等。柔性直流供电不需要孤岛一端有电源，可以直接供应孤岛用电。”吴培枝说，这对于我国部分偏僻的海岛或者村庄来说，供电将变得更加便捷。

除此以外，柔性直流输电还是构建智能电网的重要装备，与传统方式相比，柔性直流输电在城市配电网的增容改造、交流系统互联、大规模风电场并网等方面具有较强的技术优势，或将改变大电网发展战略格局。

丰宁电站接入张北柔直电网和华北500千伏电网，首批1号、10号两台机组可提供60万千万出力，2024年12台机组全部投产后，可以提供720千瓦的电力支援能力。

这又意味着什么呢？

这意味着丰宁电站将发挥负荷调节和区域稳定协调控制作用，有效实现新能源多点汇集、风光储多能互补、时空互补、源网荷协同，支撑具有网络特性的直流电网高可靠高效率运行。不仅开创了抽水蓄能发展史上的“先河”，还为破解新能源大规模开发利用难题提供了宝贵的“中国方案”。

●世界最大“超级充电宝”

丰宁电站一经投产，还被赋予一个名字——世界最大“超级充电宝”。

这要和另一个世界之最联系起来——世界规模最大的地下洞室群。

张全胜说，“我们建设了多达190条的地下洞室，长度达50余公里，相当于通过其中的输水系统洞室和安装的机组设备，实现水资源的储蓄和释放。”

那么，丰宁电站的蓄水电能来自哪里呢？

“我们消纳的是来自过剩的风能和光伏的新能源。”张全胜介绍，丰宁电站由上水库、下水库、输水系统和地下厂房系统组成，电站年设计抽水电量高达87.16亿千瓦时，一次蓄满可储存新能源电量近4000万度，这也是丰宁电站被誉为“超级充电宝”的来源。

“白天用电低谷时，我们把风能和光伏电能储存起来，利用这一电能把下游的水通过地下输水系统洞室和机组设备抽蓄上来，等到晚上用电高峰时，我们通过放水产生电能供应。”张全胜说。

这一转化对解决我国加快构建新型电力系统、新能源消纳和存储问题意义重大。抽水蓄能可以很好地适应风电的反调峰特性和光伏出力随日照陡增陡降特性，在抽水工况作为电力负荷直接促进新能源消纳，尖峰时段顶峰发电和挂网备用可以间接提升新能源消纳空间，在促进新能源消纳的同时，极大平抑新能源出力随机性、波动性，切实发挥抽水蓄能在推动新能源发展中的稳定协调作用。

不仅如此，丰宁电站12台机组满发利用小时数达到10.8小时，还是华北地区唯一具有周调节性能的抽蓄电站。对于支撑华北主网安全稳定运行，增强系统调节能力快速跟踪新能源出力，发挥大容量储能作用保障新能源有效消纳，推动能源清洁低碳转型，具有十分重要的作用。（河北日报记者白云）