從烏魯木齊城區向東南方向眺望,只要天氣晴好,就能看到掩映在云霧間的博格達峰。
在蒙古語里,“博格達”意為“眾山之神”。作為天山山脈東段的最高峰,博格達峰海拔5445米,常年冰雪皚皚,壯美雪山周邊地區蘊藏著豐富的資源:山上,雪豹和雪雞等野生動物不時出沒,樹林里生長著黨參、黃茂和貝母等藥材,地下則埋藏著銅、鐵、頁巖油等資源。2012年,中國石化新疆石油開始在博格達峰東側試采頁巖油,經過十年的探索,這個項目進入規模效益上產階段,2022年的產量達到50.9萬噸。
如果說,頁巖油的開采是博格達峰和能源產業的第一次接觸,那么,在博格達峰腳下的國網新源新疆阜康抽水蓄能電站(以下簡稱“阜康抽蓄電站”)的投產,則讓它與能源產業的緣份更深。
阜康抽蓄電站的總裝機容量為120萬千瓦,1號機于2023年11月25日投運。2024年7月31日,阜康抽蓄電站全面投產發電,電站每年可增發新能源26億千瓦時,在實現減排二氧化碳約49.6萬噸的同時,將推動阜康本地發展,優化新疆能源結構,支撐西北地區的綠色低碳轉型。
在藍天之下,在雪山之間,這座“超級充電寶”正全面發力。
打造儲能“天池”
每到盛夏,博格達峰南麓的冰雪融水便潺潺而下,匯成河流、澆灌綠洲。有三條小河在途中匯集,自西北向東南蜿蜒,最終流入艾丁湖。這條河就是阜康抽蓄電站下水庫所在的白楊河。
由于地理和環境,白楊河流域內降水稀少,蒸發量大,且徑流季節性變化大,但依賴冰川融水和降水補給,仍可為沿岸的烏魯木齊市達坂城區和吐魯番市托克遜縣提供水源。
2016年,在獲得建設核準后,阜康抽蓄電站在白楊河流域正式開工。建成后,抽水蓄能電站的總庫容為845萬立方米,相當于二十分之一的天池。在負荷低谷時,這些水會被從下水庫抽至上水庫;待調峰需要時,上水庫向下水庫放水發電,水能再次轉換為電能。
調峰是阜康抽蓄電站的關鍵任務。一直以來,烏昌電網的電源裝機主要為火電和風電,兩者占比超過90%。隨著新能源的大規模建設,電網總裝機容量已遠超用電負荷,電網調峰的季節性壓力較大。
如果擁有抽水蓄能電站,從抽水工況到滿負荷運行一般只需2~3分鐘,既可以快速大范圍調節出力,也可以在更經濟的前提下滿足快速調節的要求。根據中國能源建設集團新疆電力設計院的測算,2020年烏昌電網最大峰谷差達886萬千瓦,出現在11月。若無抽水蓄能電站參與調峰,要滿足當時的電網調峰需求,火電機組最大調峰率就要達到51%,這對于冬季以供熱機組為主的電網來講顯然是不經濟的,也難以實現。阜康抽蓄電站全部投運后,烏昌電網火電最大調峰率將從51%下調到42%。
帶動本地經濟是阜康抽蓄電站工程的另一個亮點。電站建設吸引了大量當地勞動力參與改擴周邊道路,并采購了本地水泥、鋼材等原材料。這不僅讓當地基礎設施、道路條件獲得了改善,還促進了當地就業。
電站建成后,水庫與附近的天池風景區相呼應,形成“大小天池”景觀。群山環抱的儲能“天池”在云杉綿延之間,與周邊景色融為一體,相得益彰。
容納更多“風光”
除了被群山環繞的雪山,蒼茫戈壁是新疆的另一大特色景觀。新疆的戈壁絕大多數是由風“塑造”而成的。在大風的作用下,洪積平原上的細砂和塵土被吹到天空中,粒徑比較大的礫石則被留在原地,戈壁灘地貌就此形成。
有人形容,新疆的風既多又急。風多,是因為新疆地處西風環流區,且受副熱帶高壓的影響,春夏之交盛行西風和西北風;風急,則源于新疆“三山夾兩盆”的地形結構,塔里木盆地和準噶爾盆地周邊多峽谷和缺口,當風進入狹窄的山谷,就會因“狹管效應”出現風力陡增的現象。唐代邊塞詩人岑參的《走馬川行奉送封大夫出師西征》一詩就曾這樣描述新疆的風:“輪臺九月風夜吼,一川碎石大如斗,隨風滿地石亂走。”
這位生活在1200多年前的詩人不會想到,導致他出行不便的狂風,有朝一日成了生產綠色能源的資源。據統計,新疆九大風區的可利用風能裝機容量約為8000萬千瓦。在風力資源最好的達坂城,每年的風期為153~171天,風力發電利用小時數則達到3300小時。
近年來,多個風電項目陸續在達坂城落地,讓這座“風城”成為“風電之都”。2022年3月,新疆首個集“風能、光伏、火電、儲能”于一身的多功能清潔能源基地——華電北疆烏魯木齊100萬千瓦風光電基地項目在達坂城落地。作為我國首批風光大基地項目之一,該項目總裝機容量為100萬千瓦,投產后每年可新增綠電25億千瓦時以上。
位于新疆達坂城當一處風力發電場(右圖)。新疆風能資源技術可開發量位列全國第二,截至目前,新疆電網新能源發電裝機容量達到6203.8萬千瓦,其中風電裝機容量占比超過50%。
作為全區最早發展新能源的地方,達坂城可以被看作新疆新能源發展的縮影。新疆太陽能資源技術可開發量全國第一,風能資源技術可開發量全國第二。根據國網新疆電力的數據,截至2023年12月底,新疆電網累計新能源裝機容量為6158.7萬千瓦,占全網總裝機的44.6%。預計到2025年,新疆電網新能源并網裝機容量有望達11600萬千瓦以上,將超過新疆能源總裝機容量的一半。
多能互補一體化項目將在新疆更多地方出現。根據《新疆維吾爾自治區工業領域碳達峰實施方案》,新疆將加快國家大型風電、太陽能發電基地建設,建成準東、哈密北、南疆等千萬千瓦級新能源基地,加快發展抽水蓄能、新型儲能等,推進風光水火儲一體化發展。
新疆水力資源豐富,位居全國第四位,理論蘊藏量3817.8萬千瓦,技術可開發量2870萬千瓦。根據國家中長期抽蓄發展規劃(2021-2035年),新疆規劃建設抽水蓄能電站30座、總容量4100萬千瓦。
當前,除了阜康抽蓄電站,以新疆霍爾古吐水電站為代表的新疆“十四五”重點水電開發項目將陸續投運,2023年年底,全國首個抽水蓄能與常規水電一體化開發運營的水電項目也開始建設。更多綠色儲能的出現,將助力當地容納更多“風光”,為新疆調整能源結構提供更為堅實的支撐。
助力西電東送
2023年12月底發布的《中國西部發展報告(2023)》顯示,傳統能源大省在能源節約、環境治理和污染物排放方面采取了積極措施,為低碳發展作出了顯著貢獻。在西北地區,寧夏、青海、新疆等省區的低碳發展指數保持在較高水平。
低碳發展指數走高,新能源快速增長是重要因素。從地理條件看,西北地區地廣人稀、光照充足,不少地方荒漠化嚴重。而這樣的條件,卻為發展集中式新能源創造了良機。從2008年開始,新能源發電項目就開始陸續在西北落地,推動當地能源結構發生了較大轉變:以光伏為例,2014~2022年,西北地區的火電占比降低12.36%,而光伏發電裝機占比提高11.77%。2023年12月7日,隨著我國第一批沙戈荒大型風電光伏基地項目——華能蘇徳日圖風電場和國電投布拉格風電場并網,西北電網范圍內新能源裝機容量突破2億千瓦,接近西北電網總裝機容量的50%。
根據中國電建集團西北勘測設計研究院的測算,到2035年,西北地區預測新能源裝機容量將比西北電網最大負荷大約4.4億千瓦,即使考慮外送通道送電負荷,在新能源大發時刻,新能源出力仍遠大于負荷需求。
在眾多調節手段中,抽水蓄能越來越受到關注,原因有二:一是西北地區新能源基地建設多集中在遠離負荷中心的電網末端地區,如甘肅河西、青海海西和海南、新疆吐哈、陜西北部等。在這些地區開發建設抽水蓄能電站,可以作為外送支撐電源和智能電網的重要組成。二是在西北地區,冬季供暖功能主要依賴火電,電網調峰能力受限。在“雙碳”目標下,西北電網內新能源的接入容量及比例增加,隨著經濟社會發展,系統峰谷差進一步拉大,網內調峰儲能的需求也將進一步增加,因此,需要建設抽水蓄能電站,以破解新能源發展瓶頸。
2023年8月,我國規模最大的光伏發電直接制綠氫項目——新疆庫車綠氫示范項目建成投產。項目全部采用新能源發電制氫,制氫規模達到每年2萬噸。
近年,在西北地區的不少新能源基地,項目在建設完成后需要和有調節能力的電源打捆外送。作為基地配套電源的一部分,抽水蓄能電站的參與促進了新能源消納,助力電力系統的安全穩定運行。
根據國家能源局2021年8月發布的《抽水蓄能中長期發展規劃(2021-2035年)》,我國新建抽水蓄能項目主要服務于新能源大規模發展和電力外送需要,重點布局在“三北”地區,重點實施項目340個,總裝機容量約4.21 億千瓦。國家能源局2023年4月發布的《關于進一步做好抽水蓄能規劃建設工作有關事項的通知》要求,進行以沙漠、戈壁、荒漠地區為重點的大型風電光伏基+地等特定電源的需求論證,并形成全國抽水蓄能發展需求論證成果。
隨著新疆和西北新能源基地的大力發展,到2035年,西北地區對抽水蓄能電站的需求將達到1億千瓦。新疆鄯善、若羌、高昌、額敏、和靜、滾哈布奇勒……一大批抽水蓄能電站正在設計開發和建設之中。在這些“穩定器”的調節下,更多綠電將點亮東部的千家萬戶。
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