梯级小水电“变形记”

水和储物如何相辅相成。

建成木坡，赞拉，蒙古桥三座水电站，形成上水库蓄水，下水库发电，常规水电站改造为混合式抽水蓄能电站。

将周围的分布式光伏连接起来，形成19.5万千瓦水电+5万千瓦光伏+0.5万千瓦抽水蓄能的梯级水电站

中长期电力资源互补:雨季水电出力高时，光伏出力低，当旱季水电不足时，光伏屋顶

补充短期调度方案:当电能过剩时，从下水库抽水到上水库储存，再从上水库排放到下水库发电。

实时控制水平互补:光伏出力波动，通过稳定水电实现调峰。

世界上第一座水，光，电互补的梯级水电站在四川并网发电，

水电，光伏，抽水蓄能如何互补。

有哪些挑战和意义。

日前，世界首座水，光，蓄互补的梯级水电站在阿坝藏族羌族自治州小金县并网发电至此，小金川河流域梯级水电站完成了一次华丽的转身，在全国乃至全世界都具有突破性的意义

2009年以来，中国电建水电开发集团有限公司先后在小金川河建设了木坡水电站，赞拉水电站，春场坝水电站，总装机容量15.9万千瓦这些电站类似于四川的3000多个小水电站，每年雨季都受到弃水问题的困扰

2018年，国家R&D重点项目分布式光伏与梯级小水电互补联合发电技术研究及应用示范入选春厂坝水电站，计划将现有梯级水电站改造为水，光，蓄互补的梯级水电站一场蜕变在四姑娘山脚下悄然展开

改革有多难。

安装抽水蓄能发电机组，如同在深井里绣花。

走进春场坝水电站，直观的感受就是迷你新建的抽水蓄能机组装机容量只有0.5千千瓦，仅为白鹤滩水电站百万千瓦的1%厂房面积只有132平方米，不到白鹤滩水电站左右岸厂房的1/400

它的改造费了不少劲第一步，要在已经投产的工厂里扩建安装一台抽水蓄能发电机组，这在国内还是第一次

在车间里，记者见到了中国电建成都勘测设计院春场坝抽水蓄能电站EPC项目经理黄煌他道出了改造的难度，就像在深井里绣花

黄煌提到的深井直径13米，深54.5米，深度相当于17层楼为了满足抽水高度为20—30米的抽水蓄能机组的特殊要求，该机组只能安装在深井的底部黄煌说，由于这里距离原厂房只有几米远，而且距离小金川河和大坝很近，为保护原电站不受破坏，深井开挖不能使用炸药爆破这给建筑工人造成了困难

"我们创新性地使用水力压裂来挖掘."黄煌说，十八般武艺，如灌浆，高压喷射灌浆，防渗墙等，都用上了，最后一步就铸好了深井

挖深井的问题已经解决，安装机组又是新的挑战深井底部的工作面只有132平方米，几乎和一个三室一厅的房子一样大中国电力建设维护工程总公司春长坝抽水蓄能电站EPC项目机电施工负责人杜兴说，作业面上堆放着上百个零件，只有18个工人能同时站立，给多工序交叉作业带来很大难度他们提出了一种全新的卧式抽水蓄能机组安装方案机电设备安装到位后，基础混凝土均匀浇筑，减少了机组安装步骤，提高了安装效率

抽水蓄能机组安装后，利用已建成的木坡，赞拉，蒙古桥三座水电站，形成上水库蓄水，下水库发电，将常规水电站改造为混合式抽水蓄能电站然后接入周边分布式光伏，最终形成19.5万千瓦水电+5万千瓦光伏+0.5万千瓦抽水蓄能的水，光，蓄互补的梯级水电站

水和储物如何互补项目负责人，国家电网四川电力研究院副院长丁指着电站控制中心的屏幕说，有三个层次的互补性一个是中长期电力资源的互补性在雨季，当水电输出高时，光伏输出低旱季，水电不足，光伏在上，二是短期调度计划互补电能过剩时，将水从下水库抽到上水库储存，用电高峰时，将水从上水库排到下水库发电三是实时控制水平互补，光伏出力波动，通过稳定水电实现调峰通过多层互补，可以实现水电，光伏，抽水蓄能三种能源模式之间的运行优化

突破口在哪里。

攻克世界性难题，实现系统集成本土化。

从默默无闻到深感责任重大中国电建四川小金川水电开发有限公司总经理杨炳权回忆说，原本静悄悄的春厂坝水电站迎来了无数来自国内顶级科研院所和工程设备制造商的专家学者，他们都朝着同一个目标努力——建设世界上第一个梯级水，光，储互补联合发电系统示范工程

蓄水互补发电极其复杂实现联合作战，需要攻克装备研制，运行控制，智能调度等多项关键技术发电机组作为抽水蓄能电站的心脏，是其中的关键

常规抽水蓄能发电机组都采用定转速机组，功率无法调节要实现水，光，储互补发电，常规机组无法满足要求，必须采用变速抽水蓄能机组这对研究人员来说是一个巨大的挑战变速抽蓄机组成套设备被国外垄断，国内没有运行先例丁说，这意味着他们要进行突破性的研究

一个20人的R&D团队开始夜以继日地攻克关键问题经过4年的研发，中国第一台全功率变速恒频可逆抽水蓄能机组终于问世这个变速抽蓄单元可以在一百毫秒内通过改变速度来完成功率调节简单来说，伴随着日照条件的变化，光伏功率会在不同的时间尺度内发生波动，变速抽蓄机组会根据光伏功率的波动进行调节比如当有云过来遮挡光线时，光伏输出迅速下降，抽水蓄能机组可以在百毫秒内迅速提高输出，从而保证水—太阳能—蓄能互补电站的输出按计划进行

该机组打破了国外垄断，实现了系统集成整体国产化国网四川省电力科学研究院技术专家石率先提出了快速变速控制和快速变功率控制相结合的多级协调控制策略，实现不同工况下励磁，调速和变流器的协调控制，可使机组以最优效率运行，最大限度地具备毫秒级快速功率调节能力可以说是变速抽水蓄能的核心和大脑这是一个巨大的突破丁表示，预计将同类设备价格降低20%以上，进而实现设备销售，制造企业年营收可达1亿元以上

除了硬件上的突破，还开发了世界上第一个梯级水电站联合运行控制和智能调度系统负责这一项目的国电南瑞科技有限公司技术人员单介绍，电力最大的特点是及时有售，实时匹配平衡水电，光伏和抽水蓄能产生的电力负荷是一项特别微妙的技术活动智能调度系统是智能的，可以实现自主决策和自我修正可以根据周边气象数据预测光伏，水电站发电量，利用抽水蓄能机组全功率变流器的毫秒级响应能力，匹配最合适的发电比例，联合智能调度

有多值钱。

找到一条水电开发利用的新路子，可以推广到水光资源丰富的地区。

作为世界上第一座水，光，蓄互补的水电站，春厂坝水电站的变形有什么示范意义。

首先，为水电的开发和利用找到了一条新途径丁告诉记者，水电是目前中国最大的储能系统到2020年底，全国所有储能电站总装机容量为327万千瓦，而仅四川雅砻江二滩水电站就为330万千瓦也就是说，我们一个水电站储存一两个小时，就可以达到全国所有储能电站的量在丁看来，四川水电装机容量9000万千瓦，居全国第一，是最好的蓄电池怎样才能更好的发挥水电蓄电池的作用春坝水电站提供了一种新的可能

据杨炳权介绍，小金川河的几个小水电站都面临着弃水问题，汛期有30%—50%的水电站弃水，这也是四川大部分小水电站面临的普遍问题要解决弃水问题，就要增加当地的消纳量，或者新建一条输电通道，这是小水电业主不可能主动去做的伴随着国家重点R&D计划项目在春厂坝水电站的示范应用，据初步测算，该项目投产后，每年可增加水电消耗975万千瓦时，产生巨大的经济效益"不仅水力发电量会增加，水力发电的价值也会被放大."杨炳权表示，因为参与光伏调峰，未来的调峰价格会体现在水电价格上，四川也在研究调峰价格的价格体系

四川有很多小水电站除了小金川河流域，杂谷脑河，卧螺河，杜嘴河等流域的水光资源也十分丰富这些流域小水电站装机超过200万千瓦，光伏装机超过80万千瓦而且小水电和光伏接入场景和春厂坝水电站类似，可以复制推广日前，四川省发改委，省能源局发布《四川省十四五可再生能源发展规划》，明确提出有序建设抽水蓄能电站，对上下游梯级水电站建设的混合式抽水蓄能电站开展选址研究我们的示范项目恰逢其时，与国家和省的能源战略高度契合丁对说道

另一个重要的示范意义是证明水，光，储互补运行模式的可行性十三五末，四川新能源装机只有600多万千瓦，占电力总装机的比重很小即使满负荷发电也没有对电网的稳定性构成很大威胁但根据规划，到十四五末，四川新能源装机容量将达到2200万千瓦，占总量的近15%，未来这一比例还将继续增加，这对电网的稳定性提出了新的挑战通过水，光，储的互补运行，将不确定的光伏能源转化为完全可控，可调度的能源，极大地保障了电网的安全稳定运行

春坝水电站的投资方中电建水电开发集团有限公司也从传统的水电开发转型为多能互补的抽水蓄能电站2021年获得河北，新疆维吾尔自治区，湖南等地多个抽水蓄能项目开发权，装机容量660万千瓦，目前，我们正在密切跟踪四川，河北，广西壮族自治区，新疆维吾尔自治区等地的10多个抽水蓄能项目，装机容量超过1000万千瓦雅砻江流域水电开发有限公司对春厂坝水电站的多能源互补模式也很感兴趣，希望示范成果能应用于两河口，金平等流域大型梯级水电站