抽水蓄能在推进“三型两网”战略中的变革与实践

王柏林 董瑞靖 马晓霞

新疆阜康抽水蓄能有限公司 新疆乌鲁木齐 830000

发展与“三型两网”布局相配套的物理平台，是改善我国能源输配环境，提升我国能源企业适应内外部形势变化和挑战的必然要求。抽水蓄能电站是电网系统的“调节器”、“蓄电池”，其所带来的容量效益、能量转换效益为电力系统平稳运行创造了支撑条件，同时其在调频、调相、事故备用、黑启动等方面带来的动态效益更是为电网安全提供物体保障与能源输配动态调整的可能。如何发挥抽水蓄能电站在改善电力体系安全性，提升供电质量方面的固有优势、提升电网系统效益，成为“十三五”后，电网系统在面对我国经济系统性结构转型的主攻方向。本文结合我国经济发展趋势与电网系统数字化、信息化标准，对抽水蓄能电站布局在“三型两网”战略布局中的重要性进行阐述，分析抽水蓄能电站在“三型两网”建设中的实施内涵，以期为新时期抽水蓄能电站在电网系统中的定位指明方向。

1 “三型两网”战略决策下的抽水蓄能电站需求发展分析

“枢纽型、平台型、共享型”是对电网功能整合与智能型电力网络建设提出的客观要求，“坚强智能电网、泛在电力物联网”是国家电网公司顺应“十三五”规划，推动公司转型升级的手段。现阶段能源电力行业正处于变革期与发展期，伴随能源革命和电力体制改革进程的不断深化以及政策端对能源企业的客观要求，“三型两网”成为推动和促进我国能源行业转型的支撑点与落脚点，是顺应供给侧改革、消费革命及电力市场体系建设的客观要求，是顺应云物移、智能制造等技术发展趋势的重要举措。“三型两网”是国家电网公司产业属性、网络属性及社会属性的统一，而抽水蓄能电站则是构建三型电网物理平台的关键组成。

1.1 抽水蓄能电站在“三型两网”战略决策中的功能定位

我国经济正在由粗放型向集约型过渡阶段，与此同时伴随数字化浪潮崛起，提升能源输运网络承载与处理能力，提升电能配置效率成为电网企业面临的关键问题，在此基础上，“三型两网”战略应运而生。这是能源行业落实科学发展观的首要途径，同时也是我国经济系统性结构转型的客观要求。抽水蓄能电站与常规基荷电站不同，具体效益反应为静态效益与动态效益两个层面，其功能定位具体表现形式为新型坚强电网与泛在电力物联网物理平台的物理构成[1]。抽水蓄能电站作为一种特殊电源，其在承担或参与电网调峰填谷的任务的同时，可有效改善电力系统运行条件，并能迅速跟踪电力系统的负荷变化，具有敏捷的爬坡能力和调频、调相的动态效益。抽水蓄能电站的布局与运行可有效的提升电网供电质量和供电的可靠性[2]。因此抽水蓄能电站在“三型两网”战略实施过程中有着不可替代性，而具体到功能性则主要体现在“枢纽型”与“平台型”两个方面。

构建“枢纽型”电网要求电网系统搭建有适配于能量流与信息流的处理能力，在新能源并网与用电需求侧结构模式更为多元的经济转型环境下，电网系统内的微调、频调对电网运行提出更高要求。抽蓄蓄能电站作为电网系统的“调节器”，在广泛布局的基础上，通过现代化信息控制技术与大云物移等信息通信系统的协作，可达成实时与非实时信息的高度集成，进而可采取合理的自动控制策略，提升“枢纽型”电网平台的适配能力。抽水蓄能电站作为电网调节的物联端，使电能的需求侧与供给侧的友好互动和相互协调成为可能，是“枢纽型”电网调控平台。

“平台型”电网的建设是促进电力系统供需对接、要素重组、融通创新的有效手段，是对已有物理资源与信息资源的有机整合。抽水蓄能电站动态效益的具体表达，不仅限于在已有平台上的物理调整，还包括系统调节过程中的数据分析。在大数据挖掘与人工智能技术的推动下，抽水蓄能电站可基于已有电网波动下的抽水蓄能电站调节规律，分析需求端能源消费典型特点与供给端能源结构转型趋势，进而提出适配于电网系统整体安全性的解决方案。抽水蓄能电站运行过程中的数据挖掘是评估我国能源转型，分析现有经济发展趋势的智慧核心，抽水蓄能电站运行过程中采集的数据成果也是构建“平台型”电网系统的客观需要。

1.2 抽水蓄能电站对“三型两网”战略实施的推动作用

世界抽水蓄能电站广泛应用与资源匮乏地区、新能源发展较快地区以及火电或核电装机比例较大地区，其发展进程与世界电力发展建设进度相一致[3]。部分国家的抽水蓄能机组超过全国装机比重的10%，而我国抽水蓄能电站建设起步较晚，运行规模与之仍有较大差距，在构建抽水蓄能电站网络，实现电网系统的整体管控上仍有较大发展空间[4]。

抽水蓄能电站在“三型两网”战略中的推动作用，主要体现在构建“坚强智能电网”上。结合我国能源输配发展趋势与构建坚强智能电网的客观实际需要，《水电发展“十三五”规划》提出了“加快开工建设一批距离负荷中心近、促进新能源消纳、受电端电源支撑的抽水蓄能电站”的总要求。伴随我国能源结构不断优化、特高压智能电网迅速发展，电网系统调峰压力持续增大，抽水蓄能电站的差异化全局布置已成为保障电力系统安全稳定运行的抓手。抽水蓄能电站的定位可提高供给端与电源系统并网运行效率，同时也可以作为需求端负荷中心的支撑电源。面对大型核电开发与新能源并网进度加快，能源基地电力输送规模扩大，通过抽水蓄能电站抽水和发电两种工况的科学合理运行，提升电能输配质量、促进电力系统节能，是保障电网稳定运行的必要手段，因此建设“坚强智能电网”需要与之配套的抽水蓄能电站网络。

2 “三型两网”战略决策下的抽水蓄能电站需求发展分析

在第四次工业革命浪潮的推动下，5G技术下的信息实时传导不仅为电力系统物联网打造了可行的技术基础，同时也使电力系统的微端调控、实现配用电侧海量设备与电网系统的互联互通成为可能[5]。面对我国经济结构系统性转型的客观需要，面对能源需求侧的多元化构成与调整，面对数字化时代新技术引领下的能源需求变化，实施泛在电力物联网成为数字化时代浪潮下经济转型的迫切需要，而在此基础上构建坚强的智能电网在对经济的持续稳定发展将至关重要的作用[6]。

2.1 抽水蓄能电站建设是数字化时代构建“坚强智能电网”的客观需要

伴随5G网络的全面商用，信息传导将进一步加快，自动驾驶等推进产业变革的关键技术将进一步普及实施，伴随而来的将是能源需求端侧的巨大调整。面对第四次工业革命浪潮，现有的电力输配网络是否能适应能源需求端的巨大调整仍存在不确定性。而在已有技术手段中，只有“枢纽型、平台型、共享型”的抽水蓄能电站才能在协助供给端的能源输配整合上发挥其调节效益。

面对即将迎面而来的泛在物联网，在5G通信基础上实现的互联互通将深刻的改变我国现有经济格局、能源供给格局与能源消费格局。面对第四次工业革命在能源需求端提出的客观需要，除了在供给端加大火电、核电、大型可再生能源基地建设外，在保证电网安全稳定的基础上，提升电网系统的智能调控能力显得尤为重要。在现阶段我国经济发展格局下，国内外学者在抽水蓄能电站提高电网调节能力上作出了广泛探索，针对新能源入网消纳，大规模能源运输造成的网损激增和调峰能力不足等问题，在联合优化运行模型的架构下均较好的验证了抽水蓄能电站在平抑电网波动、维持电网稳定的可行性。伴随能源互联网行业数字化浪潮的加速，数字化信息传导技术将有效提升抽水蓄能电站调节能力，进一步发挥抽水蓄能电站灵活启停、增减出力灵活的特点。因此通过信息分析与信息传导等手段大力发挥抽水蓄能电站电网性能调节作用将对优化电源结构、改善电网电压水平、提高供电质量、保证电网的安全稳定运行上起到较大的促进作用。从我国经济发展趋势与政策端来看，推进抽水蓄能电站在智能电网的全面协调布局上将为我国经济结构系统性转型与构建坚强智能电网提供有力支撑。

2.2 抽水蓄能电站建设是数字化时代助推“泛在电力物联网”落地的终端处理核心

数字化时代下5G技术的崛起为智能电网多点协调的精确控制成为可能，在此基础上建设成无时不在、无处不在的“泛在电力物联网”将有效解决电网系统控制“最后一公里”难题，真正实现任何时间、任何地点、任何人、任何物的电网信息共享。

抽水蓄能电站作为电网系统调控的物理平台，对应于“泛在电力物联网”海量电力相关实体，需要对应承载需求端与供给端海量数据的处理，因此其在调控与调节上具有复杂性。现有技术层面上抽水蓄能电站是最为牢靠的调节终端，通过抽水蓄能电站的全面布局将深入发挥“枢纽型”平台所赋予的信息整合能力，进而通过云计算，将数据量测转化为能源输配策略与能源供给策略，从而提升智能电网整体性能。抽水蓄能电站的运行特性决定了其在“泛在电力物联网”中的终端处理核心地位，要保证“三型两网”战略布局的落地就需要在大数据分析的基础上，搭建基于抽水蓄能电站运行特性的数据处理平台。现阶段我国抽水蓄能电站均局限于地区调控，受电网调度控制，主要服务于单一区域，缺少区域联动。因此，在电网系统泛在交汇平台的基础上打造基于抽水蓄能调控网络的泛在的电力调控平台尤为重要，其不仅有利于“泛在电力物联网”的落地施行，同时其对于提升电网大规模能源接纳能力、优化电源结构、打造抽水蓄能电站网络联调，实现多区域电网的联合互动具有重要意义。

3 结语

适配于“三型两网”战略的未来电网，不仅需要通过单一抽水蓄能电站的微调、频调实现区域输配电网络平稳，同时更需要通过抽水蓄能电站网络的集成控制实现全国范围内的区域协作互动。因此抽水蓄能电站的全面布局与抽水蓄能电站智能化水平的进一步提高将有效助推“三型两网”战略落地，从综合资源规划和电力负荷需求响应两方面实现电网数据流的双向智能传输，进而形成优化能源利用决策系统，为未来智慧型电网提供强大助力。