在5月18日国际大坝委员会第28届大会暨第93届年会“水风光蓄一体化基地建设”专题研讨会上,与会专家一致认为,我国雅砻江、大渡河、黄河等主要流域不仅具备优质水能资源禀赋和扎实的开发基础,更在风能、太阳能等清洁能源储备方面占据显著优势,形成了得天独厚的水风光多能互补开发条件。

值得注意的是,国家层面已系统推进相关战略布局。自2020年启动水风光一体化开发以来,国家能源局统筹协调行业资源,系统推进水风光综合开发战略研究,相继完成主要流域一体化发展规划编制工作。通过科学规划引领,已正式批复雅砻江、藏东南(玉察)等国家级水风光一体化示范基地建设方案,前瞻性布局金沙江上游、澜沧江上游等重大能源基地集群,标志着我国水风光协同开发已进入全面实施阶段。

面向未来,加速推进水风光一体化基地建设仍需构建多方协同机制。业内建议,从政策创新、技术创新、市场机制优化等多维度发力,形成政府引导、企业主体、科研支撑、社会参与的协同创新格局。

一体化开发优势凸显

水风光一体化开发是近年来能源领域的重要发展方向,其优势主要体现在资源互补、效率提升、成本优化和可持续发展等多个层面。以国家首个水风光一体化示范基地——雅砻江流域水风光一体化基地开放为例,其已建成7座大型水电站、3大控制性水库和多个风光新能源项目。目前,已投产清洁能源装机近2100万千瓦,在建装机约1400万千瓦,年发电量约1000亿千瓦时,累计贡献绿色清洁电能超1.1万亿千瓦时。这一系列的成果,不仅彰显了水风光一体化开发的巨大潜力,也为四川高质量发展注入了强劲动力。

水风光一体化基地的开发建设助力四川高质量发展,如盐源抽蓄项目开发,为国家重大工程提供试验条件,助力四川省打造更高水平的天府粮仓凉山片区。同时,在项目开发过程中,与地方建立了开发效益共享机制。截至目前,仅雅砻江公司在川累计投资就超2200亿元、完成工业产值近2600亿元、缴纳税费近700亿元,有力支撑四川经济社会高质量发展。特别是在其重点投资的雅江县,20年来GDP增长20多倍、财政收入增长40多倍。

中国大坝工程学会副理事长兼秘书长汪小刚指出,近年来,依托丰富的风电、光伏等可再生能源资源,我国新能源产业发展取得了显著成效,装机规模稳居全球首位,发电量占比稳步提升,成本快速下降。但是风、光的不稳定性,决定了其大规模开发,必须依靠水电优异的调节能力。国家首个水风光一体化示范基地,加快了流域内水、风、光、蓄资源一体化开发,这一模式不仅是技术突破,更是发展理念的革新。我们需以“流域统筹、梯级联动、多能互补”为原则,推动能源开发从单一项目向系统集成转变,为新型电力系统建设提供“中国方案”。

中国工程院院士许唯临也表示,雅砻江流域水风光蓄资源富集,且建成了两河口、锦屏、二滩三大控制性水库,也是四川省内最大的三座水库,雅砻江全流域具备年调节能力,可显著改善四川电网“丰余枯缺”的结构性矛盾,还可带动周边新能源大规模开发。雅砻江流域水风光一体化基地建成后,每年可贡献清洁电能2000亿千瓦时,满足1.1亿个家庭的年用电量,相当于每年减少标准煤消耗约6000万吨。

“我国水能资源十分丰富,居世界第一位。以雅砻江流域先行先试带动周边风光能源规模化发展,实现多能互补,提升资源利用与保供及新能源替代水平,是实现能源绿色低碳转型的重要力量和实践路径。”水电水利规划设计总院副院长赵增海认为,同时,通过在一体化资源配置、开发建设、联合调度等方面的探索,可为优化能源行业体制机制提供思路,是在新型电力系统下保障国家能源安全的重要举措。此外,还可以利用不同电源互补特性,打造水风光一体化项目群,将不稳定的风光电转化为优质电能,提高可再生能源利用效率,助力“双碳”目标,为世界绿色低碳转型提供示范。

构建“5+1”模式是核心

水风光蓄一体化基地开发建设运行是一项复杂的系统性工程,涉及资源配置、网源协同、跨省跨区送电等诸多事项。风、光的不稳定性决定了其大规模开发必须依靠水电优异的调节能力,这就需要在水风光资源的统一配置、规划布局、开发建设、联合调度和市场消纳等方面进行一体化管理。然而,目前在这些方面还存在一些体制机制上的障碍,需要进一步完善和优化。

“如技术系统难题,水风光系统的联合调度、智能运维、安全稳定运行的技术尚未完全突破,需加快构网型光蓄发电机、秒级气象预测等前沿技术的研发与应用。”汪小刚表示,又比如生态与经济屏障问题,大型基地建设需兼顾生态保护与经济效益,就像沙戈荒区光蓄资产模式,虽然已探索出生态修复与能源开发的系统路径,但如何量化生态效益,完善补偿机制仍需研究。还有市场机制的创新问题,电力外送通道应用、跨区电力交易规则等市场化配套政策继续完善,以提升经济整体竞争力。

在汪小刚看来,构建“5+1”模式是加快水风光一体化开发与运营的核心。“5”是指“五个一体化”,包括一体化资源配置、一体化规划布局、一体化开发建设、一体化联合调度、一体化市场消纳。一体化资源配置方面,要将水风光资源统一配置给水电开发主体统筹开发,实现内部补偿平衡与优化运行;一体化规划布局方面,依托水电抽蓄等支撑调节电源,在经济合理范围内规划具体风光站址,并同步规划建设电网,实现网源协同和高效开发;一体化开发建设方面,强化“一体化、扁平化、集约化”管理方式,以水电为核心,统筹各个项目的设计、资金、采购、施工等,提升整体开发效益;一体化联合调度方面,建立多能互补联合调度体制机制,政企联动、网源协调,不断优化基地调度策略和电站运行方式,实现资源最大化利用;一体化市场消纳方面,将项目群作为一组电源统一参与市场,构建统一电价、结算和消纳机制,实现基地电力资源在全国范围内的消纳和优化配置。

汪小刚表示,“1”是指国家政策支持,国家层面应出台基地开发主体的确认文件、基地一体化开发方面规程规范、基地内电源电量电价机制等政策措施,为基地开发提供良好的政策环境。

不断推进技术创新与应用

为了加快水风光一体化开发与运营,更好地促进能源绿色低碳转型发展,需要各方通力合作、协同发力,采取多方面的措施。

业内认为,大力推进“数字化、智能化”,加快前沿技术与水风光一体化清洁能源开发的创新融合。在规划设计阶段,要融合设计知识和工程经验,实现机理、数据和知识多源驱动的智能设计,从源头上优化电站总体布置和功能结构;在工程建设阶段,推广应用智能仿真、智能监控、智能灌浆、智能温控等先进技术和智能化、无人化施工装备,实现工程建设进度、质量、成本、安全、环保等多目标协同控制;在生产运维阶段,通过引入智能化设备和系统,建立“空-天-地”智能感知体系,提高发电可靠性和安全性,优化发电策略,降低运营成本和管理难度。通过智能化技术的应用,系统性解决流域水风光一体化开发难题,实现流域资源高效利用与效益提升。

针对水风光一体化开发过程中的关键技术难题,企业需要继续致力于更多能源发展关键核心技术的研发。高校、科研机构和企业应加强合作,共同开展相关科研项目,为保障国家能源安全提供技术支撑。例如,四川大学与雅砻江公司正在承担雅砻江联合基金“水风光一体化柔性互补及智能调度关键技术”集成项目研究,这种合作模式值得推广。