是什么让风电 光电由“麻烦电”变成了“抢手电”呢

近年来，我国加快推进可再生能源开发利用。不过，对于电网来说，风电、光电曾经是一种“麻烦”能源。由于风电、光伏发电具有“看天吃饭”的特性，当“极热无风”“极寒无光”，就容易导致电力供应出现波动。

今年上半年，我国可再生能原装机总量历史性地超过了传统的煤电装机。今年1至10月份，全国水电、风电、光伏发电等可再生能源新增装机再创历史新高，占全国新增发电装机的76%。那么，是什么让风电、光电由“麻烦电”变成了“抢手电”呢?

“超级充电宝”怎样运行?探访东北地区最大抽水蓄能电站

要解决风电、光电发电功率波动大的问题，最简单的方法就是把这些电用“充电宝”存起来，然后再稳定放电。近日，东北地区一个“超级充电宝”就要投入使用了，它就是东北地区最大的抽水蓄能电站——辽宁清原抽水蓄能电站。这个“超级充电宝”是怎样运行的?又有哪些特别之处? 03:31

总台央视记者张丛婧：在辽宁清原抽水蓄能电站，一个建在大山里的水库，就是电站的主体部分。当闸门已经打开，水流进山脚的另一个水库里，看似普通放水，实则正在发电。

抽水蓄能电站利用高低不同的地势，建上下两个水库，在电力富余时把低处的水用低谷电能抽到高处进行储能，在用电高峰时再把高处的水放下去发电保供，相当于一个“超级充电宝”，可以实现能源的高效转换利用。

中国电建集团北京勘测设计研究院首席技术专家 姚宝永：抽水蓄能电站一般由上水库、下水库、地下厂房和输水系统组成。我们这座电站上下水库的落差大约400米，巨大的高差使得发电和储能的效率很高。

总台央视记者张丛婧：位于地下400多米深的地下厂房，相当于电站的“心脏”，里面有很多发电机组。即将投产发电的首台机组，正在进行发电测试。投产后每天能发电150万度，可以满足30万个家庭一天的用电量。“超级充电宝”发电的奥秘就在于，当水流从上水库流下冲击转轮时，会带动转子高速旋转，不断切割磁感线，从而产生电能。

中国电建集团北京勘测设计研究院首席技术专家 姚宝永：我们每台机组转子的重量达430吨，需要安装近4万个零件，首台机(组)发电时，转子在每分钟高速旋转375转的情况下，这个稳定的主要指标，它的振动摆度平均值只有0.05毫米，当于不足一根头发丝直径的二分之一。可以说，它在高速旋转的同时又纹丝不动，这样就大大减少了振动、噪声的不利影响。

清原抽水蓄能电站位于大山深处，生态环境脆弱。因此，整座电站的建设都采用清水混凝土工艺设计，坝顶结构、启闭机室、地下厂房等主要设施不做额外装修，低碳环保，最大程度减少对生态环境的影响。

总台央视记者张丛婧：这座电站的外观还有个很大的不同，坝面上有个明显的积雪分界线，光滑的坝面几乎积不住雪，因为上面采用了防冰蚀材料。这里属于严寒地区，最低温将近-40℃，所以在建造的时候，工程师们就想方设法让它更抗冻。

中国电建集团北京勘测设计研究院首席技术专家 姚宝永：我们采用了自主研发的抗冰冻新材料、新结构、新设备，比如大坝混凝土面板结构缝的柔性止水材料，以及库区防冰盖装置，有效解决了严寒地区低温环境对电站主要建筑物的不利影响，将工程的耐久性和安全性提高了30%以上。

据了解，清原抽水蓄能电站总装机容量180万千瓦，设计年发电量30亿千瓦时，年抽水电量40亿千瓦时。项目建成后，将在电网中承担调峰、填谷、调频等任务，每年将为辽宁电网节约标煤15.8万吨，减少二氧化碳排放37.5万吨、二氧化硫0.7万吨，对保证电网安全稳定运行、优化电源结构起到重要作用。

我国多个新型储能示范项目加快落地

除了传统的抽水蓄能，目前还有电热熔盐储能、光热储能、电化学储能等新型储能方式不断涌现。这些新型储能项目到底是什么样的?有哪些优点?一起来了解↓↓ 01:52

世界首座电热熔盐储能注汽试验站，近日在辽河油田竣工投产。该试验站利用电网负荷低谷时的电加热熔盐，把电能转化为热能存储在液态熔盐内，再通过高温熔盐与水连续换热产生蒸汽，为周边的稠油热采井提供蒸汽。该站储能规模为15兆瓦，每年可生产蒸汽4.8万吨，替代天然气313万立方米，减排二氧化碳6768吨。

中国石油辽河油田设计院院长 孙雁伯：项目基本原理是利用熔盐具有高熔点、高热熔、高灵动性的特点，能作为储能介质，又能作为传热介质。在夜间用谷时电这个优惠政策期间，我们将绿色的谷时电储存在电热熔盐中。

同样是加热熔盐把能量储存起来，在甘肃瓜州的全球首个“双塔一机”光热储能项目，利用将近3万块反射太阳光的定日镜，把太阳光的热能储存在吸热塔中的熔盐里，最终带动汽轮机发电。这样的发电不会受光照强度变化的影响，可以持续稳定生产电能。

三峡能源总经理 张龙：项目设置两个聚光集热单元，同等条件下可提升约24%的光学效率。同时配置6小时熔盐储热系统，具有储能时间长、响应速度快、功率输出稳定等特点。

在内蒙古，搭载全球单机功率最大的电化学储能电站日前成功并网。这一个个集装箱，就相当于一块块大电池，可以把电能高效储存起来，最多可储存60万度电，相当于200户家庭一年的用电量。

华能上都风电基地负责人 高永峰：我们的储能电站可以毫秒级快速响应顶峰放电，第一时间“削峰填谷”，大幅提升风光等新能源的利用效率。

我国已建成投运的新型储能项目居全球前列

随着一系列储能相关政策和规划的落地，科技的不断进步，新型储能技术不断涌现，为新型储能项目的快速发展提供了有力支撑和保障。

目前，我国已经建立了完整的储能产业链，包括电池、逆变器、储能系统等环节，这使得我国在储能领域具有更强的竞争力。相较于国外，我国在储能领域具有成本低、产业链完整、政策支持和创新力强等方面的优势。

最新数据显示，截至今年9月底，我国已建成投运新型储能项目累计装机规模达2123万千瓦，位居全球前列。

记者探访乌兰察布“源网荷储”试验基地

电网上挂的“充电宝”多了，而且还是不同容量、不同种类的“充电宝”。那么如何安全、高效地统筹这些“充电宝”，与电网相配合呢，“源网荷储”技术因此应运而生。所谓“源网荷储”指的就是“电源”“电网”“负荷”和“储能”。这项智慧技术利用储能系统将可再生能源与电力系统相结合，实现能源的灵活储存和供应。“源网荷储”也是加快构建以新能源为主体的新型电力系统的重要支撑。

“源网荷储”是怎么运行的呢?在三峡乌兰察布就有一个“源网荷储”技术研发试验基地，7种新型储能技术正在这里进行实验验证。 03:55

总台记者 修治国：在三峡乌兰察布“源网荷储”技术研发试验基地的储能实验室里，外形酷似集装箱的大家伙就是“储能柜”，每一个储能柜，代表着一种新型储能方式。自2020年起，三峡集团联合中国科学院、清华大学等20余所国内顶尖科研机构和院校，在这里进行实验，为未来不同场景下储能系统的大规模应用，寻找有效的解决方案。

基地目前有锂离子储能、钠离子储能、液流电池储能、压缩空气储能、飞轮储能和氢能储能等7种新型储能方式，而这段时间科研人员也正在对这些储能设备进行性能测试，为下一步基地运行做准备。

三峡集团科学技术研究院综合能源中心专业师吴卓彦：这套系统就是全钒液流电池储能系统，它的能量主要储存在电解液中。在工作的时候，电解液通过管路还有泵，来到电堆。充电的时候，正极的电解液从正四价氧化成正五价，把电能储存起来，在放电的时候，它从正五价再回到正四价，把电能释放出去。

科研人员告诉记者，目前储能方式主要分为物理储能、电化学储能和电磁储能。其中电化学储能是目前行业应用最多的储能方式。它具有转换效率高、响应速度快、配置灵活等特点，可以极大满足电力系统对调峰、调频的需求。

三峡集团科学技术研究院乌兰察布源网荷储项目部主任 韩俊飞：电化学储能的优势比较明显，但是受制于它本身的特性，也有一些方面的限制，比如说它的循环寿命、经济性，这些方面都有待提升。同时它也有一些环保方面的问题，所以在未来大规模的储能系统应用过程中，这都是亟待解决的问题。

相较于电化学储能，物理储能就具有很好的环境友好性。在基地中央，正在建设的多源蓄热式压缩空气储能项目正进入冲刺期。这个平台利用空气压缩机和透平机，实现对电能的存储。

总台记者 修治国：储换热装置是压缩空气储能系统的关键环节。这里是槽式光热辅热模块，弯曲的金属板就像是一个长长的凹面镜，中间黑色的油路管，恰好位于凹面镜的焦点位置。太阳光经过反射，将热能反射到油路管上，管子中的油经过200多米持续加热，可以达到300℃，通过热油加热空气，让空气膨胀，带动发电机运转，实现空气动能与电能的转换。

三峡集团科学技术研究院乌兰察布源网荷储项目部主任 韩俊飞：压缩空气储能作为一种物理储能形式，适合大规模，循环寿命比较长，但是它的一次性投资比较高，受制于一些地理条件或者一些特殊应用场景，不太适合小功率的一些用户储能。

韩俊飞告诉记者，不同储能方式都有各自优缺点，进而适应在不同的场景中。而未来，不同储能方式与电源、负荷多能互补、协同运行的方式，会成为储能行业的新趋势。

探访我国首个“零碳”小岛 看“风光农储”一体化新模式

目前以“风光储”为代表的新型能源系统建设明显提速，各种绿色化、智能化的风电光伏开发模式也越来越多。位于海南博鳌的东屿岛，常年光照充足，当地充分利用丰富的太阳能资源，建设集光伏发电、绿色建筑、微风发电、储能设施、高效农业生产等为一体的“风光农储”一体化，探索出了风电光伏赋能绿色岛屿的新路径。 02:05

总台央视记者张丛婧：在博鳌东屿岛，绿电设备随处可见。电动车充电，就是靠岛上的风和光资源。像花朵一样的装置，是岛上的风机。不像常见的风机有巨大叶片，它的体形非常小，轻微的风就能够转动起来，而且没有噪声就能够产生风能。岛上的地砖也很特殊，可以用太阳能发电，100多平方米的光伏地砖，每天的发电量可以供5台家用空调运转。

不只是触手可及的地方，记者看到，岛上建筑的屋顶、外墙、栏杆、走廊里都藏着很多光伏组件，都能够用来发电，提供清洁能源。东屿岛最大化利用建筑屋面、立面、景观设施等，铺设光伏发电系统，建设了4.8兆瓦分布式光伏，目前已全部投产并网发电。

同时，岛内还新建了光储充电汽车智能充电站，利用液冷技术，最快能让车辆在10分钟内充满电。智慧停车场和智能充电站的建设，为绿色通行提供了重要保障，实现岛上“交通+电力”多网融合的应用新场景。

国家能源集团海南公司博鳌光伏电站站长 闫亮：我们将风电光伏和岛上的建筑、环境充分融合，让建筑从耗能变产能，让光伏设备变景观，构建了绿色发电、绿色建筑和绿色交通的“零碳”岛，项目每年可以提供清洁电能2946万度。

不仅在岛内，记者看到，岛外附近的农田里，同样实现了“零碳”。这里建设了容量近20兆瓦、占地面积330亩的农光互补光伏发电项目，包括光伏发电设施、农业大棚等。不仅每年能为东屿岛提供近2500万度的绿电，还保障了岛上的“菜篮子”稳定供应。

据了解，整个项目规划装机总容量24.8兆瓦，节约标准煤约8912吨，减少二氧化碳排放量约23350吨。

储能将进一步探索商业运行机制

目前，大多储能设施都是配套新能源场站建设的，投资、建设、运维通常由发电企业承担，给企业带来较大的经济成本，一定程度上制约了储能电站的可持续发展，那如何让储能更经济地运行呢?

在江苏如东，江苏最大的共享储能电站已正式并网。虽名为电站，但它并不生产电，只是电能的“搬运工”。在夜间用电低谷时，从电网“下载”电能，给储能电池充电，等到白天用电高峰时，再向电网放电。

记者注意到，这个储能项目多了“共享”和“独立的电站”两个关键属性。据了解，电站是由第三方投资、建设、运营，并以独立身份参与电力市场交易。“共享”是指储能电站不限于服务单一的发电或用电方，而是将储能设施开放给多个用户使用，用户可以根据自己的需求和能力购买相应的电力份额。

三峡电能江苏丰储共享储能项目现场负责人 魏永清：电站以独立主体身份直接与电力调度机构签订并网调度协议，就是为新能源发电企业提供配套容量，为电网提供调峰调频服务，为用户提供优质的现货交易品种。

2021年7月，“共享储能”概念首次亮相。国家发展改革委、国家能源局联合印发《关于加快推动新型储能发展的指导意见》，指出：明确新型储能独立市场主体地位，鼓励储能作为独立市场主体参与辅助服务市场，鼓励探索建设共享储能。

“独立+共享”的商业模式，提高了储能电站的利用率和运营价值，拓宽电站收益渠道，推动实现储能行业的健康可持续发展。

电力规划设计总院副总工程师 徐东杰：新型储能因为是一个新兴事物，现在正在建设全国统一大市场，我们也提出就是新型储能要作为独立的市场主体来参与到这个市场当中。成本下降、技术进步，将来会催生更多的一些商业模式，这些商业模式能够更加推动储能整体的发展。