南网储能:突破“三个一千万”,抽水蓄能发展实现再提升

南网储能:突破“三个一千万”,抽水蓄能发展实现再提升
2024年11月16日 09:10 媒体滚动

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转自:中国经济导报

     南网储能抽水蓄能集控中心。南网储能公司/供图

皮泽红  黄  昉  孙  月  李思娴

    在全球能源格局加速转型的背景下,我国正大力推动绿色低碳能源发展,构建新型电力系统,夯实“双碳”目标下的能源安全基础。作为推动这一目标的重要力量,中国南方电网有限责任公司(以下简称“南方电网”)不断深化体制机制改革,以优化能源结构、推动产业升级为核心,探索出了一条创新的国有企业发展之路。

    近年来,南方电网成功打造了全国首个主营抽水蓄能业务上市公司——南方电网储能股份有限公司(以下简称“南网储能”),作为南方电网的控股子公司,南网储能竭力服务国家“碳达峰碳中和”目标,是我国抽水蓄能和新型储能行业的先行者和领头羊,在业务领域形成了领跑优势。当前,南网储能投运、在建、规划的抽水蓄能装机总容量突破“三个一千万”,取得了实质性成效。

推动“双湾”抽蓄联动,奏响区域协调发展“共赢曲”

    2014年6月召开的中央财经领导小组第六次会议上,习近平总书记提出了保障国家能源安全的“四个革命、一个合作”新战略。这一战略为我国能源安全和发展指明了方向,成为新时代能源政策的重要指导思想。在这一方针的引领下,南方电网积极贯彻落实,以加速建设新型电力系统为目标,充分发挥其地理区位优势,加速推动抽水蓄能电站的建设,力求为电力行业的高质量发展注入强大动力。

    习近平总书记在考察广西时指出,要把广西打造成为粤港澳大湾区的重要战略腹地。落实习近平总书记关于广西工作论述的重要要求,南方电网立足于广西的地理特征,积极与自治区党委、政府深化合作,推动北部湾经济区与粤港澳大湾区在抽水蓄能领域形成“双湾”联动的产业发展态势。今年10月25日,广西抽水蓄能电站群开工暨建设推进大会在钦州、南宁、贵港、玉林、桂林等六地同步举行,加快推进南宁抽水蓄能电站建设,朝着2025年实现广西首座抽水蓄能电站并网发电的目标稳步迈进。

    抽水蓄能电站是一种具有灵活调节能力的能源设施,可以根据电网调节需求,将下水库的水抽至上水库储存,并在需要时释放上水库的水发电。这一过程使得抽水蓄能电站具备了调峰、调频、调相、储能、系统备用和黑启动六项核心功能,成为电网安全、稳定、经济运行的重要保障,同时在促进新能源大规模消纳中发挥了关键作用。以一座装机容量120万千瓦的抽水蓄能电站为例,其总投资约80亿元,预计可拉动当地地区生产总值增长超过160亿元,每年贡献约1亿元的税收收入。除了电力功能,抽水蓄能项目在经济和社会效益方面也具备显著优势,可有力推动地方经济发展。

    在北部湾经济区与粤港澳大湾区的抽水蓄能项目开发中,南方电网坚持“优先满足负荷中心和新能源大规模开发地区调峰需求”的规划布局原则,科学制定抽水蓄能总体规模、站点布局和建设时序,致力于最大化地发挥项目经济与社会效益。当前,南方电网在建的9个抽水蓄能项目总装机规模已达1080万千瓦,构成了庞大的清洁能源支撑体系。“南宁、桂林灌阳、钦州、贵港、玉林抽水蓄能工程装机规模600万千瓦,总投资401亿元,约占到目前广西抽水蓄能项目总投资规模的70%,将于2029年实现全部投产发电,届时每年最多可消纳清洁能源108亿千瓦时,相当于500万居民用户一年的用电量。”南网储能基建部总经理余建生介绍。

    目前,南方电网在广西投资的5个抽水蓄能项目进展顺利,进一步增强了广西在国家综合能源安全保障区建设中的作用。南宁抽水蓄能电站作为广西首个抽水蓄能项目,正在发挥“头雁效应”的示范作用。项目建成后,将显著提高南宁地区电力负荷调节能力,为该区域电网稳定性保驾护航。桂林灌阳抽水蓄能电站则以支持桂北“风光储”一体化产业基地为目标,通过推动新能源与储能系统的深度融合,为桂北地区的能源结构优化升级注入强劲动力。钦州抽水蓄能电站项目定位于改善北部湾经济区的电源结构,建成后将提升沿海地区核电、光伏和海上风电等新能源的消纳能力,增强电网的调节灵活性。玉林抽水蓄能电站将为海上风电的消纳提供有效支持,进一步推动广西电源结构优化。贵港抽水蓄能电站是广西首个位于城市中心的项目,未来将助力广西沿海地区的海上风电和核能项目开发,推动清洁能源的利用与输送。

    在粤港澳大湾区,作为我国首座自行设计和施工的高水头、大容量抽水蓄能电站,广州抽水蓄能电站(以下简称“广蓄电站”)在今年迎来了一期工程投产的第30个年头。

    1990年,广蓄电站一期工程建设引入香港中华电力投资,将其50%的容量直接用于香港电力负荷调节,开辟了粤港两地“合资建厂,容量共享”的电力合作新模式。有了合资的资源投入,广蓄电站建设以科技进步为先导,采用了多项国内外先进技术措施,解决了工程设计施工多项技术难题。其中,地下厂房洞室群体布置优化设计、高压长斜井和高压岔管设计、地下厂房大型岩壁吊车梁设计等设计技术整体达到当时国际领先水平,在后续抽水蓄能电站中被广泛应用,成为国内抽水蓄能电站设计的典范。经过国家有关部门评审,广蓄电站工程建设获得了“国家设计金奖”、工程质量“鲁班奖”、中国土木工程“詹天佑奖”、“新中国成立60周年百项经典暨精品工程”等众多荣誉。

    根据合作协议,广蓄电站一期工程自1994年全面投产后,实行“双调度”运行模式,广东电力调度控制中心和香港中电调度中心分别调度各自的容量份额,以确保抽水蓄能电站在两地电力系统中的调峰填谷功能得到有效发挥。“电站30年来对港电力调节的抽水发电总量达到300.1亿千瓦时,相当于香港近8个月的全社会用电量。其中,发电量达到130亿千瓦时,约为全港居民1年的用电量。”南网储能广东蓄能发电公司董事长卢宏振介绍。

    粤港澳大湾区抽水蓄能的整体运行效能持续优化,充分彰显了南方电网在支持区域能源转型方面的重要作用。目前,南网储能在大湾区运营6座抽水蓄能电站,接近全国总量的1/5,形成了湾区内清洁能源的坚实支撑,为大湾区提供了更加高效稳定的电力调节能力。2024年上半年,31台抽水蓄能机组的抽水发电量和启动次数均创历史新高,在确保电网安全稳定的同时,有力推动了湾区的绿色低碳转型。南网储能的这些抽蓄设施不仅为大湾区日益增长的用电需求提供了保障,还在缓解区域高峰负荷、优化电源结构方面发挥着不可替代的功能。

挖掘新质生产力,激活技术创新“强引擎”

    随着高质量发展逐步成为经济社会发展的主旋律,如何挖掘新型生产力并将其有效转化为产业发展的驱动力,已成为企业转型升级的核心课题。南方电网多年来持续推动核心技术自主可控,强化项目管理的数字化与智能化转型,注重企业绿色化经营并深入推进技术创新。其科技成果不断涌现,进一步完善了科技创新体系,为企业高质量发展提供了有力支撑。

    面对抽水蓄能电站建设过程中的“卡脖子”难题,南方电网集成各类创新资源,开展关键核心技术攻关。以抽水蓄能机组成套开关为例,据了解,这一关键设备集发电电动机断路器、电气制动开关、相序转换开关等多个重要部件于一体,其技术性能和可靠性要求极高。然而由于设计制造难度大,此类设备的研发和生产技术长期被国外公司垄断,被称为我国抽水蓄能机组设备的“最后一块短板”。

    针对这一挑战,南方电网携手西安西电开关电气有限公司(以下简称“西开电气”)开展技术攻关,从核心部件的设计研发到试验检测,逐步突破技术瓶颈。2021年11月,完成全套开关样机研制及全部型式试验并通过项目验收;2022年5月,产品在广东梅州抽水蓄能电站进行了首套设备的工程化应用;截至目前,产品已安全操作超过2200次。

    在设备经过严格评审后,委员专家们给出了“综合性能指标达到国际领先水平,可以批量生产并在抽水蓄能电站推广应用”的鉴定意见。依托与西开电气签订的科技成果转化协议,南方电网确保了产品销售后双方共享成果的稳定回报机制,推动技术和市场化的双向良性循环。这套开关设备的成功研制不仅标志着我国抽水蓄能主机设备实现了高质量的全国产化,也为下一步推广应用于其他抽水蓄能电站铺平了道路。

    同样是攻克“卡脖子”难题,在2023年6月29日至7月2日举办的深圳国际数字能源展上,我国自主研发的首个大型抽水蓄能机组数智调速系统正式亮相,瞬时引起了行业内外的广泛关注。

    抽水蓄能核心控制系统由计算机监控、调速、励磁、继电保护等四大系统组成,被喻为抽水蓄能电站的“大脑”。而在以前,这套系统的关键部件依赖进口,备品备件更新艰难,核心功能优化存在“盲区”。该系统国产化水平大致可分为“设备级”“部件级”和“元件级”,其中“元件级”自主可控水平最高,要求整套设备中的关键技术元件全部国产。

    2021年2月起,南方电网选取广州、惠州两座抽水蓄能电站为平台,同时开展四大系统的“元件级”国产化设备研制工作。三年多来,研发团队先后完成了元件比选适配、技术功能研发、控制逻辑优化、调试试验等工作。整套系统关键技术达到国际领先水平,算法高效、功能完备,完成四大系统的“元件级”国产化替代工作,实现重大技术创新40项,21项技术填补国内空白。

    以励磁系统国产化直流灭磁开关的研发为例,南方电网针对国内尚无成熟产品的现状,重点攻克了开关体积、控制回路指标、使用寿命和开断性能等关键技术难题。他们与产业链上游的上海立新公司紧密合作,从绝缘材料的选用、模具制作到生产工艺等各个环节严格把控产品质量,并全面进行新产品的型式试验。经过持续攻关,最终在2022年7月底成功研制出符合国际领先标准的开关产品,解决了系统整体性能提升中的关键瓶颈。

    目前,我国已纳入规划的抽水蓄能站点资源容量超过了8亿千瓦。按照“1台机组1套系统”估算,这套抽水蓄能“国产大脑”的市场容量将达到2500套,市场规模将超过370亿元,推广应用空间广阔。

    在数智化管理方面,南网储能也在不断推动数字技术赋能实体产业。以深圳抽水蓄能电站为例,该电站在2023年引入了“北斗三号”抽水蓄能卫星监测系统,对上水库大坝的变形情况进行精准监测,实现了全天候、全方位的安全监控。相较于传统的人工检测方式,这一监测系统不仅显著提升了工作效率,也为工程的安全性提供了有力保障。鉴于其稳定性和实用性,南方电网也在南宁抽水蓄能电站推进了该系统的安装,拓展了数字化监测工具在新项目中的应用深度。

    此外,南网储能还积极推进基建业务发展与先进数字技术深度融合。按照“3221”的总体蓝图推进基建领域数字化转型,即基于“三统一”原则(统一技术路线、统一标准体系、统一信息模型),建设2类物联网应用平台(智能建造、智慧工地)、2类信息化应用平台(电网管理平台、数字化移交)、1类决策支持应用平台(工程指挥中心),支撑抽水蓄能电站建设全过程。以南宁抽水蓄能项目为试点建设“智慧工地”,开展施工实景三维建模,探索抽水蓄能电站工程数字孪生,实现工程建设质量、进度、安全等自动感知、自动预判、辅助决策,全面提升工程建设风险管控能力,赋能基建提质增效。

    在智能调度方面,南网储能依托其创新的集控模式,持续推动抽蓄电站管理的集约化、专业化转型。2022年,南网储能建成了我国首个抽水蓄能多厂站集控中心,使得粤港澳大湾区内的6座抽水蓄能电站、31台机组实现了远程集中控制,相较于传统属地分散控制模式,控制效率提升了2~3倍。集控中心的建立不仅实现了资源的集中调度,也大幅减少了现场工作人员的数量,降低了管理成本,提高了工作效率。

    2023年,南网储能建成投入使用我国首个大规模抽水蓄能人工智能数据分析平台,该系统覆盖了公司所有抽水蓄能电站31万个测点实时数据,实现7座抽水蓄能电站、34台机组设备的数据智能巡检、状态智能诊断,标志着我国近1/5在运装机容量的抽水蓄能设备由传统线下人工管理向线上智能管理转变。该平台在2023年提前预判设备缺陷40余起,将设备数据分析与检修策略制定相结合,使停电检修分析更全面、更准确,助力实现经验决策向数据决策的转变,及时准确解决设备缺陷隐患,有效保障设备安全稳定运行。该智能分析系统也在之后获评“2023年度能源数字化示范工程”,入选2023年度“‘双碳’科技创新典型案例”,每年可直接创造经济效益近3500万元。

    就绿色化发展而言,南网储能恪守企业社会责任,把握“双碳”目标战略机遇,系统推进向储能生态系统服务商、能源产业价值链整合商转型,大力推进抽水蓄能、新型储能业务发展,支撑建设新型能源体系,助力新能源大规模接入和消纳,并通过探索参与绿色电力交易、打造近零碳示范区、发行碳中和绿色中期票据等方式,打造绿色产业发展体系,在服务国家应对气候变化的战略目标中发挥作用。2024年3月,南网储能向社会发布了《2023年ESG报告》,其中的“环境篇”正式对外披露了该公司的抽水蓄能电站绿色施工管理办法和评价指标,属国内首次。

    多年来,南方电网始终将科技创新放在发展重要地位,取得了许多成果。作为我国首个主营抽水蓄能及新型储能业务的上市公司,自2022年入围科改企业以来,南网储能连续2年获评标杆企业,在2023年度全国349家科改企业中排名第18位,排名逐年提升。“46件专利、软著以许可方式实现成果转化,成果转化收入年均增长率超20%,成果转化利润突破6000万元,成为新的利润增长点。”南网储能公司创新与数字化部总经理王勇介绍了该公司2023年创新转化收入情况。

    南网储能在抽水蓄能领域的创新成果不仅推动了技术的国产化进程,也在大幅度提升产业链的竞争力。其成功的科技创新实践不仅满足了企业自身发展的需求,更为整个电力行业的高质量发展提供了有效借鉴。

深化体制机制改革,夯实企业成长“稳固基”

    2022年9月28日,南网储能举行重大资产重组暨更名上市仪式,正式登陆上交所,成为国内首家以抽水蓄能为主营业务的上市公司。这次上市不仅是南方电网深入推动体制机制改革的具体实践,也是中国储能产业在资本市场创新发展的重要突破。同时,这也是国内首次实现以“资本运作打造专业化上市公司平台”的方式助力抽水蓄能等储能产业发展,有效整合能源和资本市场资源,形成了协同发力的产业发展新机制,为国内抽水蓄能行业注入了新活力。

    在这一体制机制创新的框架下,南网储能不仅获得了资本市场的强大资金支持,还成功实现了资源的市场化配置,充分发挥了资本运作的杠杆效应。通过此次改革,公司得以加速推进抽水蓄能领域的技术创新和项目落地,为公司未来的可持续发展奠定了坚实基础。这一模式不但突破了传统国企改革路径,还首次将资本市场引入储能行业,推动储能产业形成了市场化发展与长期可持续的运营体系,为国家的“双碳”目标和电力结构优化提供了有力支撑。此外,南网储能的创新示范效应还将引领储能行业在资本市场中的不断探索,进一步推进整个行业的改革进程。

    多年来,南方电网在体制机制改革上稳步推进,逐步构建了完善的电力市场运营体系。从顶层设计着手,南网储能积极落实国家发展规划,抽水蓄能和新型储能业务拓展按下加速键。南网储能积极落实国家《抽水蓄能中长期发展规划(2021-2035年)》,明确了“十四五”至“十六五”新增3600万千瓦抽蓄的发展目标,按照“投产一批、建设一批、储备一批”的发展思路,重点布局一批对系统安全保障作用强、对新能源规模化发展促进作用大、经济指标相对优越的抽水蓄能电站,加快形成抽水蓄能梯次开发格局。

    南网储能还充分发挥上市公司资源配置优势,支撑储能业务跨越式发展。对南方电网旗下上市公司云南文山电力股份有限公司实施重大资产重组,剥离原有的输配电、电力设计等传统业务,注入抽水蓄能及新型储能等战略性新兴产业资产,并在一年时间内完成资产重组及更名上市全部工作。公司上市后首次开展资金募集工作,共募集配套资金80.02亿元,有效缓解了抽水蓄能及电化学储能项目快速推进过程中的资金压力。

    作为中央企业控股的上市公司,南网储能始终秉持稳中求进的原则,不断健全完善全员新型经营责任制,全面实行契约化管理,逐步实现了市场化经营的高效化。上市后的首个评价期内,南网储能在上海证券交易所获得了信息披露的最高评价A级。此外,公司推行“摸高”导向的绩效考核,组织经理层成员签订2024年度经营业绩责任书,激励经理层成员以高目标驱动业绩增长。同时,公司大力优化薪酬激励机制,推出专项奖励方案,重点激励在新产业、新业态、新模式等创新领域中作出突出贡献的员工,以调动全员的积极性,为公司稳步成长提供坚实的人才保障。

    在项目管理中,按照“业务管理专业化,核心资源集约化”的原则,南网储能在基建、检修、运维、信通、供应链、财务等业务方面全面实行集约化专业化管理,有效解决了业务同质化程度高、管理链条过长、核心资源配置分散等问题,打造了一批专业水平高、引领作用突出的专业分公司,资源配置效率大幅提高,专业技术能力稳步提升,核心竞争力明显增强。其中4个专业化分公司,专业负责抽水蓄能电站和新型储能站的投资建设和运维生产。

    针对“双碳”背景下抽水蓄能电站大规模高质量建设管理需求,南网储能充分总结多年来建设管理经验,全面梳理公司抽水蓄能建设管理业务,建立项目管理规范化流程,制定公司基建项目管理指导文件,实现基建项目管理架构重塑、业务事项梳理、业务流程再造,为后续国内抽水蓄能电站高质量建设提供重要支撑。

    为高效推进抽水蓄能电站建设,南网储能还建立了高效的项目协调机制,以有力支撑新型电力系统构建。一方面,统筹调配资源、集中优势力量、动态调整施工计划、落实资金技术保障,解决制约建设进度的问题;另一方面,全力优化施工组织,改进施工工艺,加大施工人员和设备投入,采取技术措施有效缓解工期压力,针对工程重点难点事项,联合参建单位成立党员突击队,充分发挥党支部战斗堡垒和党员先锋模范作用,为工程的顺利推进保驾护航。南网储能还和地方政府紧密协作,成功解决了电站阻工、征地移民等难题,为电站建设创造了良好的外部环境。

    在电力市场中,南网储能致力于进一步推进抽水蓄能电站的市场化应用,开辟了新的收入来源。2024年7月,广东省率先发布省级抽水蓄能电站参与电力市场的实施方案,允许抽水蓄能电站通过“报量报价”方式进行现货交易,开启了存储与释放新能源的市场化新模式。抽水蓄能电站由此成为“绿电银行”,在电力市场中发挥了灵活高效的新能源储存作用,推动了整个电力市场的资源优化配置。

    作为全国首个实施该机制的企业,南网储能依托体制机制改革的创新成果,将储能业务拓展到了资本市场,逐步建立起与市场化发展高度契合的管理体系。在科研成果转化、资本市场运作、市场化人才激励等方面,南网储能正在逐步探索和构建出一个适应高质量发展要求的企业成长“稳固基”,为全国电力市场的体制机制改革提供宝贵的经验。

    在未来的战略布局中,南网储能将继续以绿色低碳为导向,携手产业链上下游合作伙伴,推动科技与市场的深度融合,实现高质量、可持续的发展。南网储能将以体制机制改革的“稳固基”,锻造企业成长的“强引擎”,为实现新时代电力行业的绿色转型和高质量发展增添新的动力。

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