風(fēng)電與水電的創(chuàng)新性結(jié)合

2016年9月下旬，德國福伊特(Voith)集團(tuán)公司與自然能源儲(chǔ)蓄有限責(zé)任公司(Naturespeicher GmbH)簽署了一份合同，內(nèi)容主要是為位于德國蓋爾多夫(Gaildolf)地區(qū)的“自然儲(chǔ)能”(Naturstromspeicher)項(xiàng)目提供水泵水輪機(jī)。項(xiàng)目將風(fēng)力發(fā)電場與抽水蓄能電站相結(jié)合，利用風(fēng)電場中4座風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的底座水槽作為總?cè)莘e16萬m3的抽水蓄能水槽，該種形式開創(chuàng)了電站設(shè)計(jì)的先河，被譽(yù)為能源轉(zhuǎn)型的里程碑。

1　“自然儲(chǔ)能”項(xiàng)目

福伊特公司作為該項(xiàng)目的重要合作方之一，承擔(dān)了水輪機(jī)的研發(fā)工作，同時(shí)確保了水輪機(jī)能夠與電站特殊管路性能以及壓力鋼管長度相匹配。自然能源儲(chǔ)蓄有限責(zé)任公司員工A.謝克納表示，該項(xiàng)目在研究和開發(fā)上都十分復(fù)雜，而福伊特公司不僅擁有豐富相關(guān)經(jīng)驗(yàn)且能充分理解本公司的需求。

首個(gè)“自然儲(chǔ)能”電站項(xiàng)目的建設(shè)地點(diǎn)位于德國蓋爾多夫，地處土瓦本-弗蘭克(Swabian-Franconian)林區(qū)的林普爾格(Limpurger)高地。位于高地以下200 m深河谷的科赫爾(Kocher)河流經(jīng)此處，為電站項(xiàng)目提供了所需水源。據(jù)稱，蓋爾多夫約12 000名居民都將參與項(xiàng)目開發(fā)。該項(xiàng)目接收了德國聯(lián)邦環(huán)境、自然保護(hù)、建筑及核能安全部(BMUB)“環(huán)境創(chuàng)新計(jì)劃”的投資共計(jì)715萬歐元。

2　電站設(shè)計(jì)及運(yùn)行原理

該電站的核心部件是福伊特公司生產(chǎn)的3臺(tái)可逆混流式水輪機(jī)，其總輸出功率為16 MW。風(fēng)力發(fā)電機(jī)塔架為預(yù)制標(biāo)準(zhǔn)化模塊系統(tǒng)。將發(fā)電機(jī)組底座作為蓄能水槽使輪轂高度額外增加了40 m，從而使風(fēng)力發(fā)電量提高了25%。

上槽位于風(fēng)力機(jī)塔架的底部水槽，下槽位置設(shè)計(jì)很好地利用了當(dāng)?shù)刈匀粭l件，包括地形以及將位于河谷地帶的科赫爾河作為其主要水源。上槽和下槽之間由引水管道相連接。福伊特公司負(fù)責(zé)人表示，該設(shè)計(jì)的創(chuàng)新之處在于引水管道由聚乙烯材料制成，并且采用了一種快捷且便于施工的特殊鋪設(shè)方式。

電站運(yùn)行原理簡單且巧妙。當(dāng)電網(wǎng)電力富余時(shí)，抽水蓄能電站將會(huì)切換至蓄水模式，泵站將水從下槽抽取至上槽中，以水的勢能形式儲(chǔ)存起來；而當(dāng)電網(wǎng)電力需求增加時(shí)，上槽水將會(huì)通過壓力管道抽回蓄水槽，驅(qū)動(dòng)水泵水輪機(jī)，在幾秒之內(nèi)即可快速發(fā)電并輸送至電網(wǎng)中。

蓋爾多夫市長F.齊默爾曼堅(jiān)信，“自然儲(chǔ)能”項(xiàng)目具有創(chuàng)新性，能夠加速推進(jìn)能源轉(zhuǎn)型。通過將風(fēng)力發(fā)電場和抽水蓄能電站的創(chuàng)新性結(jié)合有助于保證電網(wǎng)的穩(wěn)定性，也標(biāo)志著可再生能源利用在平衡電力供需差異上取得了重大進(jìn)展。