今天分享的是：2025面向新能源消纳的抽水蓄能电站灵活调控

报告共计：49页

武汉大学科研团队破局新能源消纳难题，抽水蓄能电站灵活调控技术引领全球前沿

在国家大力推进能源转型、构建新型电力系统的战略背景下，如何高效消纳风电、光伏等波动性新能源，确保电网安全稳定运行，已成为关乎能源安全与高质量发展的核心课题。抽水蓄能作为当前技术最成熟、储能规模最大的调节手段，其重要性日益凸显。近日，武汉大学水利水电学院杨威嘉教授团队在《面向新能源汽车的抽水蓄能电站灵活调控》报告中，系统展示了其在抽水蓄能电站调控技术领域取得的一系列创新成果，为解决新能源消纳难题提供了关键技术支持。

传统机组面临新挑战，精细化调控势在必行

随着“水风光储一体化”大型清洁能源基地建设的快速推进，传统定速抽水蓄能机组面临着前所未有的考验。在平抑新能源出力波动、提供电网辅助服务的过程中，机组需频繁启停和调节负荷，这不仅加剧了导叶轴系磨损、转轮裂纹、主轴疲劳等部件损伤，带来巨额检修费用和发电量损失，更对电站的长期可靠运行构成威胁。报告指出，过去的研究多从电网需求角度出发，而从电站自身运行特性和设备健康角度深入研究的却相对不足。为此，研究团队从“源”侧入手，创新性地提出了考虑机组振动区的“调节强度”概念与评价指标体系，并构建了日前调度优化模型，旨在实现新能源消纳与机组寿命之间的最优平衡。同时，团队还探索了“水+储”（抽水蓄能与电池储能）联合系统，利用电池的毫秒级快速响应特性，显著提升系统稳定性和调节速动性，为减少机组磨损提供了新思路，相关成果已在华北区域部分电站开展试点应用。

变速机组成为破局关键，国产化进程亟待加速

相较于定速机组，可变速抽水蓄能机组被视为下一代技术的核心。它通过连续调节转速，极大地拓宽了机组的稳定高效运行范围，实现了从“一条运行曲线”到“一个运行平面”的飞跃，从而能够更灵活、更快速、更精准地响应电网功率调节需求，兼具大功率容量和毫秒级快速调节能力。报告揭示，目前大型双馈式变速机组技术主要由日本、欧洲企业垄断，我国已投运的首台大型变速机组（丰宁电站）仍依赖进口。研制具有完全自主知识产权的大型可变速抽水蓄能机组，已被列为亟待攻克的关键产业技术问题。面对这一“卡脖子”难题，武汉大学团队联合国内装备制造龙头企业，开展了从精细化数值仿真、全物理模型实证到真机服务的全链条技术攻关。团队建成了国内首座功能完备的变速抽水蓄能实证平台，验证了变速机组的显著优势；其研发的仿真模型精度与国际一流商用软件相当，并已应用于国家电网丰宁电站、南方电网海水抽蓄前瞻研究项目以及东方电气、哈尔滨电气等厂商的“大国重器”首台套研发工作中，为加速国产化进程提供了坚实的技术支撑。

贯通“水-机-电”耦合机理，产学研用协同创新

抽水蓄能电站是一个复杂的水-机-电强耦合动力系统，其动态响应涉及多物理量、多时间尺度的非线性相互作用。无论是提升定速机组的调控可靠性，还是驾驭变速机组的新增自由度，都必须深入理解这一核心科学问题。研究团队长期致力于该领域，依托独具特色的实验基地和深厚的学术积累，发展了水-机-电耦合系统精细数值模拟与整体模型实验两大关键技术。他们不仅揭示了不同控制策略下机组功率响应的内在机理，还提出了结合物理特性与经济指标的量化性能评估方法，精确论证了变速机组在平抑风电波动等方面优于定速机组一个量级的卓越性能。这些研究贯通了从基础理论、关键技术到工程应用的创新链条，形成了“机理揭示-技术研发-应用验证”的完整闭环，相关成果获得了国际水电协会的认可，并与国家电网、三峡集团、国家能源集团等多家能源企业开展了深入的产学研合作。

展望未来，服务现代能源体系建设

展望未来，在“双碳”目标引领下，抽水蓄能将继续迎来迅猛发展。报告指出，未来的研究将更紧密地围绕国家构建现代能源体系的规划，一方面持续深化大型清洁能源基地中“水风光储”多能互补的稳定高效运行技术，另一方面全力攻克大型变速抽水蓄能系统的灵活性调控策略等关键技术难题，推动水力发电角色向更灵活的电网支撑者转型。武汉大学团队的研究，正从“调得好”向“调得灵”、“调得久”纵深发展，为我国抽水蓄能技术进步、新能源大规模消纳以及能源电力系统的绿色低碳转型贡献着不可或缺的智慧与力量。

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