積極試點抽水蓄能以市場獨立主體參與電力市場交易的方式，探索電力中長期交易、現(xiàn)貨交易、輔助服務市場交易規(guī)則和盈利模式。探索抽水蓄能與新能源、核電的合作交易方式，引導營收模式的多元化。
本文作者：董超 南方電網(wǎng)調(diào)峰調(diào)頻發(fā)電有限公司
2021年3月15日，習近平總書記對電力發(fā)展作出重要部署，強調(diào)要構(gòu)建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)，為實現(xiàn)碳達峰、碳中和目標作出中國的貢獻。新型電力系統(tǒng)的構(gòu)建是一項系統(tǒng)工程，將重構(gòu)電力生產(chǎn)、消費、儲運格局，對電力的綠色可持續(xù)發(fā)展提供了可行的解決方案。隨著新型電力系統(tǒng)的推進,電力系統(tǒng)將呈現(xiàn)高比例可再生能源、高比例電力電子設備的“雙高”特征，給電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行帶來挑戰(zhàn)。而抽水蓄能作為目前世界上技術最成熟的儲能方式，具有容量大、響應快、可靠性高的特點，勢必為新型電力系統(tǒng)安全運行提供重要支撐和保障，在新型電力系統(tǒng)中更好地發(fā)揮穩(wěn)定器、調(diào)節(jié)器、平衡器的作用。
一、新型電力系統(tǒng)的發(fā)展前景
截至2020年底，我國煤電裝機10.8億千瓦，占比49.1%，發(fā)電量占比為60.8%；而風電、光伏發(fā)電裝機5.3億千萬，占比24.3%，發(fā)電量僅占9.5%。為積極應對全球氣候變化，2030年風電、太陽能發(fā)電總裝機容量將達到12億千瓦以上，新能源發(fā)電量占比預計將提高到25%以上。
我國幅員遼闊和能源資源分布的不均衡性，決定了由遠距離、高電壓、大容量的特高壓交直流線路構(gòu)成電網(wǎng)的主網(wǎng)架，同時大規(guī)模接入的新能源發(fā)電的波動性、不穩(wěn)定性，都將增加電力系統(tǒng)的復雜性，大電網(wǎng)安全問題日益突出。2019年8月9日英國倫敦大停電、2020年8月14日美國加州大停電的事后調(diào)查報告，均將事故原因指向了新能源的高比例接入、機組涉網(wǎng)性能指標不達標、電網(wǎng)頻率特性差、系統(tǒng)調(diào)節(jié)能力不足等因素。抽水蓄能在電源負荷集中點建設，具有容量大、調(diào)節(jié)速度快、可靠性高的特點，在國內(nèi)外歷次停電事故事件中有效地防止了事故的進一步擴大。
二、新型電力系統(tǒng)對抽水蓄能發(fā)展的需求
隨著新型電力系統(tǒng)建設的推進，抽水蓄能的作用將日益凸顯，電網(wǎng)對其高質(zhì)量發(fā)展也提出了需求，具體有以下幾個方面。
（一）要規(guī)模化快速建設，滿足新型電力系統(tǒng)協(xié)調(diào)發(fā)展的需求
截至2020年底，我國抽水蓄能裝機容量占比僅為1.43%，與其他國家相比存在較大差距，日本在役抽水蓄能裝機占電源總裝機的比重最高，達到8.5%，其次為意大利、西班牙、德國、法國，比重在3.5%～6.6%之間。
新型電力系統(tǒng)的調(diào)節(jié)能力無法一蹴而就。在新能源大規(guī)模發(fā)展、電力系統(tǒng)靈活性亟待提升的背景下，抽水蓄能不僅是當前最成熟的儲能技術，而且是增強電力系統(tǒng)應對事故能力、保障電力系統(tǒng)安全可靠且全生命周期環(huán)境效益最明顯的規(guī)?；瘍δ苁侄?。新型電力系統(tǒng)在發(fā)展新型能源的同時，必定要發(fā)展儲能技術以保障電網(wǎng)的安全運行，只有兩者協(xié)調(diào)發(fā)展才能保障新型電力系統(tǒng)的有序推進。
（二）要國產(chǎn)化自主供應，滿足新型電力系統(tǒng)自主可控的要求
隨著國內(nèi)仙居、深圳等蓄能電站的建成，抽水蓄能的發(fā)電機、水輪機等國產(chǎn)化主機設備已經(jīng)得到了工程驗證；勵磁、SFC（靜止變頻器）、監(jiān)控系統(tǒng)也逐步開始國產(chǎn)化試點。作為電力系統(tǒng)穩(wěn)定器、調(diào)節(jié)器、平衡器，要求抽水蓄能具備更高的可靠性，在一些關鍵的核心元器件和工藝材料方面，國產(chǎn)設備仍存在可靠性不足、性能不達標的問題。目前發(fā)電機設備的絕緣材料主要還依賴進口；適用于大電流頻繁開斷的發(fā)電機出口斷路器、勵磁系統(tǒng)直流開關依舊被部分國外廠家壟斷；電力控制系統(tǒng)的核心芯片仍然不能自主應用；勵磁系統(tǒng)、SFC系統(tǒng)的關鍵核心器件依舊依賴進口；高可靠性的液壓適配閥、電磁閥、高精度傳感器仍是國外產(chǎn)品占市場主導地位。
隨著新型電力系統(tǒng)的發(fā)展，必然要求減少對國外廠家的供應鏈依賴，降低抽水蓄能的建設運營成本，促進國內(nèi)上下游產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展，促進形成以國內(nèi)大循環(huán)為主的新發(fā)展格局。構(gòu)建新型電力系統(tǒng)背景下，抽水蓄能規(guī)模化建設為自主國產(chǎn)化研發(fā)和應用提供了廣大的市場，設備的自主可控國產(chǎn)化是必然趨勢。國產(chǎn)化設備的“最后一公里”攻克勢在必行，抽水蓄能的關鍵核心技術必定要實現(xiàn)自主可控。
（三）要智能化經(jīng)濟調(diào)度，滿足新型電力系統(tǒng)智能運行的要求
抽水蓄能憑借啟?？?、工況轉(zhuǎn)換靈活等特點，在電網(wǎng)中發(fā)揮著調(diào)峰調(diào)頻、調(diào)相調(diào)壓、黑啟動備用等功能。其功能通過電力調(diào)度的控制來實現(xiàn)，其運行性能通過運行和設計指標來衡量。運行指標主要包括啟動成功率、等效可用系數(shù)、強迫停運率、綜合效率、利用小時數(shù)等；設計指標主要是發(fā)電上網(wǎng)電量、抽水下網(wǎng)電量等。但是這些指標未能完全覆蓋抽水蓄能的作用，旋轉(zhuǎn)備用、負荷調(diào)節(jié)、事故備用等功能無法通過上述指標完全衡量。這給抽水蓄能的功能發(fā)揮和調(diào)度評價帶來了挑戰(zhàn)。
新型電力系統(tǒng)需要構(gòu)建清潔、低碳、安全、高效能源體系，需要在保證安全裕度的條件下最大限度地吸收新能源并網(wǎng)電量。這就要求抽水蓄能在靈活、經(jīng)濟、可靠、智能調(diào)度下發(fā)揮其最大價值，能夠定量地進行功能評價。
（四）要專業(yè)化精益管理，滿足新型電力系統(tǒng)可靠運行的要求
抽水蓄能電站受投產(chǎn)時間、運營方式、地質(zhì)條件、設備選型、裝機規(guī)模、技術水平、設備狀態(tài)、調(diào)用機制等因素影響，電站運維標準存在差異，設備運行可靠性也存在較大不同。抽水蓄能的高轉(zhuǎn)速、啟停頻繁、工況轉(zhuǎn)換多等特點導致設備故障率較高，運維的復雜程度也較高。
新型電力系統(tǒng)對安全運行提出了更高要求。抽水蓄能應更好地發(fā)揮調(diào)峰調(diào)頻、事故備用的功能。需要對抽水蓄能設備更專業(yè)地管理，提升設備安全運行水平和可靠性，提升資產(chǎn)使用效益，實現(xiàn)電站運營風險、效能、成本綜合最優(yōu)。
（五）要市場化高效運營，滿足新型電力系統(tǒng)持續(xù)發(fā)展的要求
《國家發(fā)展改革委關于進一步完善抽水蓄能價格形成機制的意見》完善了容量電價核定機制，規(guī)定了以競爭性方式形成電量電價，健全了抽水蓄能電站費用分攤疏導方式，建立起完整的成本回收與分攤機制，解決了電費“如何疏導”的問題。同時經(jīng)營期內(nèi)資本金內(nèi)部收益率按6.5%核定，給予了較為穩(wěn)定的預期投資回報，對社會資本參與抽水蓄能投資建設起到激勵作用，有利于實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。但是抽水蓄能參與市場的方式存在一定的不確定性。電量按照市場定價進行結(jié)算，又不參與市場交易，僅依靠調(diào)度進行管控，給后續(xù)的盈利方式帶來了不利因素。
新型電力系統(tǒng)的健康持續(xù)發(fā)展需要建立健全市場價格體制，通過市場機制理順新能源和抽水蓄能的盈利模式，促進新型電力系統(tǒng)的的穩(wěn)定經(jīng)營。
三、抽水蓄能后續(xù)發(fā)展的思考及建議
（一）利益多元推動建設的健康有序發(fā)展
一是鼓勵投資主體多元化，試點使用REITs（基礎設施領域不動產(chǎn)投資信托基金）籌措資金，解決抽水蓄能建設周期長、一次投入大、回收利潤時間長的問題，促進建設的可持續(xù)發(fā)展。二是要建立抽水蓄能的價值鏈整合平臺，推動設計一體化、設備制造標準化、基建建設標準化，將建設經(jīng)驗歸納總結(jié)形成標準，加速工程建設的規(guī)?；焖侔l(fā)展。三是將地方政府、當?shù)匾泼窦{入統(tǒng)一利益共同體，完善地方政府稅收、鄉(xiāng)村振興等配套措施，加快解決項目在地方落地難的問題。四是要建立以最低造價形式競標抽水蓄能站點的建設模式，降低建設成本，不斷優(yōu)化體制和機制，形成良性循環(huán)。
（二）科技創(chuàng)新提速設備的自主可控制造
一是對于市場范圍應用廣、行業(yè)適用性強的技術，依托行業(yè)的科技發(fā)展逐步在抽水蓄能相關設備上推動試點應用，如電力芯片、核心電力電子器件等產(chǎn)品。二是對于市場應用較窄、行業(yè)適用性窄的技術，與設備廠家聯(lián)合建立科技攻關項目，進行研制、試點、推廣，如適用于大電流頻繁開斷的發(fā)電機出口斷路器、勵磁系統(tǒng)直流開關等。三是對于涉及材料基礎科學的研發(fā)應用，依托科研院所、設備制造企業(yè)聯(lián)合研發(fā)，利用抽水蓄能行業(yè)的規(guī)?；l(fā)展效應，推進產(chǎn)學研的合作。
（三）智能調(diào)度確保功能的高效智能發(fā)揮
一是建立抽水蓄能與新能源消納的靈活調(diào)用機制，以最大化消納新能源、確保電網(wǎng)安全、綜合成本最優(yōu)為目標，以數(shù)字電網(wǎng)建設為載體，建立智能調(diào)度的策略。二是建立抽水蓄能綜合評價機制，解決抽水蓄能功能發(fā)揮相互沖突而帶來的評價難題，引導調(diào)度的合理調(diào)用，最大化發(fā)揮抽水蓄能能力。三是適時考慮獎懲機制，對抽水蓄能功能發(fā)揮進行考核，推動運營管理水平的整體提升。
（四）資產(chǎn)管理提升設備的綜合利用效能
一是建立適用于抽水蓄能的資產(chǎn)全生命周期管理體系，以體系標準、業(yè)務框架、職能要求為載體形成標準，從規(guī)劃設計、設備選型、工程建設、維護檢修、退役報廢全生命周期的各個環(huán)節(jié)統(tǒng)一業(yè)務目標，提升設備的安全可靠性，發(fā)揮設備的最大效力和價值，實現(xiàn)在設備風險、成本、效益方面的綜合最優(yōu)。二是適時推進抽水蓄能設備的狀態(tài)檢修，借鑒以可靠性為中心的管理理念提升設備的可靠性管理，最大化地提升設備的利用效能。三是推進數(shù)字化建設水平，提升資產(chǎn)設備的全時空感知能力，推動管理效率的提升。
（五）參與市場促進經(jīng)營的合規(guī)高效發(fā)展
一是積極試點抽水蓄能以市場獨立主體參與電力市場交易的方式，探索電力中長期交易、現(xiàn)貨交易、輔助服務市場交易規(guī)則和盈利模式。二是探索抽水蓄能與新能源、核電的合作交易方式，引導營收模式的多元化。三是探索抽水蓄能規(guī)?；l(fā)展后對社會整體電價的影響，形成更加充分反映用電成本、供求關系和資源稀缺程度的電價機制。
四、結(jié)語
構(gòu)建新型電力系統(tǒng)切合新發(fā)展理念，對抽水蓄能的發(fā)展提出了迫切的需求。抽水蓄能需要在建設規(guī)模提速、設備制造自主可控、智能調(diào)度、資產(chǎn)管理、市場運營方面解決關鍵問題，才能更好地發(fā)揮電網(wǎng)穩(wěn)定器、調(diào)節(jié)器、平衡器的作用。
