中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)訊：構(gòu)建新型電力系統(tǒng)是推動(dòng)可持續(xù)發(fā)展、實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰碳中和目標(biāo)的重要舉措。抽水蓄能作為新型電力系統(tǒng)的重要組成部分，具有保障大電網(wǎng)安全、服務(wù)清潔能源消納和促進(jìn)電力系統(tǒng)優(yōu)化運(yùn)行三大作用，是目前技術(shù)最成熟、應(yīng)用最廣泛、經(jīng)濟(jì)性最優(yōu)的靈活性調(diào)節(jié)電源，在能源清潔低碳轉(zhuǎn)型發(fā)展過程中充當(dāng)著重要角色。
自《國(guó)家發(fā)展改革委關(guān)于進(jìn)一步完善抽水蓄能價(jià)格形成機(jī)制的意見》（發(fā)改價(jià)格〔2021〕633號(hào)）及《抽水蓄能中長(zhǎng)期發(fā)展規(guī)劃（2021-2035）》發(fā)布以來(lái)，社會(huì)各界就抽水蓄能在構(gòu)建新型電力系統(tǒng)中的重要作用和進(jìn)一步加快開發(fā)抽水蓄能已形成廣泛共識(shí)，對(duì)抽水蓄能的關(guān)注和參與也呈現(xiàn)出前所未有的新局面。本文在新型電力系統(tǒng)規(guī)劃對(duì)抽水蓄能優(yōu)化配置的重要意義、抽水蓄能與新型儲(chǔ)能的協(xié)同發(fā)展、電價(jià)機(jī)制對(duì)抽水蓄能發(fā)展的影響和抽水蓄能的碳減排作用方面提出了一些思考，旨在為抽水蓄能在新型電力系統(tǒng)中的科學(xué)健康發(fā)展提供部分建議。
一
加強(qiáng)新型電力系統(tǒng)規(guī)劃對(duì)抽水蓄能發(fā)展的引領(lǐng)
構(gòu)建新型電力系統(tǒng)是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)性工程，需要同時(shí)考慮電力安全穩(wěn)定、新能源比例不斷提高、系統(tǒng)成本合理三個(gè)方面的協(xié)調(diào)，需要處理好火電機(jī)組清潔轉(zhuǎn)型、風(fēng)光等可再生能源有序滲透、電網(wǎng)協(xié)調(diào)互濟(jì)能力建設(shè)、靈活性資源合理配置等方面的關(guān)系。科學(xué)規(guī)劃新型電力系統(tǒng)的構(gòu)建路徑是實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰碳中和目標(biāo)的基礎(chǔ)，也是新型電力系統(tǒng)中各主體發(fā)展的邊界和指南。
截至2021年底，我國(guó)煤電裝機(jī)容量超過11億千瓦，占發(fā)電總裝機(jī)容量23.78億千瓦的46.67%，煤電發(fā)電量50426億千瓦時(shí)，占總發(fā)電量83959億千瓦時(shí)的60.06%，約占能源活動(dòng)CO2排放量103億噸的40%，約占CO2總排放量110億噸的35%，減排壓力巨大，需要在確保供應(yīng)安全的情況下有序減量減容。風(fēng)光裝機(jī)容量6.35億千瓦，僅占技術(shù)可開發(fā)總量57億千瓦的11.14%，發(fā)電量9828億千瓦時(shí)，僅占總發(fā)電量的11.7%，裝機(jī)及發(fā)電量具有巨大的提升空間，需要在電網(wǎng)中加速滲透。系統(tǒng)靈活性資源嚴(yán)重缺乏，抽水蓄能、燃?xì)獍l(fā)電等靈活調(diào)節(jié)電源裝機(jī)容量為14533萬(wàn)千瓦，占總裝機(jī)容量的6.1%，尤其是抽水蓄能作為綠色清潔的靈活性調(diào)節(jié)電源，裝機(jī)容量3639萬(wàn)千瓦，僅占總裝機(jī)容量的1.53%，遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于歐洲、日本等發(fā)達(dá)國(guó)家4%~8%的水平，需全力加快開發(fā)建設(shè)。除此之外，增加系統(tǒng)靈活性的措施還包括新能源的出力預(yù)測(cè)、負(fù)荷側(cè)的需求管理、火電機(jī)組靈活性改造等。在這種情況下，各主體的協(xié)調(diào)發(fā)展、資源的優(yōu)化配置、經(jīng)濟(jì)成本的節(jié)約均需從更大范圍和更長(zhǎng)時(shí)間尺度上進(jìn)行統(tǒng)籌，并制定科學(xué)合理的規(guī)劃。
進(jìn)入“十四五”以來(lái)，國(guó)家相繼發(fā)布了《抽水蓄能中長(zhǎng)期發(fā)展規(guī)劃（2021-2035）》、《氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展中長(zhǎng)期規(guī)劃（2021-2035年）》、《“十四五”可再生能源發(fā)展規(guī)劃》（發(fā)改能源〔2021〕1445號(hào)）等文件，但都局限于本行業(yè)領(lǐng)域，對(duì)于電力行業(yè)整體統(tǒng)籌和指導(dǎo)意義較大的電力發(fā)展“十四五”規(guī)劃也尚未發(fā)布。亟需國(guó)家主管部門組織開展構(gòu)建新型電力系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)路徑的研究工作，加快編制新型電力系統(tǒng)建設(shè)的中長(zhǎng)期規(guī)劃，以指導(dǎo)電力行業(yè)其它規(guī)劃的制定和滾動(dòng)調(diào)整，達(dá)到優(yōu)化配置資源的目的。抽水蓄能作為電力系統(tǒng)中重要的清潔靈活性調(diào)節(jié)電源，其開發(fā)容量和布局與煤電未來(lái)減量減容的進(jìn)程、新能源在電力系統(tǒng)中滲透比例和其他靈活性資源配置的方案均存在緊密聯(lián)系，加之本身建設(shè)周期長(zhǎng)、投資規(guī)模大，更應(yīng)加強(qiáng)規(guī)劃引領(lǐng)、充分考慮自身開發(fā)與新型電力系統(tǒng)建設(shè)需求的銜接。
二
抽水蓄能與新型儲(chǔ)能的協(xié)同發(fā)展
隨著風(fēng)光等新能源在新型電力系統(tǒng)中的高比例滲透，為應(yīng)對(duì)新能源出力不連續(xù)、不穩(wěn)定等問題，需要配置一定比例的儲(chǔ)能保證電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。我國(guó)風(fēng)光總裝機(jī)在2030年將達(dá)到12億千瓦以上，按照15%配置儲(chǔ)能的規(guī)模估算，至少需要匹配1.8億千瓦的儲(chǔ)能。目前新型儲(chǔ)能和抽水蓄能的發(fā)展規(guī)模都相對(duì)滯后，截至2021年底，我國(guó)已投運(yùn)的新型儲(chǔ)能573萬(wàn)千瓦，抽水蓄能裝機(jī)容量3639萬(wàn)千瓦，需要在未來(lái)共同發(fā)力、協(xié)同發(fā)展，以滿足電力系統(tǒng)的調(diào)節(jié)需求。
新型儲(chǔ)能包括電化學(xué)儲(chǔ)能、飛輪、壓縮空氣、氫（氨）儲(chǔ)能等。各類新型儲(chǔ)能電站大多具有建設(shè)周期短，選址簡(jiǎn)單靈活的優(yōu)點(diǎn)，但目前經(jīng)濟(jì)性尚不理想。其中，電化學(xué)儲(chǔ)能規(guī)模通常為10~100MW級(jí)，響應(yīng)速度在幾十至幾百毫秒、能量密度高、調(diào)節(jié)精度好，但規(guī)模化發(fā)展受到安全環(huán)保的制約，主要適合分布式調(diào)峰應(yīng)用場(chǎng)景，通常接入中低壓配網(wǎng)或新能源場(chǎng)站側(cè)，在技術(shù)上適合頻繁快速調(diào)節(jié)環(huán)境。壓縮空氣儲(chǔ)能以空氣為介質(zhì)，具有容量大、充放電次數(shù)多、壽命長(zhǎng)的特點(diǎn)，但目前效率相對(duì)較低，壓縮空氣儲(chǔ)能是與抽水蓄能最為類似的儲(chǔ)能技術(shù)，對(duì)于沙漠戈壁荒漠等不適宜布置抽水蓄能的地區(qū)，壓縮空氣儲(chǔ)能的布置能夠有效配合大型風(fēng)光基地新能源的消納，發(fā)展?jié)摿^大；氫能作為可再生能源規(guī)?；咝Ю玫闹匾d體，其大規(guī)模、長(zhǎng)周期儲(chǔ)能的特點(diǎn)能夠促進(jìn)異質(zhì)能源跨地域和跨季節(jié)優(yōu)化配置，是未來(lái)國(guó)家能源體系的重要組成部分，具有廣闊的應(yīng)用前景。
與之相比，抽水蓄能電站技術(shù)成熟度高、容量大、壽命長(zhǎng)、可靠性高、經(jīng)濟(jì)性好，適用于調(diào)峰容量需求或調(diào)峰電量需求較大的場(chǎng)景，并以較高電壓等級(jí)接入主網(wǎng)中?？紤]到新型電力系統(tǒng)的多樣化調(diào)節(jié)需求，抽水蓄能的多樣化發(fā)展也應(yīng)被重視。
一是加強(qiáng)中小型抽水蓄能的開發(fā)，中小型抽水蓄能具有站點(diǎn)資源豐富、布局靈活、距離負(fù)荷中心近、與分布式新能源結(jié)合緊密等優(yōu)勢(shì)，是抽水蓄能開發(fā)的重要補(bǔ)充。
二是因地制宜開發(fā)混合式抽水蓄能，我國(guó)常規(guī)水電開發(fā)程度高，站址資源豐富，利用合適的水電站址，通過增建可逆機(jī)組開發(fā)混合式抽水蓄能電站可以縮短建設(shè)周期，利用現(xiàn)有基礎(chǔ)設(shè)施，節(jié)省工程量和建設(shè)投資。混合式抽水蓄能電站使用常規(guī)水電上、下水庫(kù)，調(diào)節(jié)容量大，連續(xù)發(fā)電或抽水運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)，可以進(jìn)行周、旬、季調(diào)節(jié)，同時(shí)還能通過提高平均運(yùn)行水位和發(fā)電水頭優(yōu)化常規(guī)水電站水庫(kù)調(diào)度運(yùn)行方式，進(jìn)而提高水能利用效率。
三是探索海水抽水蓄能的開發(fā)和應(yīng)用，大規(guī)模海上風(fēng)電的并網(wǎng)消納需要就近配置相應(yīng)的靈活性調(diào)節(jié)資源，根據(jù)2017年發(fā)布的《關(guān)于發(fā)布海水抽水蓄能電站資源普查成果的通知》（國(guó)能新能〔2017〕68號(hào)）顯示，我國(guó)東部沿海5省和南部沿海3省的近海及所屬島嶼區(qū)域的海水抽水蓄能資源達(dá)到4208.3萬(wàn)千瓦，擁有較好的開發(fā)前景。
在我國(guó)電力系統(tǒng)靈活性資源嚴(yán)重缺乏的現(xiàn)狀下，抽水蓄能與新型儲(chǔ)能都具有廣闊的發(fā)展前景，應(yīng)根據(jù)各自技術(shù)特點(diǎn)的差異，結(jié)合區(qū)域電力系統(tǒng)的實(shí)際需求，以安全穩(wěn)定、清潔能源消納等邊界條件為約束，在容量和布局上進(jìn)行協(xié)同布置以達(dá)到最優(yōu)效果。
三
電價(jià)機(jī)制對(duì)抽水蓄能發(fā)展的影響
抽水蓄能服務(wù)整個(gè)電力系統(tǒng)，包括電源、電網(wǎng)、用戶均為受益對(duì)象，且各方受益特點(diǎn)表現(xiàn)出非競(jìng)爭(zhēng)性和非排他性，從經(jīng)濟(jì)學(xué)角度來(lái)看，抽水蓄能提供的產(chǎn)品屬于電力系統(tǒng)公共產(chǎn)品，并為電力系統(tǒng)高效運(yùn)行提供公共服務(wù)。
電力體制改革前，國(guó)家先后發(fā)布政策明確抽水蓄能主要服務(wù)于電網(wǎng)，主要由電網(wǎng)經(jīng)營(yíng)企業(yè)統(tǒng)一運(yùn)行或租賃運(yùn)營(yíng)。當(dāng)時(shí)，政府統(tǒng)一制定上網(wǎng)電價(jià)、銷售電價(jià)，電網(wǎng)的主要收入來(lái)源于購(gòu)銷價(jià)差，已有政策實(shí)質(zhì)上是明確了抽水蓄能的成本從電網(wǎng)購(gòu)銷價(jià)差回收，統(tǒng)一了疏導(dǎo)渠道。
輸配電價(jià)改革以后，《國(guó)家發(fā)改委關(guān)于完善抽水蓄能電站價(jià)格形成機(jī)制有關(guān)問題的通知》（發(fā)改價(jià)格〔2014〕1763號(hào)）明確抽水蓄能實(shí)行兩部制電價(jià)，按照合理成本加準(zhǔn)許收益的原則核定。抽水蓄能電站容量電費(fèi)和抽發(fā)損耗納入當(dāng)?shù)厥〖?jí)電網(wǎng)（或區(qū)域電網(wǎng)）運(yùn)行費(fèi)用統(tǒng)一核算，作為銷售電價(jià)調(diào)整因素統(tǒng)籌考慮，但成本傳導(dǎo)的渠道并未理順。隨后國(guó)家發(fā)展改革委于2016年、2019年先后發(fā)布文件規(guī)定抽水蓄能電站相關(guān)費(fèi)用不納入電網(wǎng)企業(yè)準(zhǔn)許收益、抽水蓄能電站費(fèi)用不得計(jì)入輸配電定價(jià)成本，更是進(jìn)一步切斷了抽水蓄能成本疏導(dǎo)的途徑。加之彼時(shí)對(duì)抽水蓄能功能定位認(rèn)識(shí)不足、投資主體單一，抽水蓄能在“十三五”期間的發(fā)展規(guī)模遠(yuǎn)低于預(yù)期。
面對(duì)這種困境，《國(guó)家發(fā)展改革委關(guān)于進(jìn)一步完善抽水蓄能價(jià)格形成機(jī)制的意見》（發(fā)改價(jià)格〔2021〕633號(hào)）于2021年5月重磅推出，該政策對(duì)抽水蓄能電價(jià)政策進(jìn)行了科學(xué)界定，一方面結(jié)合抽水蓄能公共屬性強(qiáng)、無(wú)法通過電量回收成本的客觀事實(shí)，采用經(jīng)營(yíng)期定價(jià)法核定了容量電價(jià)并通過輸配電價(jià)回收；另一方面結(jié)合電力市場(chǎng)改革的步伐，對(duì)電量電價(jià)做了現(xiàn)貨市場(chǎng)的探索。政策的出臺(tái)有力激發(fā)了社會(huì)主體的投資意愿，為抽水蓄能的快速發(fā)展打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前投運(yùn)、在建、推進(jìn)抽水蓄能項(xiàng)目容量已經(jīng)達(dá)到1.3億千瓦。
與傳統(tǒng)的化石能源發(fā)電方式相比，風(fēng)光等新能源的發(fā)電邊際成本幾乎為零，但對(duì)應(yīng)的系統(tǒng)消納成本巨大且缺乏分?jǐn)偤蛡鲗?dǎo)的機(jī)制。在此情況下，在能源轉(zhuǎn)型過程中，對(duì)于抽水蓄能等公共屬性較強(qiáng)的資源在發(fā)展前期需要政策的支持和引導(dǎo)才能保證產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展。在我國(guó)抽水蓄能開發(fā)規(guī)模相對(duì)落后、碳達(dá)峰碳中和窗口期時(shí)間較短的客觀環(huán)境下，新電價(jià)政策的出臺(tái)起到了對(duì)抽水蓄能產(chǎn)業(yè)發(fā)展重要的推動(dòng)作用。
能源供給側(cè)從常規(guī)化石能源向間歇性可再生能源的轉(zhuǎn)型，決定了電力價(jià)格的主要成本從化石燃料的成本向可再生能源和靈活性調(diào)節(jié)資源建設(shè)的成本轉(zhuǎn)變。由于轉(zhuǎn)型的艱巨性和長(zhǎng)期性，我國(guó)以煤為主的電力生產(chǎn)體系與可再生能源為主體的新型電力系統(tǒng)的建立過程將長(zhǎng)期共存，這就要求我們更要堅(jiān)定碳達(dá)峰碳中和的氣候目標(biāo)，在能源轉(zhuǎn)型初期，對(duì)推動(dòng)能源清潔轉(zhuǎn)型有巨大貢獻(xiàn)的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，要以政策驅(qū)動(dòng)為主、市場(chǎng)驅(qū)動(dòng)為輔，減少資本逐利對(duì)整體戰(zhàn)略的干擾和錯(cuò)誤引導(dǎo)，保證能源清潔低碳轉(zhuǎn)型的正確方向。
隨著可再生能源充分發(fā)展并逐步成為電力供給主體，我國(guó)電力市場(chǎng)的建設(shè)也不斷完善成熟，靈活性調(diào)節(jié)資源將成為新型電力系統(tǒng)中的主要需求，抽水蓄能以及新型儲(chǔ)能等主體的供給也更加充分，屆時(shí)可再生能源和靈活性調(diào)節(jié)資源的建設(shè)將主要由市場(chǎng)力量驅(qū)動(dòng)，抽水蓄能等主體的價(jià)格機(jī)制將真正反應(yīng)市場(chǎng)供求關(guān)系，體現(xiàn)充分的競(jìng)爭(zhēng)性。
四
正確認(rèn)識(shí)抽水蓄能的碳減排作用
抽水蓄能電站具有顯著的節(jié)能減排效益。在傳統(tǒng)電力系統(tǒng)中，抽水蓄能節(jié)能減排的作用主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面。
一是在系統(tǒng)中代替火電進(jìn)行調(diào)峰，負(fù)荷高峰時(shí)發(fā)電，減少調(diào)峰火電機(jī)組的啟停次數(shù)，負(fù)荷低谷時(shí)抽水，使火電機(jī)組壓負(fù)荷幅度降低，從而起到節(jié)能減排的作用。
二是發(fā)揮調(diào)頻、調(diào)相、旋轉(zhuǎn)備用和事故備用等安全穩(wěn)定支撐作用以及代替火電機(jī)組進(jìn)行事故備用時(shí)，使系統(tǒng)中所有火電機(jī)組的負(fù)荷率升高，從而降低火電機(jī)組煤耗，達(dá)到節(jié)能減排的作用。
隨著新能源在新型電力系統(tǒng)中的高比例滲透，抽水蓄能的節(jié)能減排作用在已有基礎(chǔ)上呈現(xiàn)出新的特點(diǎn)，一方面是發(fā)揮更大的調(diào)峰作用助力大規(guī)模風(fēng)光等新能源并網(wǎng)消納，對(duì)系統(tǒng)整體產(chǎn)生巨大的減排效益；另一方面是發(fā)揮調(diào)頻、調(diào)相、旋轉(zhuǎn)備用等安全穩(wěn)定支撐作用幫助系統(tǒng)克服新能源的出力不穩(wěn)定和高比例電力電子設(shè)備帶來(lái)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量缺失等問題，進(jìn)一步提高新能源在電力系統(tǒng)中的滲透比例，從而減少化石能源消費(fèi)帶來(lái)的的排放。
我國(guó)實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰碳中和的時(shí)間緊、任務(wù)重。國(guó)家發(fā)展改革委發(fā)布《關(guān)于完善能源消費(fèi)強(qiáng)度和總量雙控制度方案》（發(fā)改環(huán)資〔2021〕1310號(hào)）向全國(guó)各地下達(dá)控排指標(biāo)以合理控制能源消費(fèi)，因此能夠起到減排作用的主體應(yīng)得到正確的評(píng)價(jià)和應(yīng)有的重視。但就目前來(lái)看，抽水蓄能的碳減排效益并未得到正確認(rèn)識(shí)，個(gè)別碳排放權(quán)交易試點(diǎn)地區(qū)根據(jù)企業(yè)（單位）二氧化碳排放核算和報(bào)告指南對(duì)抽水蓄能電站進(jìn)行碳排放核算，并把全部抽水電量作為排放計(jì)算基數(shù)，使抽水蓄能電站變成了“重點(diǎn)排放單位”，給抽水蓄能電站正常經(jīng)營(yíng)帶來(lái)了諸多不便，也給社會(huì)公眾造成了極大的誤解。
在抽水蓄能碳方法學(xué)尚未明確的階段，建議將設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)換效率作為抽水蓄能電站能耗管理的主要控制指標(biāo)，以減少對(duì)抽水蓄能健康發(fā)展的制約。為達(dá)到正確認(rèn)識(shí)抽水蓄能的碳減排作用、理順其能耗管理機(jī)制的目的，應(yīng)結(jié)合抽水蓄能對(duì)電力系統(tǒng)的整體碳減排效益開展量化研究，建立適用的方法學(xué)，科學(xué)評(píng)價(jià)抽水蓄能的碳減排作用。
