中國儲能網訊：1882年瑞士建成世界第一座抽水蓄能電站，此后，隨著技術的不斷進步，抽水蓄能電站成為世界各國保障電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行的重要方式，在電力系統(tǒng)中承擔著調峰、填谷、儲能、調頻、調相、備用和黑啟動等多種功能。盡管近年來新型儲能技術如鋰離子電池、壓縮空氣儲能、飛輪儲能等取得明顯進步，但相比之下，抽水蓄能具有響應速度快、成本低、壽命長等優(yōu)點。經過140余年的發(fā)展，抽水蓄能已經成為當前技術最成熟、經濟性最優(yōu)、最具大規(guī)模開發(fā)條件的電力系統(tǒng)綠色低碳清潔靈活調節(jié)電源。
我國于1968年在河北省平山縣建成第一座抽水蓄能電站——崗南水電站。改革開放以后，隨著經濟快速發(fā)展和電力需求增長，電網負荷峰谷差逐漸增大。因此，為保障電網安全穩(wěn)定運行，抽水蓄能經歷了第一個快速增長期，裝機規(guī)模顯著增長，主要分布在華東、華北、華中和廣東等以火電為主、經濟相對發(fā)達的地區(qū)。2017年，我國抽水蓄能電站總裝機容量達到2849萬千瓦，超過日本，成為全球抽水蓄能規(guī)模最大的國家。但相對來說，我國抽水蓄能在電力總裝機中的占比仍然偏低，2020年僅為1.4%，低于日本、意大利、法國、德國等發(fā)達國家，也未達到《電力發(fā)展“十三五”規(guī)劃（2016—2020年）》中規(guī)劃的4000萬千瓦的發(fā)展目標，尚不能有效滿足我國電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行和新能源大規(guī)?？焖侔l(fā)展的需要。
“十四五”以來，我國電力供需形勢發(fā)生顯著變化，供電側以風、光為主的新能源電力裝機和發(fā)電量比例大幅提升，用電側負荷峰谷差進一步增大；與此同時，±500千伏柔性直流電網、±1100千伏直流輸電等特高壓輸電技術陸續(xù)投入運行。新型電力系統(tǒng)對靈活調節(jié)電源的需求更加迫切。為更好地適應新能源、特高壓電網的快速發(fā)展，國家和地方政府出臺了一系列政策推動抽水蓄能行業(yè)發(fā)展。其中，2021年8月，國家能源局發(fā)布的《抽水蓄能中長期發(fā)展規(guī)劃（2021—2035年）》明確提出，到2025年，抽水蓄能投產總規(guī)模6200萬千瓦以上；到2030年，投產總規(guī)模1.2億千瓦左右，以保障電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行和可再生能源大規(guī)模發(fā)展；到2035年，形成滿足新能源高比例大規(guī)模發(fā)展需求的，技術先進、管理優(yōu)質、國際競爭力強的抽水蓄能現(xiàn)代化產業(yè)，培育形成一批抽水蓄能大型骨干企業(yè)?？梢钥闯觯覈樗钅馨l(fā)展將迎來新的高峰。近年來，已有山東沂蒙、河北豐寧、遼寧清原等大型抽水蓄能電站相繼投產運行。其中，河北豐寧抽水蓄能電站裝機容量達360萬千瓦，是目前世界上規(guī)模最大的抽水蓄能電站，可有效緩解“三北”地區(qū)棄風、棄光問題，更好地消納跨區(qū)清潔能源，同時對于華北電網的安全穩(wěn)定運行也具有重要意義。
未來，我國將在西南、西北、東北等地區(qū)布局更多的抽水蓄能電站，以更好地匹配當?shù)仫L、光、水等大型可再生能源開發(fā)基地建設，促進可再生能源電力消納。尤其是在西北地區(qū)，中長期發(fā)展規(guī)劃的抽水蓄能電站項目規(guī)模最大，占全國規(guī)劃抽水蓄能電站項目總裝機容量的20.7%，這主要是由于西北地區(qū)新能源資源十分豐富?！丁笆奈濉笨稍偕茉窗l(fā)展規(guī)劃》提出要加快推進以沙漠、戈壁、荒漠地區(qū)為重點的大型風電太陽能發(fā)電基地，這些地區(qū)對抽水蓄能電站有極大需求。同時，西北地區(qū)是“西電東送”的輸出地，遠距離的特高壓輸電通道電源配置中也需要一定容量的抽水蓄能電站來保證其安全、穩(wěn)定運行，以緩解新能源對輸電系統(tǒng)無功電壓和系統(tǒng)頻率穩(wěn)定性的影響。此外，西南地區(qū)的水風光綜合基地一體化開發(fā)也需要大量抽水蓄能電站來促進可再生能源電力消納。
但需要注意的是，部分抽水蓄能資源站點規(guī)劃可能涉及自然保護區(qū)、水源保護區(qū)、風景名勝區(qū)等生態(tài)敏感區(qū)，與生態(tài)保護紅線劃定、國土空間規(guī)劃等方面協(xié)調不夠。此外，抽水蓄能電站在建設施工階段，尤其是上、下水庫的建設，不可避免地要開挖、淹沒大量土地，除了會造成一定的征地移民之外，還會破壞地表植被和動物棲息地，導致一定的生物損失；在運行期間，也會因水庫頻繁蓄水、放水導致水庫水質發(fā)生變化，同時改變河流水體的自然時空分布，這些都會對水生生態(tài)系統(tǒng)造成一定干擾。同時，抽水蓄能電站在建設和運行過程中還會因水工建筑材料、機電設備、電力等資源能源的大量投入在產業(yè)鏈條上造成一定的環(huán)境排放污染。因此，要助力我國構建清潔電力系統(tǒng)及實現(xiàn)“雙碳”目標，推進抽水蓄能電站全生命周期綠色開發(fā)十分重要，這主要體現(xiàn)在以下四個方面。
首先，科學優(yōu)化新增抽水蓄能電站布局?，F(xiàn)階段，在政策助推下，駛入發(fā)展“快車道”的抽水蓄能行業(yè)應避免盲目開發(fā)，綜合考慮電力系統(tǒng)需求與抽水蓄能站點資源條件，在更大范圍內優(yōu)化資源配置，合理布局抽水蓄能電站。同時，在不涉及自然保護地、生態(tài)保護紅線等生態(tài)保護要求的前提下，做好前期嚴謹?shù)目碧揭?guī)劃與可行性分析，以確定合適的地理位置與裝機規(guī)模，做到抽水蓄能開發(fā)與生態(tài)環(huán)境保護協(xié)調發(fā)展。
其次，在建設新的抽水蓄能電站時，應優(yōu)化工程設計，并采取必要的生態(tài)環(huán)境保護措施，最大限度地減小電站建設和運行過程中對當?shù)仃懙睾退鷳B(tài)系統(tǒng)的干擾。例如，施工過程中加強環(huán)境監(jiān)理以保護野生動物，施工結束后做好植被恢復，運行期間及時下泄下游河道生態(tài)需水等。在中西部地區(qū)，也可考慮因地制宜利用現(xiàn)有梯級中小型水電站，將其改造成中小型抽水蓄能電站，在夏季洪水期利用豐富的來水發(fā)電，在枯水期發(fā)揮抽水蓄能作用，更好地調節(jié)風電和光伏等新能源電力生產，促進可再生能源消納，從而探索抽水蓄能建設新模式。
再次，相關研究表明，從全生命周期視角看，在我國現(xiàn)有電力結構下，每儲存一度電，抽水蓄能的環(huán)境排放都低于鋰離子電池和壓縮空氣儲能等新型儲能技術，相對來說，抽水蓄能是綠色低碳清潔的靈活調節(jié)電源。但考慮到抽水蓄能“抽四發(fā)三”的運行特征，其全生命周期的環(huán)境排放仍然值得關注。因此，應加強抽水蓄能電站的系統(tǒng)優(yōu)化設計，采用環(huán)境友好的工程方案和建筑材料，以期改善抽水蓄能電站的環(huán)境表現(xiàn)。
最后，在規(guī)劃抽水蓄能電站時，應盡量減小征地及移民安置等社會成本，探索切實可行的移民與抽水蓄能開發(fā)的利益共享機制，實現(xiàn)抽水蓄能開發(fā)與移民發(fā)展雙贏。例如，電站投資者可考慮投資地方交通、農業(yè)灌溉設施等惠及“三農”的伴隨設施，提高移民后續(xù)生產生活水平，促進經濟社會高質量發(fā)展。
（張力小系北京師范大學環(huán)境學院教授，水環(huán)境模擬國家重點實驗室主任；龐明月系重慶大學環(huán)境與生態(tài)學院副教授）
