中國儲能網(wǎng)訊：高山平添新氣象，清源何以蓄綠能？
我國地域遼闊，地勢起伏，山川相依，優(yōu)越的地理條件為抽水蓄能的發(fā)展提供了良好的稟賦。在能源綠色低碳轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵期，風(fēng)能、太陽能等新能源發(fā)電的大規(guī)模開發(fā)應(yīng)用更加凸顯了發(fā)展抽水蓄能的必要性。而人的因素更是不可或缺，近年來，政策規(guī)劃、運行管理、技術(shù)創(chuàng)新都推動著抽水蓄能大規(guī)模發(fā)展。
今年2月，習(xí)近平總書記在中共中央政治局第十二次集體學(xué)習(xí)時強調(diào)，要以更大力度推動我國新能源高質(zhì)量發(fā)展，適應(yīng)能源轉(zhuǎn)型需要，進一步建設(shè)好新能源基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)絡(luò)，提高電網(wǎng)對清潔能源的接納、配置和調(diào)控能力。
抽水蓄能將“水”的靈活、調(diào)和的智慧發(fā)揮得淋漓盡致。作為新型電力系統(tǒng)的重要組成部分，抽水蓄能擁有多重“身份”：它既是電力系統(tǒng)清潔低碳靈活調(diào)節(jié)的電源，也是幫助電網(wǎng)平衡供需、解決新能源消納不足的重要儲能設(shè)施，可同時起到穩(wěn)電、調(diào)電、保電的作用。
產(chǎn)業(yè)的發(fā)展催生了技術(shù)的革新。面對日益增長的能源需求與復(fù)雜多變的電力系統(tǒng)環(huán)境，數(shù)智化升級不僅是抽蓄電站技術(shù)迭代與創(chuàng)新的必然之選，更是其邁向高效、綠色、智能未來的關(guān)鍵手段。
我國抽水蓄能正迎來戰(zhàn)略發(fā)展機遇期。本期封面策劃，我們將聚焦國家政策對抽水蓄能發(fā)展的支持與引導(dǎo)，與專家學(xué)者共話我國抽水蓄能規(guī)模化發(fā)展的條件、路徑與未來預(yù)期，與企業(yè)和行業(yè)共鑒抽水蓄能投資與運營方式的變遷，與記錄者共歷抽蓄電站建設(shè)過程中的艱辛與創(chuàng)造，多角度呈現(xiàn)我國抽水蓄能發(fā)展的新模式、新技術(shù)、新業(yè)態(tài)。
近年來，我國抽水蓄能高質(zhì)量發(fā)展的探索與實踐取得顯著成效。截至2023年年底，我國抽水蓄能投產(chǎn)總裝機容量達(dá)5094萬千瓦，已連續(xù)八年穩(wěn)居全球首位。抽水蓄能電站對電力系統(tǒng)的支撐作用更為明顯，投資主體更加多元，應(yīng)用場景日益豐富。
變革需求與資源稟賦，共促發(fā)展躍升
全球范圍內(nèi)，新能源的大規(guī)模高速發(fā)展使得電力系統(tǒng)的波動性和間歇性問題日益凸顯，對調(diào)節(jié)電源的需求大幅增加。
抽水蓄能電站有助于解決電網(wǎng)負(fù)荷高峰和低谷之間供需矛盾。在電網(wǎng)負(fù)荷低谷或風(fēng)電、光伏發(fā)電等新能源大發(fā)時，它利用電力系統(tǒng)富余的電能將下水庫的水抽至上水庫，將電能轉(zhuǎn)化為水的勢能儲存起來；待負(fù)荷高峰時，再從上水庫放水發(fā)電，將富余電能轉(zhuǎn)換為高峰優(yōu)質(zhì)電能，顯著提高電網(wǎng)削峰填谷能力。在當(dāng)前儲能市場中，抽水蓄能占據(jù)領(lǐng)先地位，其與風(fēng)電、太陽能發(fā)電、核電等配合運行的效果好，能夠有效支撐風(fēng)能和太陽能大規(guī)模開發(fā)和高比例消納?！跋啾绕渌麅δ芊绞?，抽水蓄能具有設(shè)備壽命長、儲能規(guī)模大、轉(zhuǎn)換效率高、技術(shù)成熟等優(yōu)勢，是當(dāng)前綠色調(diào)節(jié)電源主力軍。”國網(wǎng)新源豐寧電站工程部工程師賈晉表示。
8月30日，水電水利規(guī)劃設(shè)計總院聯(lián)合中國水力發(fā)電工程學(xué)會抽水蓄能行業(yè)分會發(fā)布《抽水蓄能產(chǎn)業(yè)發(fā)展報告2023年度》。報告數(shù)據(jù)顯示，我國已納入規(guī)劃的抽水蓄能站點資源總量約為8.23億千瓦，相當(dāng)于全國常規(guī)水電技術(shù)可開發(fā)量的2倍多，是世界抽水蓄能全部已建規(guī)模的10倍左右。
資源稟賦對于抽水蓄能電站的選址和建設(shè)具有重大影響，每一座抽蓄電站選點布局都受“需要”和“可能”雙重因素的影響。
為了最大限度地保障電力系統(tǒng)安全、促進新能源消納、降低電力傳輸損失，抽水蓄能電站一般布局在電力負(fù)荷中心周邊或者是新能源大基地周邊，但受地形、地質(zhì)條件限制，滿足開發(fā)條件的地區(qū)往往較為集中。以我國東北地區(qū)為例，抽水蓄能項目主要集中在東北電網(wǎng)的東部地區(qū)，新能源項目主要集中在西部地區(qū)，可謂“東邊山水，西邊風(fēng)光”。而隨著新能源和抽蓄大規(guī)模投產(chǎn)，區(qū)域電網(wǎng)主網(wǎng)架將產(chǎn)生較大的東、西向潮汐性潮流。國家電網(wǎng)東北分部發(fā)展部規(guī)劃研究處副處長朱時雨表示，針對這種情況，應(yīng)提前做好電網(wǎng)規(guī)劃研究，加強東北電網(wǎng)東西之間的通道建設(shè)，提升輸電能力，并做好抽蓄電站的接網(wǎng)服務(wù)與支撐工作，讓抽水蓄能更好服務(wù)電力系統(tǒng)的安全運行。
政策支持與市場驅(qū)動，謀劃長遠(yuǎn)發(fā)展
能源變革深刻推動抽水蓄能需求躍升，2021年以來，我國抽水蓄能發(fā)展已從選點規(guī)劃階段逐步轉(zhuǎn)向中長期規(guī)劃階段，開發(fā)主體也從以電網(wǎng)企業(yè)為主過渡到多元化開發(fā)主體。
近年來，國家能源局、國家發(fā)展改革委等部門出臺了多項中長期規(guī)劃政策，以推動科學(xué)規(guī)劃布局抽水蓄能電站。2021年9月，國家能源局印發(fā)《抽水蓄能中長期發(fā)展規(guī)劃（2021—2035年）》，提出了明確的發(fā)展目標(biāo)、建設(shè)任務(wù)和政策措施，推動抽水蓄能產(chǎn)業(yè)的規(guī)?；⒅虚L期發(fā)展。2023年，國家發(fā)展改革委、國家能源局等九部門印發(fā)《“十四五”可再生能源發(fā)展規(guī)劃的通知》，提出加快推進抽水蓄能電站建設(shè)，開展各省（區(qū)、市）抽水蓄能電站需求論證，積極開展省級抽水蓄能資源調(diào)查行動，明確抽水蓄能電站的建設(shè)規(guī)模和布局，編制全國新一輪抽水蓄能中長期規(guī)劃。
今年以來，涉及抽水蓄能發(fā)展的配套支持及有序發(fā)展的政策意圖也在加強。3月，國家發(fā)展改革委、國家能源局聯(lián)合印發(fā)《關(guān)于加強電網(wǎng)調(diào)峰儲能和智能化調(diào)度能力建設(shè)的指導(dǎo)意見》，提出到2027年，電力系統(tǒng)調(diào)節(jié)能力顯著提升，抽水蓄能電站投運規(guī)模達(dá)到8000萬千瓦以上，需求側(cè)響應(yīng)能力達(dá)到最大負(fù)荷的5%以上。10月18日，國家發(fā)展改革委等部門發(fā)布《關(guān)于大力實施可再生能源替代行動的指導(dǎo)意見》，提出要多元提升電力系統(tǒng)調(diào)節(jié)能力，有序建設(shè)抽水蓄能電站，加強新型儲能技術(shù)攻關(guān)和多場景應(yīng)用。
為明確多元投資主體的政策預(yù)期，抽水蓄能相關(guān)的電價政策也在加緊完善。2021年4月，國家發(fā)展改革委發(fā)布《關(guān)于進一步完善抽水蓄能價格形成機制的意見》，提出以競爭性方式形成電量電價，將容量電價納入輸配電價回收。
在政策引導(dǎo)下，抽水蓄能電站的規(guī)劃建設(shè)更加合理，電價機制更加具備科學(xué)性、操作性和有效性，充分發(fā)揮電價信號作用，調(diào)動各方積極性，為抽水蓄能電站入市創(chuàng)造更加有利的條件。
抽水蓄能電站在電力系統(tǒng)中發(fā)揮著顯著的輔助服務(wù)作用。在當(dāng)前電力市場環(huán)境下，抽水蓄能執(zhí)行電量電價和容量電價兩部制電價政策，用以競爭性方式形成的電量電價彌補抽水發(fā)電損耗，以政府核定明確的容量電價回收抽發(fā)運行成本外的其他成本，并獲得合理收益。此外，由政府核定電價的抽水蓄能電站，也能受到參與輔助服務(wù)市場或輔助服務(wù)補償機制的鼓勵。
全國統(tǒng)一電力市場建設(shè)步伐加快，我國抽水蓄能電站正逐步改變傳統(tǒng)營收模式，積極探索參與電力現(xiàn)貨市場交易。10月1日，南網(wǎng)儲能公司梅州抽水蓄能電站正式進入電力現(xiàn)貨市場交易全部電量。這是我國抽水蓄能電站首次以“報量報價”方式全電量參與電力現(xiàn)貨市場交易，開辟了新型電力系統(tǒng)下抽水蓄能市場化經(jīng)營的新路徑，為全國統(tǒng)一電力市場構(gòu)建作了積極探索。
長期來看，制定和實施合理的電價政策有助于抽水蓄能產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展。兩部制電價政策以激勵性監(jiān)管的方式核定容量電價，明確了內(nèi)部收益率、經(jīng)營期等定價參數(shù)，并在節(jié)約融資成本、運維費用等方面設(shè)計了電價核定的激勵性措施。同時，電量電價在形成中體現(xiàn)了市場機制的作用，有利于鼓勵和引導(dǎo)多元化主體參與投資和建設(shè)抽水蓄能電站。
科技創(chuàng)新向“智”向“綠”，注入高質(zhì)量發(fā)展活力
隨著抽水蓄能進入規(guī)模化發(fā)展新時期，“大云物移智鏈邊”等新技術(shù)的更新迭代助推數(shù)字化智能化手段在抽水蓄能規(guī)劃設(shè)計、工程建設(shè)、生產(chǎn)運維階段等全過程得到深入、廣泛的應(yīng)用，電站開發(fā)建設(shè)和運維效率顯著提升。
在工程規(guī)劃設(shè)計階段，數(shù)字化選點、三維協(xié)同設(shè)計等技術(shù)的應(yīng)用，有效保障了工程方案的科學(xué)性。在工程建設(shè)階段，通過基建智能管控系統(tǒng)等實現(xiàn)工程現(xiàn)場施工作業(yè)的自動化智能化管控，持續(xù)提升工程建設(shè)安全質(zhì)量水平。數(shù)字化智能化抽水蓄能電站以數(shù)字孿生技術(shù)為載體，通過建筑信息模型 （BIM）、地理信息系統(tǒng)（GIS）等，為電站建設(shè)全過程提供數(shù)據(jù)管理與服務(wù)，為電站建設(shè)工作提質(zhì)增效。
近年來，我國抽水蓄能領(lǐng)域的創(chuàng)新性、突破性技術(shù)不斷涌現(xiàn)，新型材料和先進制造工藝的應(yīng)用也增強了抽水蓄能機組設(shè)備的性能和可靠性。
目前，超大直徑金屬護環(huán)這一變速抽水蓄能機組的關(guān)鍵部件已實現(xiàn)國產(chǎn)化制造，解決了技術(shù)裝備制造方面的限制。今年7月投產(chǎn)發(fā)電的國網(wǎng)新源河北豐寧抽水蓄能電站12號機組填補了國內(nèi)大型交流勵磁變速抽蓄機組應(yīng)用的空白。
為滿足變速抽水蓄能機組運轉(zhuǎn)的要求，國內(nèi)研發(fā)團隊已攻克了大功率壓接式器件直接串聯(lián)技術(shù)和大功率電壓源型變流器并聯(lián)技術(shù)，實現(xiàn)了交流勵磁系統(tǒng)的設(shè)計與制造。10月，廣東肇慶浪江抽水蓄能電站300兆瓦變速機組發(fā)電電動機通風(fēng)模型試驗已通過驗收，變速抽水蓄能機組正逐步邁向工程化應(yīng)用。
在生產(chǎn)運維環(huán)節(jié)，智能巡檢逐步替代人工巡檢，智能終端實時監(jiān)測機電設(shè)備狀態(tài)有力支撐狀態(tài)評估與檢修決策，保障電站的安全運行，提高電站的運維效率，抽水蓄能生產(chǎn)運維管理進入數(shù)字化智能化階段。因其優(yōu)化功能和預(yù)測能力，人工智能、云計算等技術(shù)的應(yīng)用，實現(xiàn)對抽水蓄能電站的智能調(diào)度，更好地整合可再生能源，平衡電網(wǎng)負(fù)荷，提高能源利用效率。
抽水蓄能在項目規(guī)劃和建設(shè)過程中，始終秉持生態(tài)優(yōu)先的原則，注重環(huán)境保護和可持續(xù)發(fā)展，遵循避讓、減緩、修復(fù)和補償?shù)乃悸贰Ｒ恢币詠?，大型土建工程開挖后創(chuàng)面的科學(xué)生態(tài)修復(fù)和合理再利用是生態(tài)文明建設(shè)過程中的重點、難點。裸露的山石表面缺乏水、土、肥等植物生長條件，復(fù)綠山體的難度大。
巖壁生花，“點石成綠”。10月31日，華東地區(qū)又一百萬千瓦級綠色調(diào)節(jié)電源——國網(wǎng)新源浙江寧海抽水蓄能電站投產(chǎn)，它是寧波市最大的抽水蓄能電站，也是浙江省在建單機容量最大的抽水蓄能電站。國網(wǎng)新源浙江寧海抽水蓄能有限公司成功引進國內(nèi)先進的植被混凝土生態(tài)防護綠化技術(shù)（VCC），還大山以綠色。截至目前，寧海抽水蓄能電站工程總復(fù)綠面積超過30萬平方米，面積相當(dāng)于40多個標(biāo)準(zhǔn)足球場。
國網(wǎng)新源豐寧抽水蓄能電站：擁有四項“世界第一”的抽蓄電站
國網(wǎng)新源豐寧抽水蓄能電站位于河北省承德市豐寧滿族自治縣，緊鄰京津冀負(fù)荷中心和冀北電網(wǎng)千萬千瓦級新能源基地。電站創(chuàng)造了四項“世界第一”：裝機容量世界第一，共安裝12臺30萬千瓦單級可逆式水泵水輪發(fā)電電動機組，總裝機容量360萬千瓦；儲能能力世界第一，12臺機組滿發(fā)利用小時數(shù)達(dá)到10.8小時，是華北地區(qū)唯一具有周調(diào)節(jié)性能的抽蓄電站；地下廠房規(guī)模世界第一，廠房單體總長度414米，高度54.5米，跨度25米；地下洞室群規(guī)模世界第一，地下洞室多達(dá)190條，總長度50.14千米。
南網(wǎng)廣東陽江抽水蓄能電站：國內(nèi)在運單機容量最大的抽蓄電站
陽江抽水蓄能電站是中國超高水頭超大容量抽水蓄能機組設(shè)計制造自主化的重點依托工程，總裝機容量240萬千瓦，單機容量40萬千瓦，機組水頭達(dá)到700米超高等級，是目前國內(nèi)已投產(chǎn)的單機容量最大的抽水蓄能電站，為粵港澳大灣區(qū)電網(wǎng)提供支撐。
國網(wǎng)新源江蘇句容抽水蓄能電站：擁有世界最高壩體的抽蓄電站
江蘇句容抽水蓄能電站位于鎮(zhèn)江市句容市境內(nèi)，是國家能源局“十三五”規(guī)劃重點建設(shè)項目和江蘇省重點工程，主要承擔(dān)江蘇電網(wǎng)的調(diào)峰、填谷、調(diào)頻、調(diào)相及緊急事故備用等任務(wù)。電站擁有三項“世界之最”：“世界最高的瀝青混凝土面板堆石壩”“世界最高的抽水蓄能電站大壩”“世界最大的庫盆填筑工程”。
