水力發(fā)電是美國最古老的可再生能源，占美國發(fā)電量的6.7%。直到2019年，水電依然是美國年度可再生能源發(fā)電量的最大來源。經(jīng)歷了上百年的發(fā)展，水電行業(yè)在美國似乎進入了發(fā)展停滯期：年均發(fā)電量較穩(wěn)定，新增凈裝機規(guī)模不大。
今年初，美國能源部發(fā)布了第三個版本的《美國水電市場報告》。相較于前兩個版本的報告（分別發(fā)布于2015年、2018年），本次報告匯總并更新了公共、商業(yè)來源的行業(yè)數(shù)據(jù)，以及美國能源部近年來相關(guān)的研發(fā)項目、成果。報告認為，抽水蓄能電站將成為行業(yè)未來發(fā)展的重點。
美國水電行業(yè)數(shù)據(jù)一覽
美國公用事業(yè)規(guī)模級別的常規(guī)水力發(fā)電約有一半集中在華盛頓州、加利福尼亞州和俄勒岡州，分別占比27%、13%、10%。在美國，大部分水壩不是為發(fā)電而建造的，而是為了灌溉和防洪，用于發(fā)電的水壩只是小部分。根據(jù)美國能源部估計，非發(fā)電水壩在美國共有12吉瓦的潛在裝機容量。
截至2019年底，美國共有2270個水力發(fā)電站，裝機為80.25吉瓦，發(fā)電量為274太瓦時——接近過去十年美國水電平均年發(fā)電量（277太瓦時）。此外，美國還額外從加拿大進口了36太瓦時的水電，約占使用量的12%。
自上一版水電市場報告發(fā)布以來，美國水電市場發(fā)生了這些變化：2017~2019年，美國新增40個額外裝機，大約為583.1兆瓦；新增21個項目，總計115兆瓦。新項目包含兩個新河段開發(fā)項目、15個管道工程和電力供應(yīng)項目，以及4個非電力水壩。這期間，還有6個水電站退役（51兆瓦）、26個水電站裝機降低（215.8兆瓦）。在過去十年中，美國投入了近80億美元用于升級和翻新水電站（含抽水蓄能電站）。
水電是全球裝機最大的可再生能源，占全球可再生能源46%的發(fā)電裝機，美國的水電“艦隊”占全球水電裝機的7%。2017~2019年，全球水電裝機增加了63吉瓦，52%的新增產(chǎn)能來自中國和巴西。相比之下，近年來美國的水電行業(yè)發(fā)展相對緩慢。
全球新增水電下降趨勢需扭轉(zhuǎn)
盡管水電在美國發(fā)展緩慢，從全球范圍內(nèi)看水電也有發(fā)展放緩的趨勢。
國際能源署在2020年6月發(fā)布了全球水力發(fā)電的追蹤報告。在報告中，國際能源署表示，水電仍是全球主要的可再生電力技術(shù)，但需要努力扭轉(zhuǎn)裝機增加下降的趨勢。
國際能源署的數(shù)據(jù)顯示，2019年，全球水電凈新增裝機僅為12.7吉瓦，比2018年下降了45%，是2001年以來的最低紀錄。按照這個增長趨勢，水電行業(yè)不足以步入可持續(xù)發(fā)展方案（SDS）的水平。在SDS中，水電需要在2030年前以每年3%的速度增長，才能恢復(fù)2013年創(chuàng)紀錄的增長水平。但目前的數(shù)據(jù)顯示，水電新增裝機呈現(xiàn)下降的趨勢。
新冠疫情的暴發(fā)對新能源項目造成了沖擊。大多數(shù)水電項目交付周期較長，因此與陸上風(fēng)能和太陽能光伏相比，新冠疫情帶來的影響相對較小。不過，由于疫情的隔離措施、對跨境工人的旅行禁令等，一些項目可能會延遲。由于人力短缺，東南亞許多項目已經(jīng)停止建設(shè)。
好消息是，由于中國有兩個旗艦項目投產(chǎn)，國際能源署預(yù)計2020年全球年度水電凈增加將超過18吉瓦，并在2021年、2022年繼續(xù)增加。除中國外，預(yù)計未來五年全球新增水電將保持相對穩(wěn)定。
電力需求增長、區(qū)域電力貿(mào)易推動了亞太地區(qū)水電的增長。此外，哥倫比亞、阿根廷、埃塞俄比亞、尼日利亞、安哥拉和土耳其的大型水電項目也有望增加。小型水電的招標刺激了巴西水電增長，而系統(tǒng)靈活性的需求則推動了歐洲抽水蓄能電站的增加。
抽水蓄能電站是未來發(fā)展方向
數(shù)據(jù)顯示，截至2019年底，美國共有43座抽水蓄能電站，總裝機為21.9吉瓦，預(yù)計儲能容量為553吉瓦時，占公用事業(yè)規(guī)模儲存電力容量的93%。與之對應(yīng)的其他公用事業(yè)規(guī)模的儲能項目數(shù)據(jù)為：發(fā)電裝機1.6吉瓦，儲能容量1.75吉瓦時。
在過去十年中，美國抽水蓄能電站裝機的增長幾乎是所有其他能源儲能的總和。幾乎所有其他形式的儲能增長都發(fā)生在過去十年，大部分為電池儲能。
美國能源部表示，美國對抽水蓄能的興趣持續(xù)、顯著增長，5年內(nèi)項目管道數(shù)量已經(jīng)翻番。此外，美國抽水蓄能電站的地域范圍也在不斷擴大，賓夕法尼亞州、弗吉尼亞州、懷俄明州、俄克拉荷馬州、俄亥俄州、紐約州都在探索新項目。
根據(jù)美國能源信息署的數(shù)據(jù)，美國大部分抽水蓄能電站建設(shè)于1960~1990年之間，仍在運行的抽水蓄能電站近一半建于上世紀70年代?；谒姽こ汤匣默F(xiàn)狀及其對保障電網(wǎng)靈活性和可靠性發(fā)揮的重要作用，美國水電協(xié)會建議，相關(guān)部門加大對水電科學(xué)的研發(fā)經(jīng)費投入，利用新型傳感器技術(shù)并結(jié)合大數(shù)據(jù)分析，大幅提高水電產(chǎn)能。
美國能源部水電技術(shù)辦公室在最新版本的水電計劃中強調(diào)，由于抽水蓄能電站是美國儲能的最大貢獻者，他們將推進改革，提升成本效益，以發(fā)展可靠的、環(huán)境可持續(xù)的水電和抽水蓄能技術(shù)，增加電網(wǎng)可靠性及彈性。
據(jù)悉，全球抽水蓄能電站裝機在2019年底已經(jīng)達到158吉瓦，六大抽水蓄能“艦隊”分別為歐盟、日本、美國、中國、印度和韓國，合計占全球產(chǎn)能的86%。
