中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)訊：為應(yīng)對(duì)全球氣候不斷變化，世界各國(guó)多采取以非化石能源為主導(dǎo)的模式，逐步建立發(fā)展本國(guó)能源體系。我國(guó)也在雙碳目標(biāo)的驅(qū)動(dòng)下努力構(gòu)建新型能源體系，以期打造更安全、可靠的能源系統(tǒng)。二十大報(bào)告明確指出，要積極穩(wěn)妥推進(jìn)碳達(dá)峰碳中和，立足國(guó)內(nèi)能源資源稟賦，堅(jiān)持先立后破，有計(jì)劃分步驟實(shí)施碳達(dá)峰行動(dòng),為未來(lái)我國(guó)新型能源體系的建設(shè)提出了新的方向。
現(xiàn)階段，新能源體系中的翹楚當(dāng)屬抽水蓄能。發(fā)展抽水蓄能可以有效提升電力系統(tǒng)的靈活調(diào)節(jié)能力，有利于實(shí)現(xiàn)新能源大規(guī)模安全可靠替代，以推動(dòng)“雙碳”目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，是構(gòu)建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)的關(guān)鍵手段。這里，我們將從抽水蓄能的基本情況和發(fā)展歷程兩個(gè)方面為大家作簡(jiǎn)要敘述。
一、基本情況
1、功能定位
傳統(tǒng)的水利水電工程，如大家熟知的白鶴灘水電站、大藤峽水利樞紐工程等，一般兼有發(fā)電、防洪、航運(yùn)、水資源配置等常規(guī)水利水電主要功能，具有1日或1周內(nèi)天然來(lái)水量按日、周負(fù)荷變化過(guò)程重新分配的特性，它們都可以稱作多功能的水電站（也叫傳統(tǒng)水電站）。
和傳統(tǒng)的水利水電工程相比，抽水蓄能電站是一類特殊水利水電工程，一般無(wú)防洪、灌溉、航運(yùn)等綜合利用要求，功能相對(duì)單一，主要是儲(chǔ)能，集中體現(xiàn)服務(wù)于電網(wǎng)系統(tǒng)。其他如在調(diào)節(jié)功能方面，與傳統(tǒng)水電站類似，特別是日、周、季、量等調(diào)節(jié)功能基本一樣。
總體來(lái)看，抽水蓄能功能定位主要分為兩大類：一類是服務(wù)于電網(wǎng)系統(tǒng)調(diào)節(jié)電源電力，第二類是服務(wù)新能源體系的大容量電力儲(chǔ)存?zhèn)}庫(kù)，也就是大家俗稱的巨型“充電寶”,較之于傳統(tǒng)水電站，既能充電還能發(fā)電，從而才有了“儲(chǔ)”的功能。
2、運(yùn)行原理
抽水蓄能運(yùn)行機(jī)制可以簡(jiǎn)單用8個(gè)字概括，即“抽水儲(chǔ)能，放水發(fā)電”。其中：“抽水蓄能”是指利用電力負(fù)荷低谷時(shí)的電能抽水至上水庫(kù)，電能轉(zhuǎn)化勢(shì)能儲(chǔ)存的過(guò)程；“放水發(fā)電”是指在電力負(fù)荷高峰期上水庫(kù)再放水至下水庫(kù)，勢(shì)能轉(zhuǎn)化電能發(fā)電的過(guò)程。發(fā)電工況同傳統(tǒng)水電站一樣，水電站如何發(fā)電，抽水蓄能就怎么發(fā)電。不難想象，水電站在一抽一發(fā)過(guò)程中，能量難免會(huì)有損失，電站平均下來(lái)每發(fā)3度電要消耗4度電抽水，或者每發(fā)4度電需要消耗5度電抽水，平均效率75%-80%。正是因?yàn)橛谐榉艃蓚€(gè)環(huán)節(jié)，所以可以最大程度發(fā)揮削峰填谷作用，能很好緩解電網(wǎng)調(diào)節(jié)壓力。
另外，低谷和高峰兩個(gè)時(shí)段電價(jià)會(huì)有差距，據(jù)有關(guān)資料統(tǒng)計(jì)，現(xiàn)階段全國(guó)約50%的人口低谷和高峰時(shí)段電價(jià)差為4倍，預(yù)測(cè)平時(shí)段電價(jià)1千瓦時(shí)為0.75-0.8元，低谷時(shí)段電價(jià)為0.45-0.5元，高峰時(shí)段電價(jià)為1.8-2元，尖峰時(shí)段電價(jià)為2.16-2.4元，按照兩個(gè)時(shí)段的錯(cuò)峰儲(chǔ)電發(fā)電，企業(yè)可獲毛利2塊左右，是競(jìng)爭(zhēng)性電量電價(jià)形成的關(guān)鍵基礎(chǔ)。
抽水蓄能運(yùn)行示意圖
3、構(gòu)成元素
抽水蓄能和傳統(tǒng)水電站工程設(shè)施的構(gòu)成幾乎一樣，一般也都包括水庫(kù)、輸水系統(tǒng)、廠房、進(jìn)廠交通等建筑物。最大的不同是抽水蓄能有2個(gè)水庫(kù)，一個(gè)上水庫(kù)一個(gè)下水庫(kù)，比傳統(tǒng)水電站多一個(gè)下水庫(kù)。抽水蓄能的構(gòu)成要素，諸如水工建筑物、機(jī)組設(shè)備、地質(zhì)勘察、施工建造、工程布置設(shè)計(jì)、安裝調(diào)試、安全監(jiān)測(cè)和運(yùn)行維護(hù)等相關(guān)技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)，與水利水電工程技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)區(qū)別不大，很多可以相互適用，
一般情況下，每個(gè)常規(guī)抽水蓄能上下水庫(kù)的平均庫(kù)容各約1000萬(wàn)立方米，裝機(jī)約120萬(wàn)千瓦（4臺(tái)機(jī)組每臺(tái)約30萬(wàn)千瓦），地下隧洞長(zhǎng)度約2.5公里，水頭高度一般200到800米，造價(jià)80億元左右。建設(shè)周期為8-10年，包括1-4年前期工作,3-4年主體工程建設(shè),及1-2年設(shè)備調(diào)試安裝，建成之后穩(wěn)定運(yùn)營(yíng)期超過(guò)40年。
二、發(fā)展歷程
相較于電化學(xué)儲(chǔ)能、壓縮空氣儲(chǔ)能、飛輪儲(chǔ)能等新型電儲(chǔ)能方式而言，抽水蓄能產(chǎn)生和應(yīng)用要很早。世界第一座抽水蓄能電站于1882年誕生在瑞士，至今已有140多年的歷史，經(jīng)過(guò)漫長(zhǎng)時(shí)間的蛻變和發(fā)展，抽水蓄能目前技術(shù)已經(jīng)非常成熟。
截至2021年底，全世界抽水蓄能電站裝機(jī)容量達(dá)16500萬(wàn)千瓦，我國(guó)裝機(jī)容量3669萬(wàn)千瓦，占世界裝機(jī)容量的22.2%，其次為日本和美國(guó)，分別為2750萬(wàn)千瓦和2200萬(wàn)千瓦。根據(jù)儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)技術(shù)聯(lián)盟CNSEA數(shù)據(jù)，2021年底我國(guó)已投運(yùn)儲(chǔ)能項(xiàng)目累計(jì)裝機(jī)量為46.1GW，占全球市場(chǎng)總規(guī)模的22%，其中抽水儲(chǔ)能占比為86.3%，占比非常大。
這些成績(jī)并非一蹴而就，盡管我國(guó)抽水蓄能電站起步相對(duì)較晚，但經(jīng)過(guò)50多年的發(fā)展歷程，技術(shù)和運(yùn)營(yíng)水平得到了很大提升。以1968年河北崗南混合式抽水蓄能電站的建設(shè)為伊始，我國(guó)抽水蓄能經(jīng)歷了起步、探索、成熟等幾個(gè)發(fā)展節(jié)點(diǎn)：
1、1968-1983年，起步發(fā)展階段，以1968年崗南水庫(kù)電站和1973年北京密云水庫(kù)白河水電站為代表，標(biāo)志我國(guó)抽水蓄能電站建設(shè)正式拉開(kāi)序幕。
2、1984-2003年，探索深入發(fā)展階段，以1984年潘家口抽水蓄能電站開(kāi)工建設(shè)為標(biāo)志，我國(guó)抽水蓄能電站進(jìn)入第一階段建設(shè)高峰，隨著建設(shè)的不斷探索和深入，尤其是廣東大亞灣核電站和浙江秦山核電站的建設(shè)，在2000年前后持續(xù)推動(dòng)了廣州抽水蓄能電站和天荒坪抽水蓄能電站的建設(shè)。
3、2004-2020年，成熟發(fā)展階段，2004年，《國(guó)家發(fā)展改革委關(guān)于抽水蓄能電站建設(shè)管理有關(guān)問(wèn)題的通知》發(fā)布，明確抽水蓄能電站主要由電網(wǎng)經(jīng)營(yíng)企業(yè)進(jìn)行建設(shè)和管理。隨后，國(guó)網(wǎng)新源控股有限公司、南方電網(wǎng)調(diào)峰調(diào)頻發(fā)電有限公司２家抽水蓄能專業(yè)建設(shè)管理及運(yùn)營(yíng)公司成立。這一時(shí)期，中國(guó)抽水蓄能成熟穩(wěn)步發(fā)展，電站裝機(jī)規(guī)模躍居世界第三。
4、2020年至今，新發(fā)展階段， 2021年，《抽水蓄能中長(zhǎng)期發(fā)展規(guī)劃（2021-2035年）》的發(fā)布，該規(guī)劃對(duì)抽水蓄能建設(shè)支持力度空前，水經(jīng)會(huì)多篇文章都有提及。另外，《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(jiàn)》（發(fā)改價(jià)格〔2021〕633號(hào)）出臺(tái)，抽水蓄能電價(jià)得到了規(guī)范，指導(dǎo)意義非常大，一定程度上緩解了過(guò)去價(jià)格模糊問(wèn)題，對(duì)電價(jià)的進(jìn)一步市場(chǎng)化具有重要推進(jìn)作用。
長(zhǎng)龍山抽水蓄能電站上水庫(kù)
隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的不斷發(fā)展，用戶對(duì)電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行要求也逐漸增加，抽水蓄能電站具備的填谷、調(diào)峰、調(diào)頻、事故備用等多項(xiàng)輔助功能，在保障電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定、優(yōu)化電源結(jié)構(gòu)、改善電能質(zhì)量等方面，同傳統(tǒng)水電站一樣發(fā)揮著不可替代的作用，是國(guó)家電網(wǎng)系統(tǒng)的重要組成部分，有著良好的發(fā)展前景。同時(shí)，抽水蓄能也與流域江河水資源緊密聯(lián)系在一起，是流域工程調(diào)度與水資源管理的重要組成部分。隨著抽水蓄能電站數(shù)量、單體規(guī)模以及總規(guī)模的不斷增多，其管理要同時(shí)考慮這種“雙組成”特點(diǎn)，更好地實(shí)現(xiàn)安全運(yùn)行和效益運(yùn)行的雙保險(xiǎn)、雙豐收。
為促進(jìn)抽水蓄能健康發(fā)展、提升電站綜合效益發(fā)揮，近50年以來(lái)，國(guó)家不斷加強(qiáng)了有關(guān)發(fā)展和規(guī)劃文件政策的出臺(tái)指導(dǎo)，市場(chǎng)主體、電價(jià)機(jī)制、建設(shè)規(guī)模等方面逐步得到了規(guī)范和明確，但也應(yīng)當(dāng)看到，抽水蓄能還存在地域發(fā)展不平衡、工程建設(shè)現(xiàn)代化不足、電價(jià)機(jī)制不順等問(wèn)題。水經(jīng)會(huì)后期將對(duì)抽水蓄能建設(shè)發(fā)展規(guī)劃政策、存在的問(wèn)題以及面臨的挑戰(zhàn)和機(jī)遇等再為大家陸續(xù)梳理總結(jié)。
