關于抽水蓄能電站發(fā)展熱潮中的幾點冷思考
謝國興
（中國能源研究會能源監(jiān)管專業(yè)委員會委員）
可再生能源發(fā)電的隨機性、間歇性和波動性等問題，對電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行的不利影響非常大，對此，電力系統(tǒng)必須有足夠的靈活調節(jié)電源用以保障運行穩(wěn)定。靈活調節(jié)電源包括火電機組、水電機組、抽水蓄能機組和新型儲能設施等。在源荷之間的電網(wǎng)，只有依靠儲能和調節(jié)電源才能實現(xiàn)源隨荷動、源荷平衡。
毋庸置疑，在所有靈活調節(jié)電源中，火電仍是主要的靈活性調節(jié)電源，煤電不僅容量占比大，調節(jié)能力也很強，可以在額定負荷的30%～100%之間調節(jié)，AGC和CCS反應靈活，是穩(wěn)定電網(wǎng)運行的基礎性電源。但是隨著大規(guī)?？稍偕茉吹陌l(fā)展，幾乎不具靈活調節(jié)性的大容量核電機組持續(xù)投產，跨省區(qū)特高壓輸電持續(xù)增長，燃氣發(fā)電受天然氣價格限制，僅靠煤電的靈活性已無法實現(xiàn)電網(wǎng)安全可靠運行。因此，儲能建設是新型電力系統(tǒng)不可回避的問題，儲能必將是新型電力系統(tǒng)的重要組成部分。
以電化學儲能為代表的新型儲能技術，也是電力行業(yè)關注的焦點。壓縮空氣儲能、飛輪儲能、鋰電子電池儲能、超級電容儲能等技術各具優(yōu)勢和特點，但這些技術并不十分成熟，成本居高不下。氫儲能、超導儲能仍處于研發(fā)階段，液流電池等尚處于示范應用階段，壓縮空氣儲能、鋰離子電池儲能技術性和經(jīng)濟性較差。
相對而言，抽水蓄能技術是目前世界公認的技術最成熟、經(jīng)濟效益最好、最具靈活性、安全性最高、壽命最長、環(huán)境污染最少、應用最為廣泛的儲能技術。截至2020年底，我國抽水蓄能裝機規(guī)模占全球儲能總規(guī)模的94%。我國在2021年已建成抽水蓄能電站總裝機3639萬千瓦，全球最高。但我國抽水蓄能在電力系統(tǒng)中的比例僅有1.4%，遠低于歐美發(fā)達國家，由此可見，我國抽水蓄能市場需求巨大。
抽水蓄能電站廠址都在山區(qū)，這對發(fā)展山區(qū)地方經(jīng)濟、鞏固脫貧成果、實現(xiàn)城鄉(xiāng)共同富裕具有現(xiàn)實意義和歷史意義。
在抽水蓄能電站大發(fā)展的同時，必須正視影響抽水蓄能健康發(fā)展的問題，應當在建設熱潮中有冷思考，以推進抽水蓄能電站建設快速、有序、高效、健康發(fā)展。
一、抽水蓄能電站發(fā)展中幾個值得注意的問題
（一）發(fā)展規(guī)模滯后于新型電力系統(tǒng)需求
目前抽水蓄能電站建成投產規(guī)模較小、在電源結構中占比低，不能有效滿足電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定經(jīng)濟運行和新能源大規(guī)?？焖侔l(fā)展的需要。當前，我國抽水蓄能裝機容量3639萬千瓦，遠低于占發(fā)電總裝機容量10%的一般要求。數(shù)據(jù)顯示，我國2010年風能和太陽能發(fā)電裝機僅有2984萬千瓦，然而到2021年底，風光兩項新能源裝機總量達到6.34億千瓦，增長21倍之多。相比之下，抽水蓄能電站裝機從2010年的1691萬千瓦增加到2021年的3639萬千瓦，僅增至2.1倍。盡管各地政府“十四五”期間規(guī)劃發(fā)展不少抽水蓄能和新型儲能，但是新型儲能投資大、技術不成熟，還有發(fā)電時間短（僅2小時）、可靠性低、安全風險大的缺點，退役后處理不當將污染環(huán)境，因此存在很大的發(fā)展不確定性。即使建成了，也遠不能滿足核電、可再生能源及跨省區(qū)電力輸送增量所需要配置的儲能容量。有的省市區(qū)域內適宜建設抽水蓄能電站的站址很少，難以滿足本區(qū)域內電網(wǎng)調峰對抽水蓄能資源的需要；有的省區(qū)抽水蓄能資源很豐富，但是規(guī)劃與建設跟不上新型電力系統(tǒng)發(fā)展；抽水蓄能資源跨省區(qū)投資與電力電量交易尚處于探索階段，市場化程度很低?？傮w上看，抽水蓄能電站發(fā)展滯后于新型電力系統(tǒng)需求。
（二）抽水蓄能電站建設成本持續(xù)快速增長
近年來，抽水蓄能電站建設成本增長速度較快。譬如，浙江仙居抽水蓄能電站2016年投產，單位造價每千瓦3534元；長龍山電站2022年6月投產，可研單位造價每千瓦5087元；磐安電站預計2028年投產，可研單位造價每千瓦6340元，抽蓄工程靜態(tài)投資逐年呈上升趨勢。當前，新規(guī)劃、開建的抽水蓄能電站單位造價預計將在6500元/千瓦以上，投資成本的快速增長將嚴重影響抽水蓄能上網(wǎng)電價和所在省區(qū)的銷售電價。
（三）抽水蓄能資源搶占激烈
國家發(fā)展改革委、國家能源局聯(lián)合印發(fā)的《關于完善能源綠色低碳轉型體制機制和政策措施的意見》，明確了完善靈活性電源建設和運行機制。積極推動流域控制性調節(jié)水庫建設和常規(guī)水電站擴機增容，加快建設抽水蓄能電站，探索中小型抽水蓄能技術應用，推行梯級水電儲能。國家發(fā)展改革委《關于進一步完善抽水蓄能價格形成機制的意見》明確了電價形成機制?！澳芎吮M核、能開盡開”，這是國家發(fā)展改革委和國家能源局對“十四五”時期抽水蓄能項目的明確政策。在國家多項政策鼓勵下，抽水蓄能行業(yè)上下游均積極投身于發(fā)展熱潮。設備制造商積極擴充產能；EPC企業(yè)運用新技術改造升級，壓縮周期；業(yè)主“跑馬圈地”、搶占優(yōu)質資源；地方政府更是熱情如火，期盼幾十億乃至上百億投資項目早日落地。在各類資本蜂擁而至的情況下，地方政府也向投資方提出了更高的要求，從而推高了抽水蓄能電站建設成本。
當前，倉促無序的規(guī)劃布局可能會產生一系列嚴重后果：第一，布局不盡合理，可能造成電站建成不被需要或無法使用；第二，一些電站建設條件較差，經(jīng)濟性差，建成后增加用戶電費負擔；第三，建設成本和運行成本可能一時難以消化，推高投資企業(yè)負債率和社會用電成本。這些情況不利于抽水蓄能電站健康發(fā)展。
（四）抽水蓄能電站設備制造能力不足
國內抽水蓄能機組的主要生產商是哈爾濱電氣、東方電氣和浙富控股，前兩家公司的產能約為40臺/年，即一年1000萬千瓦左右。2021年，我國水輪發(fā)電機組市場占有率前三位的企業(yè)分別是：哈爾濱電氣約47%，東方電氣約40%，浙富控股約4%。抽水蓄能設備制造能力的不足也是影響抽水蓄能電站發(fā)展的重要因素之一。
二、關于發(fā)展抽水蓄能的幾點思考
（一）加強統(tǒng)籌協(xié)調，有序高效推進抽水蓄能電站規(guī)劃與建設
“十四五”“十五五”是我國可再生能源大發(fā)展時期，到2030年可再生能源裝機容量將達到或超過12億千瓦；跨省區(qū)電力輸送將持續(xù)增加，電力系統(tǒng)運行將發(fā)生深刻變化，以抽水蓄能為主體的儲能設備是電力系統(tǒng)的重要組成部分，對于發(fā)展可再生能源、電力保供和電網(wǎng)安全運行不可或缺。抽水蓄能電站的本質屬性是為電網(wǎng)削峰填谷、安全應急、保障新能源發(fā)電，根據(jù)電網(wǎng)需要進行抽水蓄能，或放水發(fā)電。應根據(jù)電源分布特點、電網(wǎng)運行特性、用電負荷分布、電力結構等確定抽水蓄能電站選址和容量。鑒于抽水蓄能發(fā)展有其自身特點，即建設周期通常6～7年，前期勘測設計及審批一般需要3～4年，因此抽水蓄能電站應當根據(jù)電力發(fā)展特點，提前勘測設計、選址布局，加快開工建設，適時投產發(fā)電。又鑒于當前抽水蓄能電站站址選擇以縣市為主，不同程度存在著業(yè)主“跑馬圈地”的情況，地方政府以不同的方式提高資源條件，業(yè)主不惜成本搶占資源，因此建議抽水蓄能電站站址應當在政府能源主管部門的統(tǒng)籌協(xié)調下，加強與自然資源、生態(tài)環(huán)境、林草、水利等部門溝通協(xié)調，做好與生態(tài)保護紅線劃定及相關規(guī)劃工作的銜接。以10年甚至15年的時間跨度，在分析預測當?shù)亟?jīng)濟社會和電力發(fā)展趨勢的基礎上，進行選址規(guī)劃、土地預審、社會穩(wěn)定評估、移民規(guī)劃報告等前期工作，在符合生態(tài)環(huán)境保護要求的前提下，為抽水蓄能電站發(fā)展進行規(guī)劃和預留空間。同時既要強調能快則快，又要按照客觀規(guī)律，保質保量地按照程序開展前期工作，有序高效推進抽水蓄能電站規(guī)劃與施工建設，以適應新型電力系統(tǒng)發(fā)展的需要。
（二）應當鼓勵并支持各類國有企業(yè)和民營企業(yè)投資抽水蓄能電站
從浙江抽水蓄能電站業(yè)主分布來看，已建成投產的長龍山抽水蓄能電站總裝機210萬千瓦，控股業(yè)主為三峽集團；建設中的建德抽水蓄能電站規(guī)劃裝機240萬千瓦，控股業(yè)主為江蘇協(xié)鑫公司；納入規(guī)劃中的天臺抽水蓄能電站規(guī)劃裝機170萬千瓦，控股業(yè)主為三峽集團；其他已建成（浙江抽水蓄能總裝機668萬千瓦）、正在建設中和前期規(guī)劃中的抽水蓄能電站的建設投資主體絕大部分都是國家電網(wǎng)所屬新源公司。從過往的抽水蓄能發(fā)展歷程來看，新源公司是我國抽水蓄能電站投資的最大股東，這當然有其合理性和合法性。但是，隨著電力市場化改革的不斷深入，除抽水蓄能電站以外，多種投資主體的新型儲能發(fā)展如雨后春筍，雖然容量相對于抽水蓄能電站普遍偏小，但是具有建設周期短、分布式儲能、對電網(wǎng)運行的適應性好、有利于當?shù)乜稍偕茉窗l(fā)展、便于電力就地平衡、多樣化等特點。隨著可再生能源的發(fā)展，僅靠新源公司建設，無論是投資還是管理，或者市場化要求，可能適應不了新型電力系統(tǒng)發(fā)展對抽水蓄能電站建設的要求。
隨著抽水蓄能兩部制電價政策的實施，抽水蓄能的投資收益和經(jīng)營贏利有了保障，因此，其他國有或民營企業(yè)也有很高的投資積極性，以謀求在抽水蓄能電站建設市場中獲得發(fā)展，政府應當給予支持。
（三）在積極發(fā)展抽水蓄能的同時，要防止過度投資抬高輸配電價
根據(jù)抽水蓄能電站兩部制電價政策，容量電價計入省級電網(wǎng)輸配電價中，電量電價按煤電標桿電價或市場交易現(xiàn)貨價格計算。抽水蓄能電站抽水與發(fā)電效率按75%計算，則綜合平均電價至少要在標桿電價的基礎上提高25%，如果再計入容量電價（內部收益+財務費用+稅金），估計還要增加15%。即使不計電量電價，抽水蓄能綜合電價勢必也會遠高于火電上網(wǎng)標桿電價。因此，除了對建設投資成本要加強監(jiān)管外，抽水蓄能容量需要合理配置、適時配置，抽水蓄能電站必須要達到年度設計利用小時數(shù)（2000小時）以上才具有合理的經(jīng)濟性。現(xiàn)在有不少地方正在考慮對現(xiàn)有水電站進行抽水蓄能改造，對此應當特別謹慎。抽水蓄能電站的原理是機械能與電能之間的相互轉換，抽水時應當盡可能多消耗低谷電，發(fā)電時盡可能多發(fā)頂峰電，因此它必須有足夠高的水頭形成勢能，并根據(jù)地理條件建設恰當容量的上下水庫，才能體現(xiàn)其蓄能的功能特征，因此抽水蓄能電站建設不能不顧基本要素與條件。當前，特別要關注現(xiàn)有水電站的抽水蓄能功能改造，如果經(jīng)濟技術可行性研究做得不夠詳實，最終的結局必然是浪費投資，抬高電價。抽水蓄能電站如果無序開發(fā)，無視電力系統(tǒng)和電力市場需求，就有可能建而少用或不用，而輸配電價將在不知不覺中提高，最終影響銷售電價，這種情況應當通過政府監(jiān)管予以避免。
（四）支持水電設備制造企業(yè)積極參與抽水蓄能電站建設
抽水蓄能電站工程投資中，機電設備及安裝工程投資約占26%?！笆奈濉逼陂g國家將重點實施“雙兩百工程”，即在200個市、縣開工建設200個以上的抽水蓄能項目，開工目標2.7億千瓦。力爭到2025年，抽水蓄能裝機容量達到6200萬千瓦以上、在建裝機容量達到6000萬千瓦左右。到2030年抽水蓄能投產目標是1.2億千瓦。可見全國抽水蓄能建設市場之巨大。提升制造企業(yè)的生產能力和市場競爭能力極為重要。堅持自主創(chuàng)新為主，增強機電設備設計制造能力，重點攻關超高水頭大容量抽水蓄能水輪機、大容量變速機組設計制造自主化，并進一步提升勵磁、調速器、變頻裝置等輔機設備國產化水平。政府有關部門和投資企業(yè)在支持哈爾濱電氣、東方電氣集團增能擴產外，同樣應當積極支持培育中小型水電設備制造企業(yè)積極參與抽水蓄能電站建設。
