中國儲能網(wǎng)訊：習近平總書記在二十屆中央政治局第十二次集體學(xué)習時強調(diào)，積極發(fā)展清潔能源，推動經(jīng)濟社會綠色低碳轉(zhuǎn)型，已經(jīng)成為國際社會應(yīng)對全球氣候變化的普遍共識。要順勢而為、乘勢而上，以更大力度推動我國新能源高質(zhì)量發(fā)展，為中國式現(xiàn)代化建設(shè)提供安全可靠的能源保障，為共建清潔美麗的世界作出更大貢獻。
隨著我國能源綠色低碳轉(zhuǎn)型和新型電力系統(tǒng)建設(shè)進程加速推進，風能、太陽能等新能源在電力系統(tǒng)中的占比不斷提高，其間歇性和波動性給電力供應(yīng)的穩(wěn)定性帶來了挑戰(zhàn)，這就迫切需要調(diào)節(jié)電源快速響應(yīng)及時彌補新能源發(fā)電的波動，確保電力輸出平穩(wěn)可靠。新型電力系統(tǒng)中，清潔能源代替?zhèn)鹘y(tǒng)的化石能源，而清潔能源中新能源占絕對優(yōu)勢，因此，沒有新能源就沒有新型電力系統(tǒng)，沒有技術(shù)創(chuàng)新就沒有新型電力系統(tǒng)的發(fā)展。新型電力系統(tǒng)關(guān)系到能源“不可能三角”的破解，關(guān)系到電力系統(tǒng)“供得上供不上、供得好不好、供得綠不綠”的問題。相較傳統(tǒng)電力系統(tǒng)，新型電力系統(tǒng)的電網(wǎng)調(diào)控從“源隨荷動”向“源網(wǎng)荷儲協(xié)同互動”轉(zhuǎn)變，調(diào)節(jié)任務(wù)也由單一電源來完成演變?yōu)橛啥嘀黧w電源來完成，這其中儲能最為關(guān)鍵。從儲能技術(shù)發(fā)展到今天來看，抽水蓄能作為技術(shù)最成熟、經(jīng)濟最優(yōu)、最具大規(guī)模開發(fā)條件、生命周期最長的綠色低碳靈活調(diào)節(jié)電源，以其與新能源適配性強、聯(lián)合運行效果好的獨特優(yōu)勢，在現(xiàn)代能源領(lǐng)域中扮演著不可或缺的角色，為新能源的高效合理利用和電力系統(tǒng)的平穩(wěn)運行奠定了堅實的基礎(chǔ)。
我國抽水蓄能的發(fā)展歷程始于20世紀60年代，當時對抽水蓄能技術(shù)的認知極為有限，面對的是一片幾乎空白的技術(shù)領(lǐng)域。1968年，我國首次在河北崗南水庫安裝了1臺從日本引進的容量為11兆瓦的抽水蓄能機組，1972年在北京密云水庫安裝了2臺單機容量為12兆瓦的國產(chǎn)抽水蓄能機組。但由于調(diào)度和機組質(zhì)量問題，加之水頭低、容量小，這些機組并未受到電網(wǎng)的重視。20世紀80年代，國家實施“引灤入津”計劃，潘家口水利樞紐工程緊急啟動。1984年開工、1992年投產(chǎn)的潘家口抽水蓄能電站，安裝了3臺單機容量為90兆瓦的可變速抽水蓄能機組，在電網(wǎng)中發(fā)揮了重要作用，抽水蓄能電站首次得到電網(wǎng)的認可和重視。隨著改革開放和經(jīng)濟社會快速發(fā)展，我國電力系統(tǒng)需求不斷擴大，開始發(fā)展核電，廣東大亞灣核電站的建設(shè)催生了廣州抽水蓄能電站，抽水蓄能電站建設(shè)迎來了第一個高潮。廣蓄電站一期4臺30萬千瓦機組于1994年3月全部建成并網(wǎng)，并網(wǎng)后的廣蓄電站較大地提升了大亞灣核電站的運行經(jīng)濟性，也標志著“核電+抽水蓄能”發(fā)展模式的開啟。幾乎同時，在華北、華東兩個用電規(guī)模最大的區(qū)域電網(wǎng)，城市負荷中心峰谷差逐年上升，電力系統(tǒng)低谷調(diào)峰壓力越來越大，先后興建了北京十三陵、浙江天荒坪等大型抽水蓄能電站，逐步形成了抽水蓄能可以解決電網(wǎng)調(diào)峰問題的共識。但由于缺乏成熟的抽水蓄能電站建設(shè)經(jīng)驗和技術(shù)體系，當時電站主機設(shè)備全靠進口，土建工程技術(shù)以學(xué)習借鑒國外工程為主，設(shè)計單位為此也交了一些學(xué)費，技術(shù)方面也留有一些遺憾?？傮w上看，隨著廣州抽水蓄能一期、北京十三陵、浙江天荒坪三個電站的相繼建成，我國進入了開發(fā)大型抽水蓄能電站的時代，抽水蓄能電站的穩(wěn)定運行也為區(qū)域電力系統(tǒng)負荷中心的調(diào)控發(fā)揮了重要作用。
20世紀90年代以后，我國在抽水蓄能功能定位的技術(shù)認同上走了一段不平坦的路，因此抽水蓄能的發(fā)展也沉寂了一段時期。當時雖然電力系統(tǒng)對抽水蓄能有一定調(diào)節(jié)需求，但社會上以及能源領(lǐng)域?qū)Τ樗钅墚a(chǎn)生了不同看法，認為抽水蓄能的運行是“四度電換三度電”，轉(zhuǎn)換效率低，屬于耗能項目，而且抽水蓄能的技術(shù)不掌握在我們手上，建設(shè)造價和運營成本整體偏高，建成后“躺在”已出臺的電價上，調(diào)運上更加“惜用”等，這些看法嚴重影響了抽水蓄能的技術(shù)發(fā)展和功能作用的發(fā)揮?，F(xiàn)在回頭去看，當時把抽水蓄能技術(shù)看簡單了，甚至看負面了。進入21世紀后，隨著國家電力體制改革的推進，立足電網(wǎng)結(jié)構(gòu)發(fā)展，國家電網(wǎng)公司超前謀劃，在當時國家沒有啟動研究抽水蓄能規(guī)劃的條件下，率先啟動了浙江桐柏、山東泰山、安徽瑯琊山、江蘇宜興、河北張河灣、山西西龍池等一批大型抽水蓄能電站建設(shè)，推動我國抽水蓄能的發(fā)展進入了第二個高潮，也為下一步抽水蓄能的大規(guī)模使用打下了一定基礎(chǔ)。
隨著大量抽水蓄能電站的上馬，國家對抽水蓄能的重視程度和理論認識明顯提高，國家發(fā)展改革委主持啟動了我國抽水蓄能技術(shù)的國產(chǎn)化發(fā)展。2003年，國家發(fā)展改革委通過統(tǒng)一招標和技貿(mào)結(jié)合的方式，以廣東惠州、河南寶泉、湖北白蓮河電站為依托，全面引進抽水蓄能機組設(shè)備設(shè)計和制造技術(shù)。2005年，國家發(fā)展改革委依托遼寧蒲石河、湖南黑麋峰、呼和浩特蓄能電站，堅持“國內(nèi)負責、必要時國外支持”原則，以中方作為主承保方、法國阿爾斯通作為技術(shù)合作方的形式，使我國擁有了獨立成套研制大型抽水蓄能機組的技術(shù)能力。2007年，為了促進引進技術(shù)的消化吸收、鞏固提高，國家發(fā)展改革委組織了第三批抽水蓄能電站，如安徽響水澗、福建仙游、江蘇溧陽等，通過議標方式確定國內(nèi)制造廠家（哈電電機、東方電機），獨立進行抽水蓄能主機和相關(guān)輔機系統(tǒng)的設(shè)計、制造和成套設(shè)備研制。2011年10月，我國第一座實現(xiàn)機組設(shè)備完全自主化的抽水蓄能電站——安徽響水澗抽水蓄能電站建成，標志著我國成功掌握了抽水蓄能機組成套設(shè)備研制的核心技術(shù)。2013年4月，國產(chǎn)自主福建仙游抽水蓄能電站正式投產(chǎn)，該工程填補了國內(nèi)高水頭國產(chǎn)化抽水蓄能機組的空白。至此，哈電電機和東方電機兩廠均已實現(xiàn)抽水蓄能裝備制造國產(chǎn)自主可控，完全攻克了發(fā)電電動機、水泵水輪機設(shè)計制造技術(shù)。同時依托抽水蓄能實踐，我國系統(tǒng)集成廠商也同步實現(xiàn)了監(jiān)控、勵磁、發(fā)變組保護以及變頻器系統(tǒng)國產(chǎn)化。通過實施國產(chǎn)化，抽水蓄能電站設(shè)備安裝調(diào)試水平大幅提升，設(shè)備運行的安全性、穩(wěn)定性水平大幅提升，電站投產(chǎn)效率和投產(chǎn)速度大幅提升。目前在運的浙江長龍山抽水蓄能電站和在建的浙江天臺抽水蓄能電站，機組額定水頭、額定轉(zhuǎn)速、單機容量分別達710米、600轉(zhuǎn)/分、35萬千瓦和724米、500轉(zhuǎn)/分、42.5萬千瓦，標志著抽水蓄能行業(yè)進入高轉(zhuǎn)速、高水頭、大容量的時代。20年間，中國抽水蓄能歷經(jīng)技術(shù)引進、消化吸收和自主創(chuàng)新三個階段，無論在抽水蓄能機組及成套設(shè)備，還是關(guān)鍵技術(shù)和工程應(yīng)用方面，均已達到國際領(lǐng)先水平，已然為“走出去”打下了堅實基礎(chǔ)。
抽水蓄能電站的發(fā)展，最初為解決負荷中心峰谷差的問題，那時普遍認為一個區(qū)域或者省級電網(wǎng)內(nèi)，抽水蓄能的裝機容量要占到負荷中心地區(qū)裝機容量的7%～10%。到“十一五”期間，隨著新能源裝機規(guī)模增長，電力系統(tǒng)的調(diào)節(jié)不僅要面臨峰谷差問題，還要面臨新能源消納利用問題。電網(wǎng)一線運行人員發(fā)現(xiàn)，在新能源發(fā)電富余期間，如果把抽水蓄能機組啟用為抽水狀態(tài)，就可以很好地把風、光的電能儲存起來。已投運抽水蓄能電站的抽發(fā)電量、啟動次數(shù)、調(diào)頻臺次、旋轉(zhuǎn)備用臺次、短時運行次數(shù)均明顯增加，如抽水蓄能電站年利用小時數(shù)不低于2700小時，如“一發(fā)一抽”改為“兩發(fā)兩抽”甚至“多發(fā)多抽”，在凌晨負荷低谷和午間光伏大發(fā)時段抽水、在早晚高峰發(fā)電，有效保證電力安全可靠供應(yīng)，發(fā)揮電力保供生力軍作用。經(jīng)過一系列運行實踐，已投運的抽水蓄能電站在新能源消納方面發(fā)揮了重要作用，特別是在“十三五”期間，國家電網(wǎng)公司經(jīng)營區(qū)域內(nèi)新能源利用率從“十二五”末的84.6%提高到97.1%，這其中抽水蓄能發(fā)揮了至關(guān)重要的作用。
2020年全國風光新能源裝機容量為5.4億千瓦，2023年達到10.5億千瓦，預(yù)計2025年將達到16億千瓦。面對新能源如此快的增速，2021年，國家發(fā)展改革委、國家能源局先后發(fā)布抽水蓄能電價政策和《抽水蓄能中長期發(fā)展規(guī)劃（2021—2035年）》，提出到2025年，抽水蓄能投產(chǎn)總規(guī)模較“十三五”翻一番，超過6200萬千瓦；到2030年，抽水蓄能投產(chǎn)總規(guī)模較“十四五”再翻一番，達到1.2億千瓦左右?！兑?guī)劃》有力推動我國抽水蓄能發(fā)展進入到第三個高潮，社會各界就抽水蓄能在構(gòu)建新型電力系統(tǒng)中的重要作用和進一步加快開發(fā)抽水蓄能形成廣泛共識，對抽水蓄能的關(guān)注和參與也呈現(xiàn)出前所未有的新局面。抽水蓄能因此迎來更加廣闊的發(fā)展前景。
回顧我國抽水蓄能發(fā)展之路，建設(shè)起步雖晚，但基于大型水電建設(shè)所積累的技術(shù)和工程經(jīng)驗，加上引進和消化吸收國外先進技術(shù)，及一批大型抽水蓄能電站的建設(shè)實踐，我國累積了豐富的建設(shè)經(jīng)驗，掌握了較先進的機組制造技術(shù)，形成了較為完備的規(guī)劃、設(shè)計、建設(shè)、運行管理體系，電站的整體設(shè)計、制造和安裝技術(shù)更是達到了國際先進水平。從早期的技術(shù)認知有限到實現(xiàn)國產(chǎn)自主，從發(fā)展滯后到全面開花，從電力系統(tǒng)調(diào)節(jié)的“奢侈品”發(fā)展成為保障電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行、促進新能源消納、提升能源利用效率的常規(guī)配置，抽水蓄能成為了新能源開發(fā)的“儲能倉庫”。作為保障電力系統(tǒng)安全運行的“最后一根火柴”，抽水蓄能在構(gòu)建新型電力系統(tǒng)、推動能源綠色低碳轉(zhuǎn)型中發(fā)揮著不可或缺的重要作用。
展望未來，要把世界能源發(fā)展大勢和國情緊密結(jié)合起來看。隨著新型能源體系、新型電力系統(tǒng)和新型電網(wǎng)的加速推進，發(fā)展抽水蓄能成為我國構(gòu)建新型電力系統(tǒng)的長期戰(zhàn)略和重要舉措。我們要充分挖掘抽水蓄能的功能作用，透徹地研究新型電力系統(tǒng)，尤其要清楚認識抽水蓄能在新型電力系統(tǒng)中的功能定位，這樣才能在新型能源體系和新型電力系統(tǒng)建設(shè)上化被動為主動。
為更好推動抽水蓄能高質(zhì)量發(fā)展，國家電網(wǎng)公司聯(lián)合中國電建集團和哈電集團、東方電氣集團等單位，系統(tǒng)研究了我國在抽水蓄能發(fā)展戰(zhàn)略、規(guī)劃設(shè)計、關(guān)鍵技術(shù)等方面取得的原創(chuàng)性科技成果，針對抽水蓄能電站全生命周期管理存在的焦點問題，總結(jié)經(jīng)驗措施，提出系列觀點，作出分析研判，相信這本抽水蓄能專業(yè)著作，將為行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展提供寶貴的參考和指導(dǎo)。
