我國抽水蓄能電站建設必要性和前景

張 娜 董化宏 何學銘

抽水蓄能電站不僅是良好的調(diào)峰電源，還能夠承擔電網(wǎng)調(diào)頻、調(diào)相和旋轉(zhuǎn)備用任務，給電力系統(tǒng)帶來可觀的動態(tài)效益，有效地改善火電及其他類型機組的運行條件，延長火電機組的使用壽命，減少燃煤機組的燃料消耗，提高電網(wǎng)的供電質(zhì)量和運行安全。

安徽滁州瑯琊山抽水蓄能電站地下廠房 攝影/王家國/CFP

抽水蓄能電站建設必要性

電網(wǎng)調(diào)峰穩(wěn)定運行，需要建設一定規(guī)模的抽水蓄能電站

根據(jù)我國能源資源特點，今后相當長時期內(nèi)的電源建設仍將以燃煤火電為主?；痣姍C組調(diào)峰方式主要是常規(guī)的出力調(diào)峰方式和非常規(guī)的開停機調(diào)峰方式，滿足不了系統(tǒng)負荷急劇變化的要求，易發(fā)生設備事故，對電網(wǎng)的安全運行有一定影響，而且調(diào)峰運行時發(fā)電煤耗上升、廠用電率高、設備損耗加大、檢修費用增加，發(fā)電成本高。常規(guī)水電機組開停機迅速，運行靈活，具有較強的調(diào)峰能力。但是水電機組出力受季節(jié)和水庫水位的影響較大，尤其是水庫調(diào)節(jié)性能差、水庫庫容小的水電站，參與調(diào)峰受到很大限制。

抽水蓄能電站是世界公認的運行靈活可靠的調(diào)峰電源，國內(nèi)外已投產(chǎn)運行的抽水蓄能電站均為電力系統(tǒng)帶來良好的經(jīng)濟效益。抽水蓄能電站不僅是良好的調(diào)峰電源，還能夠承擔電網(wǎng)調(diào)頻、調(diào)相和旋轉(zhuǎn)備用任務，給電力系統(tǒng)帶來可觀的動態(tài)效益，有效地改善火電及其他類型機組的運行條件，延長火電機組的使用壽命，減少燃煤機組的燃料消耗，提高電網(wǎng)的供電質(zhì)量和運行安全。

對于水資源比較豐富的地區(qū)，系統(tǒng)內(nèi)常規(guī)水電裝機容量雖然比較大，如果調(diào)節(jié)性能好的水電站較少，沒有足夠大的調(diào)節(jié)庫容，其調(diào)節(jié)性能會受到限制，豐、枯水期出力變化大。在汛期常規(guī)水電站經(jīng)常處于棄水調(diào)峰狀態(tài)，而枯水期常由于出力不足，滿足不了電網(wǎng)的調(diào)峰要求。如豫、粵、贛、湘、黑、浙、閩、晉、瓊、陜10省，在這些地區(qū)修建一定規(guī)模的抽水蓄能電站，不僅可以彌補電網(wǎng)調(diào)峰容量的不足，增加系統(tǒng)運行的靈活性，也可使水力資源得到充分利用。我國正在興建的湖北省白蓮河抽水蓄能電站和湖南省的黑糜峰抽水蓄能電站，通過深入的分析論證工作，表明在水電裝機容量相對較大的地區(qū)，建設一定規(guī)模的抽水蓄能電站是也是合理的、經(jīng)濟的。

風電、核電等新能源的大力發(fā)展，需要建設一定規(guī)模的抽水蓄能電站

風電作為清潔的可再生能源，是國家鼓勵發(fā)展的產(chǎn)業(yè)，核電是國家大力發(fā)展的新型能源，風電和核電的大力發(fā)展，對實現(xiàn)我國能源結(jié)構(gòu)優(yōu)化、可持續(xù)發(fā)展有著不可替代的作用。

近年來，我國風電得到了快速發(fā)展，截至2008年底，全國累計安裝風力發(fā)電機11600臺，總裝機容量12153MW，目前共規(guī)劃了新疆哈密、甘肅酒泉、內(nèi)蒙古東部地區(qū)、內(nèi)蒙古西北地區(qū)、河北、吉林、江蘇沿海地區(qū)和山東沿海地區(qū)共8個千萬千瓦級風電基地，規(guī)劃到2020年風電裝機容量達到100000MW。風能是一種隨機性、間歇性的能源，風電場不能提供持續(xù)穩(wěn)定的功率，發(fā)電穩(wěn)定性和連續(xù)性較差，這就給風電并網(wǎng)后電力系統(tǒng)實時平衡、保持電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行帶來巨大挑戰(zhàn)，同時風電的運行方式必將受到電力系統(tǒng)負荷需求的諸多限制。抽水蓄能電站具有啟動靈活、爬坡速度快等常規(guī)水電站所具有的優(yōu)點和低谷儲能的特點，可以很好地緩解風電并網(wǎng)給電力系統(tǒng)帶來的不利影響。

國家在能源發(fā)展政策中明確提出“……積極發(fā)展水電，適度發(fā)展核電”，在核電技術方面提出“采用先進技術，統(tǒng)一技術路線”，到2020年我國核電總裝機容量達到4000萬千瓦，在建1800萬千瓦。核電機組運行費用低，環(huán)境污染小，但核電運行的安全性一直是全社會公眾甚為關注的熱點。核電機組所用燃料具有高危險性，一旦發(fā)生核燃料泄漏事故，將對周邊地區(qū)造成嚴重的后果，核電站機組出力一般要求在平穩(wěn)狀態(tài)下運行，承擔電網(wǎng)的基荷。而且核電機組單機容量較大，一臺機組的容量可達1000MW甚至更大，一旦停機，將對其所在電網(wǎng)造成很大的沖擊，嚴重時可能會造成整個電網(wǎng)的崩潰。因此在電網(wǎng)中必須要有強大調(diào)節(jié)能力的電源與之配合，建設一定規(guī)模的抽水蓄能電站配合核電機組運行，對核電站的安全、經(jīng)濟運行以及電力系統(tǒng)的穩(wěn)定有著重要意義。

核電一般帶基荷運行，不參與調(diào)峰運行，而風電具有隨機性、間歇性和反調(diào)峰等特點，當系統(tǒng)中核電、風電、太陽能的并網(wǎng)規(guī)模較大時，會增加系統(tǒng)的調(diào)峰壓力，甚至會影響系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行。隨著大核電、大風電的建設，使得系統(tǒng)調(diào)峰面臨技術挑戰(zhàn)，迫切需要建設大容量儲能裝置，解決系統(tǒng)調(diào)峰問題。

抽水蓄能電站是電力系統(tǒng)最可靠、最經(jīng)濟、壽命周期長、容量大、技術最成熟的儲能裝置，是新能源發(fā)展的重要組成部分。通過配套建設抽水蓄能電站，可降低核電機組運行維護費用、延長機組的使用壽命；有效減少風電場并網(wǎng)運行對電網(wǎng)的沖擊，提高風電場和電網(wǎng)運行的協(xié)調(diào)性以及電網(wǎng)運行的安全穩(wěn)定性。

特高壓、智能電網(wǎng)建設發(fā)展，需要建設一定規(guī)模的抽水蓄能電站

目前，國家電網(wǎng)公司正在推進“一特四大”的電網(wǎng)發(fā)展戰(zhàn)略，即以大型能源基地為依托，建設由1000千伏交流和±800千伏直流構(gòu)成的特高壓電網(wǎng)，形成電力“高速公路”，促進大煤電、大水電、大核電、大型可再生能源基地的集約化開發(fā)，在全國范圍內(nèi)實現(xiàn)資源優(yōu)化配置。同時，將以特高壓電網(wǎng)為骨干網(wǎng)架、各級電網(wǎng)協(xié)調(diào)發(fā)展的堅強電網(wǎng)為基礎，發(fā)展以信息化、數(shù)字化、自動化、互動化為特征的自主創(chuàng)新、國際領先的堅強智能電網(wǎng)。特高壓交流輸電系統(tǒng)的無功平衡和電壓控制問題比超高壓交流輸電系統(tǒng)更為突出。利用大型抽水蓄能電站的有功功率、無功功率雙向、平穩(wěn)、快捷的調(diào)節(jié)特性，承擔特高壓電力網(wǎng)的無功平衡和改善無功調(diào)節(jié)特性，對電力系統(tǒng)可起到非常重要的無功/電壓動態(tài)支撐作用，是一項比較安全又經(jīng)濟的技術措施，建設一定規(guī)模的抽水蓄能電站，對電力系統(tǒng)特別是堅強智能電網(wǎng)的穩(wěn)定安全運行具有重要意義。

節(jié)能減排、發(fā)展低碳經(jīng)濟，需要建設一定規(guī)模的抽水蓄能電站

抽水蓄能電站利用電力系統(tǒng)負荷低谷將下水庫的水抽入上水庫，高峰時段將上水庫的水放到下水庫發(fā)電，本身不能利用一次能源產(chǎn)生電力。抽水蓄能電站本身耗能，沒有產(chǎn)生節(jié)能和環(huán)保效益，其節(jié)能降耗和環(huán)保等效益，主要是通過不同燃煤機組間的煤耗差轉(zhuǎn)換作用來實現(xiàn)，這些效益的產(chǎn)生體現(xiàn)在整個系統(tǒng)的火電機組中，如果沒有抽水蓄能電站就沒有這些效益。因此，抽水蓄能電站是為發(fā)電機組的節(jié)能降耗服務的，實現(xiàn)整個電力系統(tǒng)內(nèi)發(fā)電機組的節(jié)能降耗是抽水蓄能電站的主要靜態(tài)功能。

抽水蓄能電站機組由于其靈活的調(diào)峰、調(diào)頻能力，可以減少火電的調(diào)峰幅度，提高火電機組的運行效率，降低系統(tǒng)內(nèi)火電機組的整體煤耗，相應減少COn、CmHn、NOx、SO2等有害氣體的排放量，達到減排效果。

發(fā)展地方社會經(jīng)濟，需要建設一定規(guī)模的抽水蓄能電站

抽水蓄能電站的建設，可以充分利用當?shù)刎S富的資源優(yōu)勢，帶動電站所在地區(qū)其他工業(yè)、旅游業(yè)及其相關產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，給地方政府帶來可觀的財稅收入，為當?shù)馗挥鄤趧恿μ峁┬碌木蜆I(yè)機會，對促進地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展、改善當?shù)鼐用裆钏狡鸬椒e極的作用。

抽水蓄能電站建設前景

加快抽水蓄能電站的發(fā)展，是優(yōu)化電源結(jié)構(gòu)、建設現(xiàn)代化電網(wǎng)的必然趨勢。根據(jù)相關資料，到2020年，我國抽水蓄能發(fā)電裝機容量將達1300000MW以上，為保證電網(wǎng)的安全穩(wěn)定經(jīng)濟運行，配置一定規(guī)模的抽水蓄能電站勢在必行。

抽水蓄能電站在電網(wǎng)中的合理比重，主要取決于電網(wǎng)負荷水平、負荷特性和電源組成等方面的因素。

考慮到目前抽水蓄能電站的在建規(guī)模，到2020年我國需要建設100000～120000MW的抽水蓄能電站。

河北：“引灤入津”的重要工程之一，潘家口水庫 攝影/馮軍

多年來，有關單位曾對我國不同電網(wǎng)進行了電源最優(yōu)組合的分析和研究。研究成果表明，在以火電為主的電網(wǎng)中，配置8%～15%的抽水蓄能電站容量是比較合適的；為保證核電機組穩(wěn)定運行，配置40%～50%相應核電機組容量的抽水蓄能電站容量比較適宜。從我國今后電源發(fā)展看，預計2010年我國的發(fā)電裝機將達到900000MW，2020年將達到1300000MW以上?？紤]目前抽水蓄能電站的在建規(guī)模，到2020年我國需要建設100000～120000MW的抽水蓄能電站。

從電網(wǎng)的需求和市場前景來看，抽水蓄能電站面臨著新的難得的發(fā)展機遇。

電網(wǎng)對調(diào)峰電源的需求正在從技術需求向經(jīng)濟需求轉(zhuǎn)變，抽水蓄能電站以其獨特的調(diào)峰填谷能力和其不可替代的動態(tài)效益以及相對較低的工程造價，較好滿足了電網(wǎng)對經(jīng)濟調(diào)峰電源的需求；隨著我國經(jīng)濟的持續(xù)、穩(wěn)定、健康、協(xié)調(diào)發(fā)展和人民群眾生活水平的日益提高，對電網(wǎng)供電質(zhì)量的要求也相應提高；隨著電力體制改革的不斷深入，廠網(wǎng)分開的格局已基本形成，電網(wǎng)公司直接調(diào)度部分抽水蓄能電站，作為保證電網(wǎng)安全、經(jīng)濟、穩(wěn)定運行的手段之一，但現(xiàn)有容量明顯偏小，目前正在抓緊抽水蓄能電站的建設和前期工作；非電網(wǎng)企業(yè)等其它投資主體正在逐步認識到抽水蓄能電站的優(yōu)良性能和較好的發(fā)展前景，正在積極投入到抽水蓄能電站的開發(fā)建設中。

我國抽水蓄能電站站址資源豐富，已經(jīng)完成的規(guī)劃選點覆蓋華北地區(qū)、東北地區(qū)、華東地區(qū)、華中地區(qū)。目前，有關單位正在對西北區(qū)域開展較系統(tǒng)的抽水蓄能電站規(guī)劃選點工作。

目前，我國正在組織開展全國性的抽水蓄能選點規(guī)劃，根據(jù)最近完成的規(guī)劃選點成果，華北電網(wǎng)覆蓋地區(qū)（包括北京、天津、河北、山西、山東省及內(nèi)蒙古自治區(qū)西部）初步查明可能興建抽水蓄能電站的站點150個，其中38個站址建設條件較好，列入了普查成果，規(guī)劃站址有21個，包括：北京市的板橋峪站址（1000M W）；河北省的豐寧（3600MW）、尚義（1000MW）、邢臺（1400MW）、易縣（1200MW）、撫寧（1000MW）、阜平（1400MW）、遷西站址（800MW）；山西省的大同（1200MW）、交城（1600M W）、運城（1200M W）、太原站址（1000M W）；山東省的文登（1800M W）、萊蕪（1000M W）、海陽（1000MW）、泰安二期（1800MW）、濰坊站址（1000MW）；內(nèi)蒙古西部的錫林浩特（800MW）、包頭Ⅰ（1600MW）、包頭Ⅱ（1200MW）、烏海站址（1200MW）等。其中板橋峪已完成可行性研究，豐寧、文登已完成預可行性研究，可行性研究工作正在進行中。

東北電網(wǎng)覆蓋地區(qū)（包括遼寧、吉林、黑龍江及內(nèi)蒙古東部地區(qū)）初步查明可能興建抽水蓄能電站的站點111個，其中29個站址建設條件較好，列入了普查成果，規(guī)劃站址有17個，包括：黑龍江省的荒溝（1200MW）、尚志（800MW）、前進（1200MW）和依蘭站址（1200MW）；吉林省的敦化（1400MW）、紅石（1200M W）、蛟河（1200M W）和通化站址（800M W）；遼寧省的大連Ⅰ（800M W）、綏中（900M W）、桓仁（800MW）、大連Ⅱ（600MW）和清原站址（1500MW）；內(nèi)蒙古東部的呼倫貝爾（1000MW）、烏蘭浩特（1200MW）、赤峰（800MW）和通遼站址（1000MW）等。其中遼寧省的清原站址已經(jīng)完成了預可行性研究設計，桓仁站址已經(jīng)完成了可行性研究設計；黑龍江省的荒溝站址已完成可行性研究報告并正在上報項目核準申請；吉林省的紅石站址已經(jīng)完成了預可行性研究設計，敦化站址正在進行可行性研究設計。

華東電網(wǎng)覆蓋地區(qū)（包括江蘇、浙江、安徽、福建、上海四省一市）據(jù)初步統(tǒng)計抽水蓄能電站可開發(fā)站址131處，其中列入規(guī)劃站址的22個，包括：江蘇省的句容（1350MW）、竹海（1800MW）、連云港蘇文頂（1000MW）；浙江省的寧海茶山（1800M W）、泰順（1200MW）、淳安（1200MW）、縉云方溪（1800MW）、建德烏龍山（2400MW）；安徽省的績溪（1600M W）、桐城（1200MW）、寧國青龍山（1200MW）、金寨（1200M W）、岳西（1200M W）、涂山（1000M W）；福建省的廈門吳鳳（1600MW）、永泰白云（1200MW）、寧德周寧（1200MW）、龍巖漳平（1200MW）、福州鼓嶺（1200MW）、漳州長泰（1800MW）、三明碧溪（1550MW）等。目前，句容、淳安、縉云方溪、天臺九龍、建德烏龍山、永泰白云等站址已經(jīng)完成了預可行性研究階段的勘測設計工作。

瑯琊山抽水蓄能電站上水庫一角

華中區(qū)域電網(wǎng)五省一市中，除以水電為主的四川電網(wǎng)外，其余各省市均開展過不同范圍的抽水蓄能電站選點規(guī)劃工作，開發(fā)條件較好的站址資源有湖南省的玉池、弼時、平江、下龍?zhí)?，湖北省的噴雪巖、花園、城山、九宮山，河南省的天池、五岳、大坪、花園溝、大魚溝、寶泉二期，重慶市的蟠龍、石灘、鎮(zhèn)紫、龍泉，江西省的洪屏、柘林、云居山、社上、江上、廬山等。目前，河南的天池、五岳兩站點正在開展可行性研究工作，江西的洪坪正待核準。

西北電網(wǎng)地區(qū)抽水蓄能電站規(guī)劃選點工作開展相對較少、起步也較晚。目前，有關單位正在對該區(qū)域開展較系統(tǒng)的抽水蓄能電站規(guī)劃選點工作。此前的抽水蓄能電站站址資源僅有新疆的天池。

南網(wǎng)地區(qū)的抽水蓄能電站站址主要集中在廣東省境內(nèi)，目前有深圳、清遠、陽江、新會、新豐、黨山、天堂、下坪、仙家垌二級、石曹、五華、朝面山、岑田、青麻園、昂天湖、三渡水等16個站址，其中深圳、清遠兩抽水蓄能電站前期工作較深，清遠電站已經(jīng)獲得國家發(fā)改委核準。目前在南網(wǎng)地區(qū)已開展了海南、廣西兩省區(qū)的抽水蓄能電站選點規(guī)劃工作。

國家發(fā)改委頒發(fā)的“關于抽水蓄能電站建設管理有關問題的通知”（發(fā)改能源[2004]71號文），以及其后頒發(fā)的“發(fā)改價格[2007]1517號文”和“發(fā)改能源[2008]759號文”兩個文件，基本形成了我國抽水蓄能電站開發(fā)建設管理的現(xiàn)行政策框架。

我國抽水蓄能電站建設體制有“電網(wǎng)控股、地方參股”、“電網(wǎng)全資”和“非電網(wǎng)企業(yè)投資”三種形式，其中主要以電網(wǎng)投資控股、地方投資公司參股為主。2004年，為了規(guī)范抽水蓄能電站的建設和管理，促進抽水蓄能電站的健康有序發(fā)展，國家發(fā)改委頒發(fā)了“關于抽水蓄能電站建設管理有關問題的通知”（發(fā)改能源[2004]71號文），其后又頒發(fā)了“發(fā)改價格[2007]1517號文”和“發(fā)改能源[2008]759號文”兩個文件，這幾個文件基本形成了我國抽水蓄能電站開發(fā)建設管理的現(xiàn)行政策框架。71號文規(guī)定：“抽水蓄能電站主要服務于電網(wǎng)，為了充分發(fā)揮其作用和效益，抽水蓄能電站原則上由電網(wǎng)經(jīng)營企業(yè)建設和管理，具體規(guī)模、投資與建設條件由國務院投資主管部門嚴格審批，其建設和運行成本納入電網(wǎng)運行費用統(tǒng)一核定。發(fā)電企業(yè)投資建設的抽水蓄能電站，要服從于電力發(fā)展規(guī)劃，作為獨立電廠參與電力市場競爭?！?/p>

我國抽水蓄能電站具有廣闊的發(fā)展空間，僅靠電網(wǎng)公司全資或者控股開發(fā)，融資難度較大。

以國家電網(wǎng)為例，2015年至2020年國家電網(wǎng)內(nèi)抽水蓄能電站新增規(guī)模約36000MW，按照抽水蓄能電站每千瓦投資3500元考慮，如果該部分抽水蓄能電站由一家投資主體開發(fā)，則需要籌集資金1260億元。按資本金20%考慮，需要籌集資本金252億元?？紤]到抽水蓄能電站的建設周期，為滿足2020年抽水蓄能電站的規(guī)模，在“十二五”期間短短的5年時間內(nèi)籌集252億元資本金難度非常大。如果僅考慮51%的控股股權，那么需要籌集資金642.6億元，資本金129億元。資金籌措難度非常大。

目前有很多電源公司、民營企業(yè)已經(jīng)進入抽水蓄能電站建設市場，有利于抽水蓄能電站市場向多元化方向發(fā)展。

國內(nèi)抽水蓄能電站投資主體以電網(wǎng)公司或其下屬公司為主。目前，我國已基本形成了國網(wǎng)區(qū)域由國網(wǎng)新源公司控股開發(fā)建設抽水蓄能電站，在南網(wǎng)地區(qū)由南網(wǎng)調(diào)峰調(diào)頻發(fā)電公司控股建設抽水蓄能電站的格局。

但近期各央企發(fā)電公司、各省屬地方企業(yè)、民營企業(yè)紛紛介入抽水蓄能電站發(fā)電領域開發(fā)建設抽水蓄能電站。如湖南五凌電力有限公司投資建設黑糜峰抽水蓄能電站（1200MW）；中國三峽集團公司投資建設內(nèi)蒙古呼和浩特抽水蓄能電站（1200MW）；深圳能源集團有限公司控股建設深圳抽水蓄能電站；河南藍天集團（民營）與中華水電公司（外資）合作開發(fā)河南五岳抽水蓄能電站（1000MW）。多種資本進入抽水蓄能電站市場對抽水蓄能電站更好更快發(fā)展提供了有利條件。

從加快推進抽水蓄能電站前期工作、開工建設的角度來看，多元化的投資方向更為有利。

我國抽水蓄能電站發(fā)展前景廣闊，發(fā)展壓力也很大。需要開展大量前期勘測設計工作、籌備工作。只有吸納多元化的投資主體才能保障抽水蓄能電站建設穩(wěn)步發(fā)展。

綜上分析，從我國抽水蓄能電站面臨的形勢來看，隨著我國抽水蓄能電站建設規(guī)模的進一步擴大，更多的投資主體將進入抽水蓄能電站的建設市場。抽水蓄能電站投資主體多元化是抽水蓄能電站發(fā)展的必然趨勢。