助力“碳達(dá)峰、碳中和”目標(biāo)實(shí)現(xiàn)加快發(fā)展抽水蓄能電站

彭才德

（水電水利規(guī)劃設(shè)計(jì)總院，北京市 100120）

1 發(fā)展形勢(shì)

為實(shí)現(xiàn)“碳達(dá)峰、碳中和”戰(zhàn)略目標(biāo)，可再生能源將成為能源消費(fèi)增量主體，并逐步走向存量替代，持續(xù)推進(jìn)可再生能源大規(guī)模發(fā)展是大勢(shì)所趨。2030年前后碳排放達(dá)峰，非化石能源占一次能源消費(fèi)比重達(dá)到25%，可再生能源基本滿足能源消費(fèi)增量；2035年前能源消費(fèi)總量達(dá)峰，可再生能源全面規(guī)?；娲茉矗孕履茉礊橹黧w的新型電力系統(tǒng)加速構(gòu)建；2050年可再生能源成為我國(guó)能源消費(fèi)總量主體，可再生能源占一次能源消費(fèi)比重超過(guò)50% ；2060年實(shí)現(xiàn)“碳中和”目標(biāo)[1]。

應(yīng)對(duì)氣候變化成為全球共識(shí)，占世界經(jīng)濟(jì)總量70%的國(guó)家已相繼明確“碳中和”時(shí)間表，能源領(lǐng)域“碳中和”首當(dāng)其沖。化石能源體系向綠色、低碳能源體系轉(zhuǎn)變的能源變革趨勢(shì)已經(jīng)明確，主要國(guó)家相繼明確能源中長(zhǎng)期發(fā)展目標(biāo)，將可再生能源作為能源低碳轉(zhuǎn)型的主導(dǎo)方向。國(guó)際能源署等權(quán)威機(jī)構(gòu)預(yù)測(cè)，2050年全球發(fā)電量的80%～90%來(lái)自可再生能源，風(fēng)電、光伏發(fā)電是發(fā)展主力。傳統(tǒng)能源企業(yè)，包括國(guó)際油氣巨頭紛紛制定碳減排目標(biāo)，將新能源作為重要發(fā)展方向，推動(dòng)能源清潔、低碳、安全、高效利用。

能源科技創(chuàng)新高度活躍，圍繞構(gòu)建高比例可再生能源體系，新能源技術(shù)、分布式發(fā)電、儲(chǔ)能、氫能、智能電網(wǎng)、電動(dòng)汽車(chē)等成為大國(guó)能源競(jìng)爭(zhēng)熱點(diǎn)。

我國(guó)實(shí)現(xiàn)碳排放達(dá)峰到“碳中和”僅有30年左右時(shí)間，明顯短于歐洲國(guó)家的50年，且碳減排總量大（高達(dá)100億t左右），減排壓力大、時(shí)間緊，以風(fēng)電、光伏為代表的新能源被寄予厚望；風(fēng)電、光伏快速步入無(wú)補(bǔ)貼甚至低價(jià)發(fā)展階段，迎來(lái)高速發(fā)展新機(jī)遇。

新能源持續(xù)發(fā)展面臨著大規(guī)模開(kāi)發(fā)、高比例消納、產(chǎn)業(yè)鏈供應(yīng)鏈安全等挑戰(zhàn)，電力系統(tǒng)靈活性不足問(wèn)題凸顯；適應(yīng)新能源電力特性的技術(shù)、市場(chǎng)體系以及能源轉(zhuǎn)型過(guò)程中協(xié)調(diào)各方利益的體制機(jī)制等亟待建立；電力系統(tǒng)向高比例新能源轉(zhuǎn)型，風(fēng)、光發(fā)電出力波動(dòng)性、隨機(jī)性，大規(guī)模開(kāi)發(fā)應(yīng)用對(duì)電力安全穩(wěn)定運(yùn)行造成影響，需要建設(shè)大量靈活調(diào)節(jié)電源，優(yōu)化資源配置、提升系統(tǒng)效率，增加整體靈活性；適應(yīng)新能源大規(guī)模發(fā)展，電力系統(tǒng)面臨著既要保障高效消納、又要保障電力可靠供應(yīng)的新挑戰(zhàn)。

2030年，風(fēng)電、太陽(yáng)能發(fā)電總裝機(jī)容量12億kW以上[2]。2035年，我國(guó)電力系統(tǒng)最大峰谷差超過(guò)10億kW。新能源大規(guī)模接入和高效消納，迫切需要大量靈活調(diào)節(jié)電源，主要包括存量電源調(diào)節(jié)性能挖潛，常規(guī)電源從以提供電量為主轉(zhuǎn)變?yōu)橐蕴峁┤萘啃б鏋橹?，合理布局?jīng)濟(jì)高效且具有規(guī)模效益的儲(chǔ)能調(diào)節(jié)措施，同時(shí)加強(qiáng)需求側(cè)管理與響應(yīng)。

大力發(fā)展抽水蓄能電站，是促進(jìn)新能源大規(guī)模發(fā)展，實(shí)施多能互補(bǔ)，打造安全可靠、經(jīng)濟(jì)靈活電力系統(tǒng)的全球共識(shí)[3]。截至2019年底，全球抽水蓄能裝機(jī)容量約為1.5億kW[4]，占總儲(chǔ)能裝機(jī)容量的94%；有超過(guò)100個(gè)抽水蓄能電站在建，2億kW以上的抽水蓄能項(xiàng)目正在開(kāi)展前期工作。

歐美國(guó)家建設(shè)了大量以抽水蓄能和燃?xì)怆娬緸橹黧w的靈活、高效、清潔的調(diào)節(jié)電源，其中，美國(guó)、德國(guó)、法國(guó)、日本、意大利等國(guó)家發(fā)展較快，抽水蓄能和燃?xì)怆娬驹陔娏ο到y(tǒng)中的比例均超過(guò)10%。截至2020年底[3]，意大利、美國(guó)、日本、德國(guó)、法國(guó)占比分別達(dá)到55.2%、44.3%、32.3%、15.5%、13.1%，其中，抽水蓄能占比分別為6.6%、2.0%、8.0%、2.7%、4.3%。我國(guó)油氣資源稟賦相對(duì)匱乏，燃?xì)庹{(diào)峰電站發(fā)展不足，抽水蓄能和燃?xì)怆娬菊急葍H6%左右，其中，抽水蓄能占比1.4%，與發(fā)達(dá)國(guó)家相比仍有較大差距，抽水蓄能發(fā)展空間較大，構(gòu)建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)對(duì)抽水蓄能發(fā)展提出更高要求。

為實(shí)現(xiàn)“碳達(dá)峰、碳中和”戰(zhàn)略目標(biāo)，我國(guó)新能源發(fā)展面臨新形勢(shì)、新任務(wù)、新要求，機(jī)遇前所未有，任務(wù)艱巨繁重。為構(gòu)建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)，加快發(fā)展抽水蓄能電站非常必要。

2 新形勢(shì)下抽水蓄能電站的作用與功能定位

新能源大規(guī)模并網(wǎng)要求電力系統(tǒng)需要更多的靈活性調(diào)節(jié)資源來(lái)進(jìn)行發(fā)、輸、配、變、用的平衡。電力系統(tǒng)靈活性資源包括電源側(cè)（煤電、氣電、水電等）、電網(wǎng)側(cè)（靈活控制技術(shù)、互聯(lián)互濟(jì)等）、用戶側(cè)（需求側(cè)管理與響應(yīng)）和儲(chǔ)能（抽水蓄能、化學(xué)儲(chǔ)能等）資源。構(gòu)建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)，提升新能源消納、應(yīng)用占比，以滿足系統(tǒng)“安全穩(wěn)定、低碳經(jīng)濟(jì)”運(yùn)行需求為基礎(chǔ)，優(yōu)化資源配置、提升系統(tǒng)效率，增加整體靈活性。

抽水蓄能電站是“構(gòu)建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)”的關(guān)鍵支撐，主要體現(xiàn)在“安全支撐、有效容量、綠色儲(chǔ)能、動(dòng)態(tài)效益、經(jīng)濟(jì)高效”等方面。安全支撐：抽水蓄能電站是保障電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的有力手段，并提供系統(tǒng)必要的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量；有效容量：抽水蓄能電站靈活調(diào)節(jié)、快速反應(yīng)，為電力系統(tǒng)提供必需容量，在系統(tǒng)高峰負(fù)荷或新能源大量缺發(fā)時(shí)，關(guān)鍵時(shí)段發(fā)揮有效容量能“頂”的上去；綠色儲(chǔ)能：抽水蓄能是規(guī)模化、較長(zhǎng)時(shí)效的綠色儲(chǔ)能，在系統(tǒng)負(fù)荷低谷或新能源大發(fā)棄電時(shí)段抽水儲(chǔ)能、系統(tǒng)缺電時(shí)段發(fā)電，實(shí)現(xiàn)“電量時(shí)移”功能，且全生命周期環(huán)境效益明顯；動(dòng)態(tài)效益：抽水蓄能為電力系統(tǒng)提供調(diào)頻、調(diào)相、事故備用以及黑啟動(dòng)等輔助服務(wù)；經(jīng)濟(jì)高效：抽水蓄能是目前技術(shù)成熟可靠、最具大規(guī)模開(kāi)發(fā)、經(jīng)濟(jì)高效的綠色儲(chǔ)能手段，具有顯著的比較優(yōu)勢(shì)。

3 抽水蓄能電站發(fā)展基礎(chǔ)

截至2020年底[5]，我國(guó)已建抽水蓄能電站總裝機(jī)規(guī)模為3149萬(wàn)kW，占發(fā)電總裝機(jī)規(guī)模的1.43%，其中，華北、華東、華中、東北、西南電網(wǎng)區(qū)域內(nèi)裝機(jī)規(guī)模分別為547萬(wàn)、1156萬(wàn)、499萬(wàn)、150萬(wàn)、9萬(wàn)kW；在建（核準(zhǔn)）規(guī)模達(dá)到5373萬(wàn)kW，其中，華北、東北、華東、西北、華中電網(wǎng)裝機(jī)規(guī)模分別為1610萬(wàn)、780萬(wàn)、1743萬(wàn)、380萬(wàn)、620萬(wàn)kW。已建、在建規(guī)模均居世界首位。

經(jīng)過(guò)幾十年的發(fā)展[6]，特別是廣州、天荒坪、豐寧、陽(yáng)江、長(zhǎng)龍山、敦化等一批具有世界先進(jìn)水平的抽水蓄能電站的相繼建設(shè)，電站工程技術(shù)水平顯著提升，技術(shù)上向高水頭、大容量機(jī)組發(fā)展，700m級(jí)水頭項(xiàng)目推進(jìn)順利，30萬(wàn)、35萬(wàn)kW機(jī)組技術(shù)基本成熟，40萬(wàn)kW級(jí)機(jī)組推進(jìn)順利；完成了海水抽水蓄能普查工作[7]；已基本形成涵蓋標(biāo)準(zhǔn)制定、規(guī)劃設(shè)計(jì)、工程建設(shè)、裝備制造、運(yùn)營(yíng)維護(hù)的全產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展體系和專業(yè)化發(fā)展模式。

本次抽水蓄能中長(zhǎng)期規(guī)劃在全國(guó)范圍內(nèi)全面普查并篩選抽水蓄能資源站點(diǎn)1500余個(gè)，總裝機(jī)規(guī)模約為16億kW；規(guī)劃提出總規(guī)模4.2億kW的重點(diǎn)實(shí)施項(xiàng)目和總規(guī)模3.05億kW的規(guī)劃儲(chǔ)備項(xiàng)目，奠定未來(lái)中長(zhǎng)期發(fā)展的資源基礎(chǔ)。

為適應(yīng)抽水蓄能發(fā)展，相關(guān)電價(jià)政策也在不斷完善[8]。2021年4月，國(guó)家發(fā)展改革委印發(fā)《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)），明確提出“堅(jiān)持并優(yōu)化抽水蓄能兩部制電價(jià)政策”“健全抽水蓄能電站費(fèi)用分?jǐn)偸鑼?dǎo)方式”等相關(guān)內(nèi)容，對(duì)電價(jià)形成機(jī)制、疏導(dǎo)機(jī)制等各方關(guān)切的問(wèn)題都進(jìn)行了明確的規(guī)定，同時(shí)強(qiáng)化與電力市場(chǎng)建設(shè)發(fā)展的銜接，逐步推動(dòng)抽水蓄能電站進(jìn)入市場(chǎng)。穩(wěn)定、可預(yù)期的電價(jià)機(jī)制為抽水蓄能電站的大力發(fā)展提供了政策保障。

4 抽水蓄能電站發(fā)展與建議

根據(jù)抽水蓄能新形勢(shì)下的定位和發(fā)展需求，加快抽水蓄能電站高質(zhì)量發(fā)展，發(fā)揮其在構(gòu)建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)中的綜合作用非常必要。

抽水蓄能發(fā)展將生態(tài)優(yōu)先貫穿抽水蓄能發(fā)展全過(guò)程，在做好站點(diǎn)資源保護(hù)、提出調(diào)整規(guī)劃重點(diǎn)實(shí)施項(xiàng)目、開(kāi)展項(xiàng)目前期工作、項(xiàng)目開(kāi)工建設(shè)以及運(yùn)行管理等過(guò)程中，嚴(yán)格落實(shí)生態(tài)環(huán)境保護(hù)法律法規(guī)和相關(guān)要求，與生態(tài)環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展[3]。推進(jìn)多規(guī)合一，做好與國(guó)土空間規(guī)劃統(tǒng)籌協(xié)調(diào)，預(yù)留發(fā)展空間。

統(tǒng)籌電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行、高比例可再生能源發(fā)展、多能互補(bǔ)綜合能源基地建設(shè)和大規(guī)模遠(yuǎn)距離輸電要求，以系統(tǒng)需求導(dǎo)向深化抽水蓄能合理需求和布局論證。主要包括：統(tǒng)籌考慮每個(gè)省電力系統(tǒng)發(fā)展需求、新能源并網(wǎng)消納等因素，確定布局電站的功能定位，滿足本省需求；華東、華北、華南等地區(qū)考慮區(qū)域資源優(yōu)化配置，結(jié)合站點(diǎn)資源條件，在滿足本省電力系統(tǒng)需求同時(shí)，加強(qiáng)省際間、區(qū)域內(nèi)資源優(yōu)化配置；華中、華北、華東及廣東等主要受端地區(qū)考慮區(qū)外送電的特點(diǎn)和能力，結(jié)合經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展統(tǒng)籌研究抽水蓄能合理配置；西北地區(qū)是我國(guó)新能源規(guī)?；?、基地化開(kāi)發(fā)重點(diǎn)區(qū)域，目前五省區(qū)尚無(wú)已建抽水蓄能電站，僅3座（380萬(wàn)kW）在建，未來(lái)需結(jié)合新能源大規(guī)模發(fā)展和電力外送需要，加強(qiáng)抽水蓄能布局和建設(shè)。

因地制宜開(kāi)展中小抽水蓄能建設(shè)，探索與分布式發(fā)電等結(jié)合的小微型抽水蓄能技術(shù)研發(fā)和示范建設(shè)，探索推進(jìn)水電梯級(jí)融合改造，鼓勵(lì)依托常規(guī)水電站建設(shè)混合式抽水蓄能，探索結(jié)合礦坑治理建設(shè)抽水蓄能電站[3]。

創(chuàng)新工程建設(shè)技術(shù)，鼓勵(lì)和推廣新技術(shù)、新工藝、新設(shè)備和新材料的應(yīng)用，提高工藝水平，降低工程造價(jià)，確保工程安全和質(zhì)量；增強(qiáng)裝備制造能力，堅(jiān)持自主創(chuàng)新為主，增強(qiáng)機(jī)電設(shè)備設(shè)計(jì)制造能力；實(shí)現(xiàn)全國(guó)抽水蓄能智能綜合監(jiān)測(cè)，定期發(fā)布監(jiān)測(cè)信息[3]。

建立規(guī)劃滾動(dòng)調(diào)整機(jī)制，對(duì)列入本次規(guī)劃儲(chǔ)備項(xiàng)目庫(kù)中的項(xiàng)目，在落實(shí)相關(guān)條件、做好與生態(tài)保護(hù)紅線等環(huán)境制約因素避讓和銜接后，可調(diào)整進(jìn)入重點(diǎn)實(shí)施項(xiàng)目庫(kù)；可根據(jù)需要在不同五年計(jì)劃中前后調(diào)整項(xiàng)目[3]。

建議通過(guò)市場(chǎng)交易方式或協(xié)議方式，合理確定抽水電價(jià)和發(fā)電電價(jià)；完善容量電價(jià)實(shí)施細(xì)則，按照市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)原則，確定分擔(dān)費(fèi)用，明確支付主體和支付方式。開(kāi)展項(xiàng)目及其容量電價(jià)競(jìng)爭(zhēng)性招標(biāo)，由項(xiàng)目業(yè)主向相關(guān)?。▍^(qū)、市）政府提交項(xiàng)目和容量電價(jià)競(jìng)標(biāo)申請(qǐng)和方案，?。▍^(qū)、市）政府組織省級(jí)能源主管部門(mén)以及技術(shù)支持單位，編制招標(biāo)文件，確定選擇項(xiàng)目和容量電價(jià)的評(píng)標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)，通過(guò)競(jìng)爭(zhēng)性比選、優(yōu)選等方式確定項(xiàng)目和相應(yīng)的容量電價(jià)；或者設(shè)置基準(zhǔn)電價(jià)進(jìn)行優(yōu)選。

按照《國(guó)家能源局關(guān)于鼓勵(lì)社會(huì)資本投資建設(shè)水電站的指導(dǎo)意見(jiàn)》，鼓勵(lì)多元化投資。近年來(lái)，非電網(wǎng)企業(yè)積極介入項(xiàng)目開(kāi)發(fā)建設(shè)。抽水蓄能新價(jià)格機(jī)制政策的出臺(tái)，投資主體積極性提高，有利于推進(jìn)抽水蓄能電站投資主體多元化。建議省級(jí)政府盡快制定并出臺(tái)項(xiàng)目投資主體選擇管理辦法。同時(shí)，鼓勵(lì)探索抽水蓄能電站開(kāi)發(fā)服務(wù)于特定電源，采用一體化開(kāi)發(fā)等模式。

5 結(jié)語(yǔ)

我國(guó)可再生能源將進(jìn)入大規(guī)模、高比例、市場(chǎng)化發(fā)展階段，將進(jìn)一步引領(lǐng)能源生產(chǎn)和消費(fèi)革命的主流方向，發(fā)揮能源清潔低碳轉(zhuǎn)型的主導(dǎo)作用，大力發(fā)展抽水蓄能，為實(shí)現(xiàn)“碳達(dá)峰、碳中和”目標(biāo)提供有力支撐。

水電水利規(guī)劃設(shè)計(jì)總院將按照國(guó)家能源局的要求，認(rèn)真做好抽水蓄能電站規(guī)劃建設(shè)的技術(shù)論證和技術(shù)把關(guān)工作，在項(xiàng)目規(guī)劃、設(shè)計(jì)、建設(shè)、運(yùn)行全過(guò)程中提供更高水平的技術(shù)服務(wù)，為確保工程建設(shè)質(zhì)量和工程安全提供技術(shù)支持。同時(shí)，搭建好溝通、交流平臺(tái)，發(fā)揮平臺(tái)優(yōu)勢(shì)，集聚國(guó)內(nèi)外專家團(tuán)隊(duì)力量，形成更強(qiáng)的專業(yè)技術(shù)能力和全方位解決問(wèn)題的能力；持續(xù)做好政策、規(guī)劃研究和技術(shù)、信息服務(wù)，竭誠(chéng)為各級(jí)政府、為國(guó)內(nèi)外各開(kāi)發(fā)企業(yè)和相關(guān)單位提供技術(shù)、信息服務(wù)。