目前,我國抽水蓄能行業(yè)的市場化程度還有待提升,參與建設(shè)運營的大多是大型電力央企、國企。在抽水蓄能開發(fā)建設(shè)及運營市場中,國家電網(wǎng)占據(jù)絕對領(lǐng)導(dǎo)地位。
(1)定義:重要儲能技術(shù)之一
抽水蓄能電站好比大型“充電寶”,有利于彌補新能源存在的間歇性、波動性短板,是當(dāng)前技術(shù)最成熟、經(jīng)濟性最優(yōu)、最具備大規(guī)模開發(fā)條件的電力系統(tǒng)靈活調(diào)節(jié)電源。
從類型上來看,抽水蓄能電站可以分為兩種不同的形式,分別為混合型抽水蓄能電站以及純抽水蓄能電站,其中前者會在電機運行的過程中增加常規(guī)的水電機組輔助運行,使電站既能調(diào)節(jié)電網(wǎng),又能通過徑流發(fā)電。純抽水蓄能電站是專門為電網(wǎng)的調(diào)節(jié)而建立的,主要的作用就是按照計劃進行發(fā)電,同時為了保證電網(wǎng)系統(tǒng)的穩(wěn)定運行,還會針對電網(wǎng)的峰值以及低谷情況進行針對性的調(diào)節(jié),它最重要的任務(wù)是調(diào)整電網(wǎng)的峰值負(fù)荷和調(diào)頻。
(2)產(chǎn)業(yè)鏈剖析:上游環(huán)節(jié)覆蓋廣
抽水蓄能產(chǎn)業(yè)的上游即抽水蓄能電站的設(shè)備供應(yīng)方,主要設(shè)備包括水輪機、發(fā)電機、水泵、進水閥、壓縮空氣系統(tǒng)等;產(chǎn)業(yè)中游為抽水蓄能電站的設(shè)計、建設(shè)和運營;產(chǎn)業(yè)下游為抽水蓄能電站的應(yīng)用,主要應(yīng)用在電網(wǎng)系統(tǒng),作為電網(wǎng)的調(diào)峰、填谷、調(diào)頻、調(diào)相、事故備用等用途。
從產(chǎn)業(yè)鏈參與者情況來看,當(dāng)前,我國抽水蓄能產(chǎn)業(yè)鏈上游、中游的參與者較多,其中,水輪機主要廠商有浙富控股、通裕重工、杭鍋股份、華西能源等;水泵主要廠商有大元泵業(yè)、東音股份、凌霄泵業(yè)等;發(fā)電機廠商包括國投電力、華能水電等。產(chǎn)業(yè)鏈中游,電站設(shè)計、建設(shè)廠商主要有中國電建、國投電力等,電站的運營主要有國家電網(wǎng)和南方電網(wǎng)等。
我國抽水蓄能電站建設(shè)起步較晚,伴隨水電發(fā)展不同階段,電站功能不斷拓展和完善。
(1)產(chǎn)業(yè)起步期
(1968~1983年)
1968年,河北省崗南混合式抽水蓄能電站在華北電網(wǎng)投入商業(yè)運營,承擔(dān)電網(wǎng)調(diào)峰和儲能調(diào)節(jié)功能,拉開了我國抽水蓄能電站建設(shè)的序幕。
(2)探索發(fā)展期
(1984~2003年)
20世紀(jì)80年代中后期,我國經(jīng)濟社會快速發(fā)展,電力供需和電網(wǎng)調(diào)峰矛盾突出。以1984年潘家口電站開工建設(shè)為標(biāo)志。我國抽水蓄能建設(shè)進入探索發(fā)展期,也是抽水蓄能發(fā)展第一個建設(shè)高峰期。到2003年底,潘家口、廣州、十三陵和天荒坪等4座大型抽水蓄能電站建成投運。泰山、瑯琊山和宜興等5座電站開工建設(shè),抽水蓄能發(fā)展理論探索逐漸深入,工程建設(shè)實踐經(jīng)驗不斷豐富,奠定了我國抽水蓄能完善發(fā)展的基礎(chǔ)。
(3)完善發(fā)展期
(2004~2014年)
以2004年明確電網(wǎng)企業(yè)為主的建設(shè)管理體制為標(biāo)志,我國抽水蓄能建設(shè)進入完善發(fā)展期。經(jīng)過10年的發(fā)展,到2014年底,我國抽水蓄能產(chǎn)業(yè)規(guī)模躍居世界第三,發(fā)展規(guī)劃、產(chǎn)業(yè)政策和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)基本完善,設(shè)備制造實現(xiàn)完全國產(chǎn)化,抽水蓄能產(chǎn)業(yè)呈現(xiàn)健康有序發(fā)展的良好局面。
(4)蓬勃發(fā)展期(2015年以來)
2015年以來,以國家完善抽水蓄能投資體制、建設(shè)目標(biāo)和“十三五”重點建設(shè)項目規(guī)劃為標(biāo)志,我國抽水蓄能建設(shè)進入蓬勃發(fā)展期。2015~2017年,全國新開工22座抽水蓄能電站,開工容量3085萬千瓦,建成投產(chǎn)抽水蓄能機組22臺,共658萬千瓦。“十三五”后期和“十四五”期間,抽水蓄能發(fā)展仍然面臨剛性需求。
加快發(fā)展抽水蓄能,是保障電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行的重要支撐,2011年以來,有關(guān)支持抽水蓄能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的政策陸續(xù)發(fā)布。在實現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)的背景下,發(fā)展包括抽水蓄能在內(nèi)的儲能技術(shù),是可再生能源大規(guī)模發(fā)展的重要保障,在《“十四五”規(guī)劃和2035愿景目標(biāo)綱要》中提出加快抽水蓄能電站建設(shè)和新型儲能技術(shù)規(guī)?;瘧?yīng)用;同時,2021年9月,國家能源局印發(fā)《抽水蓄能中長期發(fā)展規(guī)劃(2021-2035年)》,其中提出,到2025年,抽水蓄能投產(chǎn)總規(guī)模較“十三五”翻一番,達到6200萬千瓦以上;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。
(1)抽水蓄能裝機規(guī)模居世界首位
在裝機規(guī)模方面,2015~2020年,我國抽水蓄能裝機規(guī)模穩(wěn)步增長,截至2020年末,我國抽水蓄能累計裝機規(guī)模已達31.79吉瓦,同比增長4.9%,已建和在建規(guī)模均居世界首位。
(2)抽水蓄能是儲能市場最大的細分市場
抽水蓄能作為儲能行業(yè)的細分市場之一,由于技術(shù)發(fā)展早、經(jīng)濟性優(yōu),目前已成為儲能市場中最大的細分市場。截至2020年末,抽水蓄能累計裝機規(guī)模占儲能市場比重達89.3%。
(3)抽水蓄能技術(shù)水平顯著提升
“十三五”期間,隨著一大批標(biāo)志性的工程相繼建設(shè)投產(chǎn),我國抽水蓄能電站工程技術(shù)水平顯著提升。例如,河北豐寧電站,是世界在建裝機容量最大的抽水蓄能電站,裝機容量達360萬千瓦;廣東陽江電站,單機40萬千瓦,是目前國內(nèi)在建的單機容量最大、凈水頭最高、埋深最大的抽水蓄能電站。
(4)抽水蓄能在電力系統(tǒng)中占比較低
圖1 2015~2020年中國抽水蓄能累計裝機規(guī)模變化趨勢(單位:GW,%)
圖2 2020年中國抽水蓄能累計裝機規(guī)模占儲能市場比重(單位:%)
然而,從抽水蓄能在電力系統(tǒng)中的占比來看,美國、德國、法國、日本、意大利等國家發(fā)展較快,抽水蓄能和燃氣電站在電力系統(tǒng)中的比例均超過10%,但我國仍處于較低水平,2021年上半年僅占1.4%,與發(fā)達國家相比仍有較大差距,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)展需要。
(1)區(qū)域競爭格局:廣東、浙江省裝機規(guī)模最大
從抽水蓄能裝機規(guī)模的區(qū)域格局來看,目前我國已投產(chǎn)抽水蓄能電站主要分布在華東、華北、華中和廣東;在建抽水蓄能電站總規(guī)模約60%分布在華東和華北。
(2)企業(yè)競爭格局:國家電網(wǎng)占絕對領(lǐng)導(dǎo)地位
目前,我國抽水蓄能行業(yè)的市場化程度還有待提升,參與建設(shè)運營的大多是大型電力央企、國企。在抽水蓄能開發(fā)建設(shè)及運營市場中,國家電網(wǎng)占據(jù)絕對領(lǐng)導(dǎo)地位,截至2019年9月底,國網(wǎng)經(jīng)營區(qū)域內(nèi)已投產(chǎn)抽水蓄能電站共26座,容量2091萬千瓦,其中公司管理電站20座,容量1907萬千瓦,占比達到91.20%。
2021年3月,國家電網(wǎng)公司在運抽水蓄能電站數(shù)量為22座、裝機規(guī)模為2096萬千瓦,在建抽水蓄能電站數(shù)量約29座,裝機規(guī)模為4133萬千瓦。
(1)行業(yè)發(fā)展前景預(yù)測:到2030年投產(chǎn)總規(guī)模1.2億千瓦左右
圖3 2021年中國與全球其他國家抽水蓄能在電力系統(tǒng)中的比例對比(單位:%)
圖4 中國抽水蓄能行業(yè)企業(yè)競爭格局(單位:%)
根據(jù)《抽水蓄能中長期發(fā)展規(guī)劃(2021-2035年)》,其中提出到2025年,抽水蓄能投產(chǎn)總規(guī)模6200萬千瓦以上;到2030年,投產(chǎn)總規(guī)模1.2 億千瓦左右;到2035年,形成滿足新能源高比例大規(guī)模發(fā)展需求的,技術(shù)先進、管理優(yōu)質(zhì)、國際競爭力強的抽水蓄能現(xiàn)代化產(chǎn)業(yè),培育形成一批抽水蓄能大型骨干企業(yè)。
(2)行業(yè)發(fā)展趨勢預(yù)判:四大原則引領(lǐng)發(fā)展
在發(fā)展趨勢方面,參照《抽水蓄能中長期發(fā)展規(guī)劃(2021-2035年)》,2021~2035年間,我國抽水蓄能項目建設(shè)將遵循:生態(tài)優(yōu)先,和諧共存;區(qū)域協(xié)調(diào),合理布局;成熟先行,超前儲備;因地制宜,創(chuàng)新發(fā)展,這四大原則合理有序地發(fā)展。
1)生態(tài)優(yōu)先,和諧共存。項目建設(shè)不涉及自然保護地等環(huán)境制約的因素,不涉及生態(tài)保護紅線,做到抽水蓄能與生態(tài)環(huán)境保護協(xié)調(diào)發(fā)展。
2)區(qū)域協(xié)調(diào),合理布局。考慮更大范圍內(nèi)資源優(yōu)化配置,合理布局抽水蓄能電站,在滿足本省(區(qū)、市)需求的基礎(chǔ)上,實現(xiàn)區(qū)域抽水蓄能協(xié)調(diào)發(fā)展。
3)成熟先行,超前儲備。重點實施系統(tǒng)調(diào)峰需求迫切、促進風(fēng)光規(guī)模化開發(fā)與消納作用大的抽水蓄能項目。全面開展抽水蓄能站址資源深化分析論證工作,做好項目儲備。
4)因地制宜,創(chuàng)新發(fā)展。探索創(chuàng)新抽水蓄能發(fā)展方式,鼓勵在環(huán)境可行、工程安全的前提下,利用梯級水庫電站建設(shè)混合式抽水蓄能電站,因地制宜建設(shè)中小型抽水蓄能電站,探索小微型抽水蓄能建設(shè)新模式。電 器
圖5 2025~2030年中國抽水蓄能投產(chǎn)總規(guī)模預(yù)測(單位:萬千瓦)