助力“碳達峰、碳中和”目標實現加快發展抽水蓄能電站

彭才德

（水電水利規劃設計總院，北京市 100120）

1 發展形勢

為實現“碳達峰、碳中和”戰略目標，可再生能源將成為能源消費增量主體，并逐步走向存量替代，持續推進可再生能源大規模發展是大勢所趨。2030年前后碳排放達峰，非化石能源占一次能源消費比重達到25%，可再生能源基本滿足能源消費增量；2035年前能源消費總量達峰，可再生能源全面規模化替代化石能源，以新能源為主體的新型電力系統加速構建；2050年可再生能源成為我國能源消費總量主體，可再生能源占一次能源消費比重超過50% ；2060年實現“碳中和”目標[1]。

應對氣候變化成為全球共識，占世界經濟總量70%的國家已相繼明確“碳中和”時間表，能源領域“碳中和”首當其沖。化石能源體系向綠色、低碳能源體系轉變的能源變革趨勢已經明確，主要國家相繼明確能源中長期發展目標，將可再生能源作為能源低碳轉型的主導方向。國際能源署等權威機構預測，2050年全球發電量的80%～90%來自可再生能源，風電、光伏發電是發展主力。傳統能源企業，包括國際油氣巨頭紛紛制定碳減排目標，將新能源作為重要發展方向，推動能源清潔、低碳、安全、高效利用。

能源科技創新高度活躍，圍繞構建高比例可再生能源體系，新能源技術、分布式發電、儲能、氫能、智能電網、電動汽車等成為大國能源競爭熱點。

我國實現碳排放達峰到“碳中和”僅有30年左右時間，明顯短于歐洲國家的50年，且碳減排總量大（高達100億t左右），減排壓力大、時間緊，以風電、光伏為代表的新能源被寄予厚望；風電、光伏快速步入無補貼甚至低價發展階段，迎來高速發展新機遇。

新能源持續發展面臨著大規模開發、高比例消納、產業鏈供應鏈安全等挑戰，電力系統靈活性不足問題凸顯；適應新能源電力特性的技術、市場體系以及能源轉型過程中協調各方利益的體制機制等亟待建立；電力系統向高比例新能源轉型，風、光發電出力波動性、隨機性，大規模開發應用對電力安全穩定運行造成影響，需要建設大量靈活調節電源，優化資源配置、提升系統效率，增加整體靈活性；適應新能源大規模發展，電力系統面臨著既要保障高效消納、又要保障電力可靠供應的新挑戰。

2030年，風電、太陽能發電總裝機容量12億kW以上[2]。2035年，我國電力系統最大峰谷差超過10億kW。新能源大規模接入和高效消納，迫切需要大量靈活調節電源，主要包括存量電源調節性能挖潛，常規電源從以提供電量為主轉變為以提供容量效益為主，合理布局經濟高效且具有規模效益的儲能調節措施，同時加強需求側管理與響應。

大力發展抽水蓄能電站，是促進新能源大規模發展，實施多能互補，打造安全可靠、經濟靈活電力系統的全球共識[3]。截至2019年底，全球抽水蓄能裝機容量約為1.5億kW[4]，占總儲能裝機容量的94%；有超過100個抽水蓄能電站在建，2億kW以上的抽水蓄能項目正在開展前期工作。

歐美國家建設了大量以抽水蓄能和燃氣電站為主體的靈活、高效、清潔的調節電源，其中，美國、德國、法國、日本、意大利等國家發展較快，抽水蓄能和燃氣電站在電力系統中的比例均超過10%。截至2020年底[3]，意大利、美國、日本、德國、法國占比分別達到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%。我國油氣資源稟賦相對匱乏，燃氣調峰電站發展不足，抽水蓄能和燃氣電站占比僅6%左右，其中，抽水蓄能占比1.4%，與發達國家相比仍有較大差距，抽水蓄能發展空間較大，構建以新能源為主體的新型電力系統對抽水蓄能發展提出更高要求。

為實現“碳達峰、碳中和”戰略目標，我國新能源發展面臨新形勢、新任務、新要求，機遇前所未有，任務艱巨繁重。為構建以新能源為主體的新型電力系統，加快發展抽水蓄能電站非常必要。

2 新形勢下抽水蓄能電站的作用與功能定位

新能源大規模并網要求電力系統需要更多的靈活性調節資源來進行發、輸、配、變、用的平衡。電力系統靈活性資源包括電源側（煤電、氣電、水電等）、電網側（靈活控制技術、互聯互濟等）、用戶側（需求側管理與響應）和儲能（抽水蓄能、化學儲能等）資源。構建以新能源為主體的新型電力系統，提升新能源消納、應用占比，以滿足系統“安全穩定、低碳經濟”運行需求為基礎，優化資源配置、提升系統效率，增加整體靈活性。

抽水蓄能電站是“構建以新能源為主體的新型電力系統”的關鍵支撐，主要體現在“安全支撐、有效容量、綠色儲能、動態效益、經濟高效”等方面。安全支撐：抽水蓄能電站是保障電力系統安全穩定運行的有力手段，并提供系統必要的轉動慣量；有效容量：抽水蓄能電站靈活調節、快速反應，為電力系統提供必需容量，在系統高峰負荷或新能源大量缺發時，關鍵時段發揮有效容量能“頂”的上去；綠色儲能：抽水蓄能是規模化、較長時效的綠色儲能，在系統負荷低谷或新能源大發棄電時段抽水儲能、系統缺電時段發電，實現“電量時移”功能，且全生命周期環境效益明顯；動態效益：抽水蓄能為電力系統提供調頻、調相、事故備用以及黑啟動等輔助服務；經濟高效：抽水蓄能是目前技術成熟可靠、最具大規模開發、經濟高效的綠色儲能手段，具有顯著的比較優勢。

3 抽水蓄能電站發展基礎

截至2020年底[5]，我國已建抽水蓄能電站總裝機規模為3149萬kW，占發電總裝機規模的1.43%，其中，華北、華東、華中、東北、西南電網區域內裝機規模分別為547萬、1156萬、499萬、150萬、9萬kW；在建（核準）規模達到5373萬kW，其中，華北、東北、華東、西北、華中電網裝機規模分別為1610萬、780萬、1743萬、380萬、620萬kW。已建、在建規模均居世界首位。

經過幾十年的發展[6]，特別是廣州、天荒坪、豐寧、陽江、長龍山、敦化等一批具有世界先進水平的抽水蓄能電站的相繼建設，電站工程技術水平顯著提升，技術上向高水頭、大容量機組發展，700m級水頭項目推進順利，30萬、35萬kW機組技術基本成熟，40萬kW級機組推進順利；完成了海水抽水蓄能普查工作[7]；已基本形成涵蓋標準制定、規劃設計、工程建設、裝備制造、運營維護的全產業鏈發展體系和專業化發展模式。

本次抽水蓄能中長期規劃在全國范圍內全面普查并篩選抽水蓄能資源站點1500余個，總裝機規模約為16億kW；規劃提出總規模4.2億kW的重點實施項目和總規模3.05億kW的規劃儲備項目，奠定未來中長期發展的資源基礎。

為適應抽水蓄能發展，相關電價政策也在不斷完善[8]。2021年4月，國家發展改革委印發《關于進一步完善抽水蓄能價格形成機制的意見》（發改價格〔2021〕633號），明確提出“堅持并優化抽水蓄能兩部制電價政策”“健全抽水蓄能電站費用分攤疏導方式”等相關內容，對電價形成機制、疏導機制等各方關切的問題都進行了明確的規定，同時強化與電力市場建設發展的銜接，逐步推動抽水蓄能電站進入市場。穩定、可預期的電價機制為抽水蓄能電站的大力發展提供了政策保障。

4 抽水蓄能電站發展與建議

根據抽水蓄能新形勢下的定位和發展需求，加快抽水蓄能電站高質量發展，發揮其在構建以新能源為主體的新型電力系統中的綜合作用非常必要。

抽水蓄能發展將生態優先貫穿抽水蓄能發展全過程，在做好站點資源保護、提出調整規劃重點實施項目、開展項目前期工作、項目開工建設以及運行管理等過程中，嚴格落實生態環境保護法律法規和相關要求，與生態環境協調發展[3]。推進多規合一，做好與國土空間規劃統籌協調，預留發展空間。

統籌電力系統安全穩定運行、高比例可再生能源發展、多能互補綜合能源基地建設和大規模遠距離輸電要求，以系統需求導向深化抽水蓄能合理需求和布局論證。主要包括：統籌考慮每個省電力系統發展需求、新能源并網消納等因素，確定布局電站的功能定位，滿足本省需求；華東、華北、華南等地區考慮區域資源優化配置，結合站點資源條件，在滿足本省電力系統需求同時，加強省際間、區域內資源優化配置；華中、華北、華東及廣東等主要受端地區考慮區外送電的特點和能力，結合經濟社會發展統籌研究抽水蓄能合理配置；西北地區是我國新能源規模化、基地化開發重點區域，目前五省區尚無已建抽水蓄能電站，僅3座（380萬kW）在建，未來需結合新能源大規模發展和電力外送需要，加強抽水蓄能布局和建設。

因地制宜開展中小抽水蓄能建設，探索與分布式發電等結合的小微型抽水蓄能技術研發和示范建設，探索推進水電梯級融合改造，鼓勵依托常規水電站建設混合式抽水蓄能，探索結合礦坑治理建設抽水蓄能電站[3]。

創新工程建設技術，鼓勵和推廣新技術、新工藝、新設備和新材料的應用，提高工藝水平，降低工程造價，確保工程安全和質量；增強裝備制造能力，堅持自主創新為主，增強機電設備設計制造能力；實現全國抽水蓄能智能綜合監測，定期發布監測信息[3]。

建立規劃滾動調整機制，對列入本次規劃儲備項目庫中的項目，在落實相關條件、做好與生態保護紅線等環境制約因素避讓和銜接后，可調整進入重點實施項目庫；可根據需要在不同五年計劃中前后調整項目[3]。

建議通過市場交易方式或協議方式，合理確定抽水電價和發電電價；完善容量電價實施細則，按照市場經濟原則，確定分擔費用，明確支付主體和支付方式。開展項目及其容量電價競爭性招標，由項目業主向相關省（區、市）政府提交項目和容量電價競標申請和方案，省（區、市）政府組織省級能源主管部門以及技術支持單位，編制招標文件，確定選擇項目和容量電價的評標標準，通過競爭性比選、優選等方式確定項目和相應的容量電價；或者設置基準電價進行優選。

按照《國家能源局關于鼓勵社會資本投資建設水電站的指導意見》，鼓勵多元化投資。近年來，非電網企業積極介入項目開發建設。抽水蓄能新價格機制政策的出臺，投資主體積極性提高，有利于推進抽水蓄能電站投資主體多元化。建議省級政府盡快制定并出臺項目投資主體選擇管理辦法。同時，鼓勵探索抽水蓄能電站開發服務于特定電源，采用一體化開發等模式。

5 結語

我國可再生能源將進入大規模、高比例、市場化發展階段，將進一步引領能源生產和消費革命的主流方向，發揮能源清潔低碳轉型的主導作用，大力發展抽水蓄能，為實現“碳達峰、碳中和”目標提供有力支撐。

水電水利規劃設計總院將按照國家能源局的要求，認真做好抽水蓄能電站規劃建設的技術論證和技術把關工作，在項目規劃、設計、建設、運行全過程中提供更高水平的技術服務，為確保工程建設質量和工程安全提供技術支持。同時，搭建好溝通、交流平臺，發揮平臺優勢，集聚國內外專家團隊力量，形成更強的專業技術能力和全方位解決問題的能力；持續做好政策、規劃研究和技術、信息服務，竭誠為各級政府、為國內外各開發企業和相關單位提供技術、信息服務。