新形勢下吉林省抽水蓄能電站規劃回顧與開發潛能分析

瞿英蕾，陳全寶，劉震震

（中水東北勘測設計研究有限責任公司，吉林省長春市 130021）

0 引言

2021年3月，十三屆全國人大四次會議通過的《中華人民共和國國民經濟和社會發展第十四個五年規劃和2035年遠景目標綱要》，《綱要》指出構建現代能源體系，推進能源革命，建設清潔低碳、安全高效的能源體系，提高電力系統互補互濟和智能調節能力，加強源網荷儲銜接，提升清潔能源消納和存儲能力，加快抽水蓄能電站建設和新型儲能技術規?；瘧肹1]。2021年9月，國家能源局最新發布的《抽水蓄能中長期發展規劃》（2021～2035年）指出，實現“碳達峰、碳中和”目標，構建以新能源為主體的新型電力系統[2]?！兑巹潯分赋?，當前我國正處于能源綠色低碳轉型發展的關鍵時期，風電、光伏發電等新能源大規模高比例發展，對調節電源的需求更加迫切，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。按照能核盡核、能開盡開的原則，在規劃重點實施項目庫內核準建設抽水蓄能電站。到2025年，抽水蓄能投產總規模較“十三五”翻一番，達到6200萬kW以上；到2030年，抽水蓄能投產總規模較“十四五”再翻一番，達到1.2億kW左右；到2035年，形成滿足新能源高比例大規模發展需求的，技術先進、管理優質、國際競爭力強的抽水蓄能現代化產業，培育形成一批抽水蓄能大型骨干企業。

“十四五”期間，大力發展可再生能源將成為東北地區電源發展的主旋律。抽水蓄能電站具備發電工況和抽水工況，調節手段靈活，在大負荷期間發電、小負荷期間抽水，能夠減小負荷曲線峰谷差，實現“削峰填谷”，間接增加了風電和光伏發電的全額消納空間，減少其電量[3]。抽水蓄能電站綠色環保、高效安全，符合新能源的概念[4]。

因此，建設抽水蓄能電站是降低能源消耗，有效節省燃煤費用，降低發電成本，減少燃煤造成的大氣污染，提高可再生能源消納能力的有效手段。

1 吉林省開發建設抽水蓄能電站的必要性

1.1 電網現狀及存在的問題

東北電網是以火電為主、水電為輔的電網，已覆蓋東北全區。按地理位置分北部電網、中部電網和南部電網三部分。吉林省電網位于東北電網的中部，北與黑龍江電網相連，南與遼寧省電網相連，西與內蒙古地區通遼市、興安盟電網相連，已經覆蓋長春、吉林、延邊等9個地區。

根據2014年底數據，吉林省電網水電裝機容量為3771.9 MW，雖然水電裝機比重較大，但因承擔東北電網調峰及備用任務，由東北電網統一調度，分配到省內的水電容量僅占東北電網統調水電的1/5，只利用了省內水電裝機容量的30%。因此水電比重僅占系統統調裝機的10.9%，吉林省電網調峰問題僅僅靠常規水電無法從根本上解決，不得不靠火電機組進行調峰[5]。

隨著近年來吉林省電網中風電裝機比重的增加，逐漸取代火電成為電網第二大電源。而在火電裝機中熱電機組比重增大，200MW 及以上可用來調峰的火電機組十分有限，電網冬季調峰十分困難；風電的發電容量增加和運行，其不確定性又進一步加劇了調峰難度。

因此如果東北地區的主力調峰水電電源仍保持目前管理和分配方式的格局，無論是從調峰能力方面還是從經濟運行方面考慮，吉林省電網均缺乏調峰容量，電網調峰問題是十分突出的。從吉林省資源發展情況來看，可開發的調峰電源十分有限，電網棄風嚴重，火電比重偏大，無法靈活調峰，而抽水蓄能是最直接可行的可開發能源。為保障電網的安全穩定和經濟運行，建設一定規模的抽水蓄能電站勢在必行。

1.2 建設抽水蓄能電站的必要性

吉林省水力資源匱乏但開發程度較高，目前全省已開發的水力資源近80%，以往的電源建設以大容量燃煤火電機組為主，抽水蓄能電站作為主要調峰電源。從電網調峰需要和經濟運行角度分析，吉林省電網在2015年及2020年都不同程度地缺乏調峰容量，結合吉林省電網今后的電源建設及構成，解決電網調峰的有效途徑就是興建一批一定規模的抽水蓄能電站。

抽水蓄能電站不僅是良好的調峰電源，還能夠承擔電網調頻、調相、旋轉及緊急事故備用等任務，給電網帶來可觀的動態效益，有效地改善火電和其他類型機組的運行條件，延長火電機組的使用壽命，減少電網的燃料消耗，提高電網的供電質量和運行安全[6]。抽水蓄能電站屬于環保電源，本身不消耗燃料，不排放有害物質，可通過替代火電機組容量、改善火電機組運行條件來降低電網燃料消耗，相應減少有害氣體的排放量，對改善大氣環境具有一定的作用。

從吉林省內自然條件看，山地占土地面積62.0%，河流眾多。既有一定的落差，又有足夠的水源，具備建設抽水蓄能電站的地形條件和水源條件，通過歷次普查規劃，省內可供開發的站址較多，以抽水蓄能電站作為今后吉林省網的主要調峰電源是合適的。已經建成的白山（30萬kW，2005年）、敦化（一臺機投產，35萬kW，2021年），正在建設的蛟河（120萬kW）、敦化（105萬kW）等站址開發條件優越，各有特色，規劃總裝機容量達2900MW，滿足了東北電網和吉林省電網一定時期內對抽水蓄能電站的需求。但由于電網的電源結構不盡合理，興建抽水蓄能電站不僅是東北電網的需要，同時也是吉林省電網自身發展的需要，經對東北電網電源優化配置分析計算，到2020年東北電網至少分別需配置6000MW及8000MW的抽水蓄能容量，吉林省2020年需要配置1200MW的抽水蓄能容量，才能保證電網經濟、安全、穩定運行。即使在白山抽水蓄能電站、蒲石河、桓仁和荒溝抽水蓄能電站投產后，東北電網還需新建4500MW左右的抽水蓄能容量?？紤]到東北電網電源建設布局，特別是吉林省網處在“北電南送”通道的咽喉和橋梁位置，在白山、蒲石河、桓仁和荒溝抽水蓄能電站投入之后，結合東北電網和吉林省電網的需要，在吉林省合理選擇、安排抽水蓄能電站建設，是電網平衡發展、電源合理布局、適應地區經濟發展的需要。

2 吉林省抽水蓄能電站規劃發展歷程回顧

2.1 吉林省抽水蓄能站址普查初期

吉林省抽水蓄能電站普查工作起步于20世紀90年代初期。初期陸續完成普查工作的有4個站址。

（1）紅石站址。1992年9月原東北電管局委托中水東北公司首次在紅石水庫庫區沿岸，利用1/5萬地形圖進行抽水蓄能電站的普查工作。這次普查初查了15個上水庫壩址，并對其中的14個進行了現場踏勘。經過篩選、比較，初選了7處站址，對其進行了初步比較，于1993年3月編制了《紅石水電站庫區抽水蓄能電站站址普查報告》，推薦向陽坡（320MW）、二昆子（士）溝（800MW）、車庫溝（1000MW）、興隆屯（900MW）等四個站址開展規劃工作。

1997年10月東北電管局與日本國際協力事業集團（JICA）共同對紅石庫區抽水蓄能站址進行了補充普查，在初選的7個站址的基礎上增加了紅石站址，在這8個站址中推薦了紅石站點，并進行了較深入的勘測設計研究工作。

（2）雙溝站址。1997年吉林省電力建設總公司委托中水東北公司，開始進行增設雙溝抽水蓄能機組的預可行性研究工作，1998年3月完成了可行性研究報告。1998年6月水電水利規劃設計總院會同吉林省計委審查通過。1998年10月國家電力公司批復了審查意見。2004年2月吉林省電力公司松江河發電廠委托中水東北公司進行可行性研究設計，并于2004年9月完成了《松江河梯級水電站工程增設雙溝抽水蓄能機組可行性研究報告》。

（3）白山站址。白山抽水蓄能電站工程于1999年5月開工，該工程利用白山水庫和紅石水庫作為其上、下水庫，利用水頭約106m，裝機容量300MW，2005年已經建成投產。

（4）豐滿站址。2004年7月受豐滿電廠委托，中水東北公司以豐滿水庫為下水庫，在豐滿庫區周邊4～5km范圍內，研究建設抽水蓄能電站的可能性。普查采用1/5萬的地形圖，初選出16個站點，根據各方面指標綜合分析，篩選出豐滿東山、東塔子、荒山咀、大嘎河等4個站址進行現場踏勘。2005年2月完成《豐滿庫區抽水蓄能電站普查報告》，推薦豐滿東山、荒山咀、東塔子3個站點開展規劃階段的工作。

2.2 吉林省抽水蓄能選點規劃初步選擇

2005年7月中水東北公司受東北電網有限公司委托，結合全國抽水蓄能站點資源普查和吉林省核電建設長遠規劃，對吉林省全境進行抽水蓄能電站選點規劃工作，目的是通過全面普查、規劃，提出吉林省抽水蓄能電站資源分布情況和工程開發推薦意見，為今后吉林省和東北地區抽水蓄能電站的建設打下良好的工作基礎，同時，也為投資和決策者提供依據。

根據對吉林省的地質地形條件初查，抽水蓄能電站主要分布在東部圖們江流域、鴨綠江流域以及中部的松花江流域的山地和丘陵區，結合上述地區具體的地形、地貌，在全省的1/5萬地形圖上，全面查找適合建設抽水蓄能電站的有利地形及站址。在吉林省1/20萬地質圖上選擇巖性較好、地質構造較為有利的站址。通過大量的內業普查選點工作，加上原豐滿庫區、紅石庫區的較好站點，共初步查出42個抽水蓄能站點。

進一步對每個站點的地理位置、裝機容量、水頭、水源條件、距高比（L/H）、工程地質、水工及施工布置條件、對外交通條件、水庫淹沒及環境影響等因素進行分析，初步篩選出豐滿（原豐滿東山）、蛟河、紅石（原炸藥庫）、敦化、通化、平崗等21個條件較好的站點。

通過現場踏勘，全面分析每個踏勘站點的工程建設條件及外部影響因素，選擇綜合條件較好的站址作為初選站址，對因不同程度的存在地質問題或因水頭低、規模小，或因同一地區已有代表性站點的予以剔除，選擇綜合條件較好的豐滿、蛟河、紅石、敦化、通化、平崗等9個站點，另加雙溝蓄能站點共計10個，進一步開展設計工作，以期推薦規劃站址。

2.3 吉林省抽水蓄能選點規劃主要站點

（1）距高比小于6.0的站點。距高比小于6.0的站點即豐滿抽水蓄能電站。該站水頭適中，電站淹沒小，下水庫為豐滿水庫，水量充沛。地理位置較為優越，上、下水庫庫區地質條件相對較好，水工布置較為方便。距離省內第二個負荷中心吉林市很近，對外交通、接入系統等都較方便；另外豐滿水電站及永慶水庫的設施如生活區、砂石料場等可以利用，對蓄能電站的建設和管理有利。雖然庫盆地形條件較差、庫容小、裝機容量較小，但可以滿足近期電網的需求。因此，推薦豐滿抽水蓄能電站作為遠景后備站點，暫未列入這次規劃。

（2）距高比為6.0～8.0的站點。站點中距高比為6.0～8.0的站點有4個，分別為雙溝、蛟河、敦化、平崗抽水蓄能電站。

1） 雙溝抽水蓄能電站。上水庫利用雙溝水庫，下水庫為石龍水庫。裝機容量500MW，額定水頭97m。利用兩電站間河流彎道的有利地形，可節省水庫部分投資，水源十分充足。雙溝常規電站接入系統時距離較遠，但對外、對內交通可完全利用既有電站的道路和轉運站；電站建設的施工條件優越，結合蓄能電站和500kV線路的建設，加強了松江河梯級水電在系統中的作用及其與吉林省網及東北電網的聯系，為水電基地（目前均為220kV線路）的電量送出提供可靠的保證。

2） 蛟河抽水蓄能電站。蛟河抽水蓄能電站規模為大（1）型，工程等別為一等。裝機容量1200MW，額定水頭409m，水頭較適宜。站址距離白山水電站、紅石水電站和豐滿水電站較近，地理位置適中，上下水庫建壩成庫條件、施工及對外交通條件較好；結合庫內料場開挖，減少占地面積、縮短運距和相應的水保費用。

3） 敦化抽水蓄能電站。敦化抽水蓄能電站規模為大（1）型，工程等別為一等。裝機容量1200MW，額定水頭677.5m，是這次規劃中水頭最高的站點。上、下水庫工程地質條件較好，上水庫可能存在水庫滲漏問題，下水庫庫區均為林地，電站的淹沒較小；地理位置略偏，但可就近接入敦化變電站，接入系統方便。

4） 平崗抽水蓄能電站。平崗抽水蓄能電站規模為大（1）型，工程等別為一等。裝機容量2400MW，額定水頭467m。上、下水庫庫區可能存在透水因素，需做防滲措施。該站址位于吉林龍灣群國家級自然保護區實驗區內，環境影響比較復雜，平崗抽水蓄能電站作為遠景后備站點，暫不列入本次規劃范圍。

（3）距高比為8.0～12.0的站點。站點中距高比在8.0～12.0的站點有5個，分別為分別為紅石、木箕河、旱龍灣、東塔子、通化抽水蓄能電站。

1）紅石抽水蓄能電站。紅石抽水蓄能電站規模為大（1）型，工程等別為一等。裝機容量1200MW，額定水頭269m。電站下水庫利用已建的紅石水庫，地理位置適宜，距白山電廠不足3km，對電站的建設及運行管理十分有利；對外及對內交通較好，施工方便，上水庫分水嶺較寬厚，庫區地質條件一般，引水隧洞工程地質條件較好，淹沒很小。

2）木箕河、旱龍灣、東塔子抽水蓄能電站。木箕河（裝機容量1800MW，額定水頭432.5m）、旱龍灣（裝機容量2100MW，額定水頭397.5m）抽水蓄能電站距負荷中心相對較遠；東塔子（裝機容量2700MW，額定水頭503.5m）抽水蓄能電站淹沒影響較大，這三個站點，地形等建壩成庫條件較好、水頭高、規模大，但因地理位置較偏、或上（下）水庫地質條件較差、或外部環境因素影響復雜等，暫不納入這次規劃范圍。

3）通化抽水蓄能電站。通化抽水蓄能電站規模為大（2）型，工程等別為二等。裝機容量為800MW，額定水頭170.8m。下水庫利用已建的龍崗水庫改建后抬高正常蓄水位而成。站址距通化市很近，非常便于施工和管理，地方建設積極性很高。上水庫工程地質條件較好，但存在壩基及繞壩滲漏問題。上、下水庫施工條件和交通條件較好。

綜上所述，經過對10個站點的綜合比較與分析，經與東北電網有限公司協商后，選擇蛟河、雙溝、紅石、敦化、通化抽水蓄能電站作為規劃階段的推薦站點。

3 吉林省抽水蓄能電站蓄能站點建設條件

蛟河、紅石、敦化、通化和雙溝等抽水蓄能電站均無環境制約因素。其中蛟河站點水頭較高、規模較大，地理位置適宜，外部條件簡單，無論是自然條件、工程技術條件、電站規模、經濟指標還是外部環境，均為最佳。2019年1月8日，蛟河抽水蓄能電站工程開工，計劃于2026年全部投產發電。

敦化抽水蓄能電站于2013年開工建設，是吉林省“十二五” 規劃建設的重點項目，也是目前東北地區最大、吉林省首座純抽水蓄能電站，在國內首次實現了700m級超高水頭、高轉速、大容量抽水蓄能機組的完全自主研發、設計和制造[7]。2021年6月4日，1號機組正式投產發電，計劃當年投產兩臺機組，2022年4臺機組全部投產。

通化抽水蓄能電站利用已建的龍崗水庫作為下水庫，對外交通條件較好，水源有保障，建壩成庫條件較好，無環境制約因素，目前已被列入抽水蓄能規劃“十四五”重點實施項目。

紅石抽水蓄能電站對外及廠內交通條件都較好，有白山水庫的調節，其水源有保障，建壩成庫條件優良；雙溝抽水蓄能電站，單位經濟指標相對較高，這兩個電站規模適宜，前期工作充足，結合常規電站一并開發建設，便于施工和運行、管理，建設周期短，可以作為未來開發的抽水蓄能站點。

4 結束語

通過對吉林省抽水蓄能電站規劃選點工作的回顧與總結，將吉林省內可作為抽水蓄能電站的站址梳理歸納，評估蓄能站點的建設條件，加快抽水蓄能電站項目投運，從而進一步優化吉林省電網內火電機組運行條件，配合吉林省風電、光伏發電運行，促進富余風電、光伏發電消納，可有效緩解棄風、棄光問題。

抽水蓄能電站建成后將承擔調峰、填谷、調頻、調相及緊急事故備用等任務，適時儲能，促進資源有效利用，可有效緩解吉林省電力供需矛盾、解決調峰難題以及促進新能源消納，為東北電網提供網間優勢互補，保障電網安全穩定運行、提高供電質量發揮重要作用。作為清潔能源，抽水蓄能電站建成運行后，每年還可減少原煤消耗，減排二氧化碳、二氧化硫、氮氧化物等污染。將促進吉林地區產業結構優化調整，改善地區基礎設施條件，對帶動和促進地方經濟社會發展也具有重要意義。

綜上所述，改善吉林省電網電源結構，提高供電質量，為省間輸送電提供穩定的電源保障，在電力行業加快實現化石能源替代，完成國家新型能源戰略轉型[8]，建設一定規模的抽水蓄能電站意義重大。