以新能源為主體的新型電力系統背景下抽水蓄能標準體系建設的思考

岳 蕾,王丹迪

(1.水電水利規劃設計總院有限公司，北京 100120;2.中國電建集團西北勘測設計研究院有限公司，西安 710065)

1 抽水蓄能發展概況及其在新型電力系統中的地位和作用

中國在20世紀 60 年代后期開始研究抽水蓄能電站的建設，并于1968 年和 1973 年先后建成崗南和密云2座小型混合式抽水蓄能電站，裝機容量分別為 11 MW和22 MW。20世紀90年代，隨著改革開放的深入，國民經濟快速發展，我國抽水蓄能電站建設進入了快速發展期。進入新世紀，我國抽水蓄能電站建設規模持續擴大。截至2020年底，已建裝機3 149萬kW,在建裝機5 373萬kW，我國抽水蓄能電站建設和運行規模均處于世界第一。

2021年3月15日，習近平總書記主持召開中央財經委員會第九次會議，對推動“碳達峰、碳中和”作出全面動員和系統部署，并明確指出要著力構建以新能源為主體的新型電力系統，為我國能源清潔低碳轉型指明了方向。據預測到2030年，我國風電和太陽能裝機容量將達到12億kW以上，風電和太陽能裝機容量占比可能超過40%。然而，新能源的隨機性、波動性決定了新能源并網規模越大，協調平衡調節需求越大。同時，火電靈活性改造進度滯后，電化學儲能在經濟性、安全性上的明顯劣勢，這些都為抽水蓄能建設提供了空間。因此，在構建以新能源為主體的新型電力系統的背景下，中長期我國抽水蓄能電站裝機規模仍將大幅提升。

抽水蓄能以其設備壽命長、儲能規模大、轉換效率高、技術成熟、運行條件簡便、清潔環保等特點，成為目前電力系統中最成熟、最實用的大規模儲能方式。而在所有儲能方式中，抽水蓄能電站啟停時間短、調節速度快、具有雙倍調節能力，是技術最成熟、最具經濟性和大規模開發潛力的途徑，也是構建以新能源為主體的新型電力系統的重要組成部分，將在新型電力系統中發揮調峰、填谷、調頻、調相、儲能及事故備用等作用，有利于促進大規模風電和太陽能發電的入網消納，保障電力系統安全穩定運行，助力我國早日實現“碳達峰”“碳中和”目標。

2 抽水蓄能技術標準現狀

2.1 國外抽水蓄能標準情況

就抽水蓄能電站工程而言，國外標準大多為系統性較強的與泵站工程或常規水電 工程共用標準或通用標準。例如，美國土木工程師學會《水電工程規劃設計土木工程導則 第五卷:抽水蓄能和潮汐電站》，該標準就抽水蓄能電站全生命周期分為規劃、設計、運行維護、附篇共4部分進行了規定。其中，第一部分“規劃”，規定了建設抽水蓄能電站的前提和類型、供電系統中抽水蓄能的運用、經濟分析的步驟、抽水蓄能電站的選址及抽水蓄能電站的特性、生態與環境問題，并提供了美國及世界各國抽水蓄能電站的基本資料；第二部分“設計”，對水庫、水道、廠房、水泵水輪機和電站運行等進行了規定；第三部分“運行和維護”，規定了抽水蓄能電站的能量調度、起動和工況轉換的時間、典型的運行、發電工況的快速啟動、抽水工況、動態運行管理、抽水蓄能電站的調度、日常維護、大修及規劃和設計應考慮的因素等；第四部分“附篇”，對抽水蓄能電站設計及施工所需考慮的問題進行了描述。

此外，國際標準IEC 60193 《水輪機、蓄能泵和水泵水輪機模型驗收試驗》、 IS07919-1-1996 《非往復機械的機械振動 在旋轉軸上的測量和評定準則 第1部分:總則》等均為抽水蓄能機組與常規水電機組共用標準，編寫方式基本相同。

2.2 我國抽水蓄能標準情況

經過多年的工程建設、運行管理實踐和技術標準建設，我國已形成覆蓋規劃設計、設備制造、工程施工和運行管理各環節的水電工程技術標準。這些標準包括國家標準(GB) 、電力行業標準(DL ) 、能源行業標準(NB) 和機械行業標準(JB) 等，其內容含蓋了常規水電工程和抽水蓄能電站工程。其中，大多數標準為常規水電工程與抽水蓄能工程兩者通用；有些標準是常規水電工程與抽水蓄能電站工程兩者共用，此類標準針對抽水蓄能電站的特殊性給出專門條款規定；還有一些標準，是針對抽水蓄能電站特殊性制訂的抽水蓄能專用標準，如GB/T 36550-2018《抽水蓄能電站基本名詞術語》、NB/T10072-2018《抽水蓄能電站設計規范》、NB/T 10073-2018《抽水蓄能電站工程地質勘察規程》等。總體而言，我國目前已經形成了涵蓋設計、設備制造、施工、調試、運行、維護等各方面的較為完整的抽水蓄能技術標準體系。

但是，我國抽水蓄能標準系統性較弱，且各行業、專業自成系列，存在系統性不強、內容交叉重復、個別技術要求缺失等問題。為進一步完善我國抽水蓄能技術標準，滿足抽水蓄能電站建設運行管理要求，有必要對現有技術標準進行進一步梳理，構建和完善抽水蓄能標準體系。

3 標準體系構建的基本原則和體系框架

3.1 標準體系構建的基本原則

一是需求引領、系統布局。圍繞以面對新能源為主體的新型電力系統的抽水蓄能建設需求，深入貫徹標準化工作改革精神，堅持目標導向、問題導向和結果導向，合理規劃抽水蓄能標準體系布局，科學確定標準體系的范圍、邊界和標準層級。

二是創新驅動、急需先行。以抽水蓄能領域科技創新為動力，推進科技研發、標準研制一體化發展，提升標準水平。同時，圍繞抽水蓄能建設和發展中的突出問題，加快推進一批重要標準研制。

三是協同推進、協調一致。加強抽水蓄能領域國家標準、行業標準、團體標準和企業標準之間的統籌銜接和協調，在能源領域新型標準體系建設的框架下推進抽水蓄能標準體系建設。同時也要堅持與國際接軌，統籌“引進來”與“走出去”，提升我國抽水蓄能標準與國際標準的一致性程度。

四是注重層次、合理劃分。緊密圍繞抽水蓄能電站全生命周期需求，按照專業的同一性構建標準體系，同時注重各層級和類別之間的范圍和邊界的合理確定。

3.2 標準體系構建目標

抽水蓄能標準體系構建目標即抽水蓄能標準體系的構建目的，目的不一樣，標準體系所涵蓋的范圍也不一樣。本文提出的抽水蓄能標準體系，其構建目的是面向碳達峰碳中和發展目標，緊密圍繞服務新能源為主體的新型電力系統建設，規范支撐和引領抽水蓄能行業健康安全快速發展，為抽水蓄能設計、施工、運維等各主體提供標準指引，并為政府監管提供技術支撐。

3.3 標準體系構建流程

本文抽水蓄能標準體系構建流程是在確定標準體系構建原則的前提下，明確標準體系構建目標和標準化對象后，系統梳理抽水蓄能現有相關標準并進行分析整理，從而確定標準體系的結構和層級，具體見圖1。

3.4 標準體系框架

根據GB/T 13016-2018《標準體系構建原則和要求》，結合抽水蓄能電站的具體特點，本體系框架采用由 “標準類別”“專業序列”和“標準屬性”構成的框架結構，具體見圖2其中，“標準類別”是按照抽水蓄能的工程規劃設計、設備、工程施工(含安裝調試與驗收)、運行管理等環節進行的標準分類。“專業序列”是某一“標準類別”項下的有關專業劃分。如，“工程規劃設計”類別可分為:勘察、規劃、水工、機電、金屬結構、施工組織設計、水庫移民、環保、工程造價等專業。“標準屬性”是指通用標準、共用標準和專用標準區分。通過對我國現有與抽水蓄能有關標準的梳理發現，我國現行水電工程標準基本覆抽水蓄能電站從規劃設計、設備制造、工程施工到運行維護全生命周期，因此大部分為通用標準或共用標準。但近年來，伴隨著抽水蓄能的快速發展，針對抽水蓄能電站特殊性制定的專用標準逐步完善，具體見表1。

表1 近年抽水蓄能現行專項標準匯總

4 抽水蓄能標準化工作的思考與建議

4.1 加強頂層設計

我國由于管理體制上原因，技術標準建設以行業管理為主，造成條塊分割；標準主管機構也因行業行政主管機構的重組或分割，變更較為頻繁；不同管理機構、不同技術主管部門、不同時期和不同人員，對技術標準的管理理念、建設思路等存在差異，造成標準體系的系統性不強，標準分割過細、內容交叉或重復等問題。對標準頂層設計和框架性結構建立的忽視，是造成標準體系“亂”的重要原因。因此，必須密切圍繞新型電力系統下的抽水蓄能建設與發展，結合國家標準化改革精神，針對抽水蓄能標準化建設，首先要著力于頂層設計，建立新型的抽水蓄能標準體系，加強國家標準、行業標準、團體標準和企業標準之間的銜接配套,并建立抽水蓄能標準體系的動態維護工作機制。

4.2 加快關鍵標準研制

緊密結合抽水蓄能發展需求，在涉及到抽水蓄能智能化建設與運行，高水頭、高轉速抽水蓄能機組、抽水蓄能與新能源耦合等重點急需領域，充分調動行業力量，加大標準研究力度，盡快發揮標準在規范行業健康發展中的支撐作用。同時，加強重點標準的宣貫力度，讓標準的使用者更準確的把握標準要求。

4.3 促進抽水蓄能技術標準國際化

瞄準國際標準，提升中國標準國際影響力。實質性參與抽水蓄能技術國際標準化工作，爭取牽頭或參與抽水蓄能技術國際標準研制；加強國際標準合作，通過雙邊、多邊合作促進抽水蓄能技術標準國際化。

4.4 培育和發展抽水蓄能團體標準

注重培育和發展抽水蓄能團體標準，發揮團體標準快速反應市場和創新需求的優勢，增加抽水蓄能領域標準的有效供給。

4.5 注重人才培養

抽水蓄能標準化工作內容既涉及抽水蓄能專業知識，又包含標準化管理內容，對其工作者提出了較高要求。因此，必須重視抽水蓄能標準化人才培養，開展面向抽水蓄能專業技術人員和管理人員的標準化專業知識培訓。

5 結 語

在當前“雙碳”目標的引導和大力推進以新能源為主體的新型電力系統發展的背景下，構建協調統一的抽水蓄能技術標準體系十分關鍵和緊迫，但又是一項復雜的系統工程，是一個逐步完善的過程。因此，要處理好體系建設的動態性和適應性之間的關系，建立常態化、規范化的評估機制，關注新形勢、新技術，并及時發現新問題、新矛盾，在不斷解決問題的過程中推動抽水蓄能技術標準體系的不斷完善。