海南省抽水蓄能電站建設必要性分析

摘" 要：抽水蓄能電站建設步入“快車道”，然而由于歷史和現實的種種原因，海南省抽水蓄能電站的發展還存在一定的問題和困難。對海南省抽水蓄能電站發展情況進行總結，分析當前存在的問題和困難，并對電力系統發展趨勢和對抽水蓄能的需求進行預測，對海南省抽水蓄能電站建設必要性進行分析，成果可以為海南省及其他類似地區抽水蓄能發展提供一定理論參考。

關鍵詞：海南;抽水蓄能電站;電力系統;發展趨勢;必要性

中圖分類號：TV743" " " 文獻標志碼：A" " " " " 文章編號：2095-2945（2023）18-0108-05

Abstract： The construction of pumped storage power station has stepped into the \"fast lane\". However， due to various historical and practical reasons， there are still some problems and difficulties in the development of pumped storage power station in Hainan Province. This paper summarizes the development of pumped storage power stations in Hainan Province， analyzes the existing problems and difficulties， forecasts the development trend of power system and the demand for pumped storage， and analyzes the necessity of the construction of pumped storage power stations in Hainan Province. The results can provide some theoretical reference for the development of pumped storage in Hainan Province and other similar areas.

Keywords： Hainan; pumped storage power station; power system; development trend; necessity

抽水蓄能電站以提供調峰容量效益為主[1]，在電力系統中發揮了顯著的靜態效益和動態效益，是電力系統不可缺少的調節工具[2-3]。為推進抽水蓄能快速發展，適應新型電力系統建設和大規模高比例新能源發展需要，助力實現碳達峰、碳中和目標，2021年9月，國家能源局發布《抽水蓄能中長期發展規劃（2021—2035年）》（以下簡稱《規劃》）。《規劃》指出，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。隨著當前能源生產及供應形式變得多樣，能源產業已步入多元化時代，以可再生能源為主的多能互補已成為能源可持續發展的新潮流[4]。

海南電網抽水蓄能正在有序發展[5]，然而由于各種歷史和現實原因，海南省抽水蓄能電站的發展還存在一定的問題和困難。對海南省抽水蓄能電站發展情況進行了總結，分析了當前存在的問題和困難，并對海南省抽水蓄能電站建設必要性進行了分析。

1" 海南省抽水蓄能發展情況

2011年5月，國家能源局以“國能新能〔2011〕155號”文對海南省抽水蓄能電站選點規劃報告進行了批復，同意推薦瓊中（大豐）、三亞（羊林）站點作為海南電網2020年新增抽水蓄能電站的推薦站點。目前，海南瓊中抽水蓄能電站[6]已投產運行，是海南省建成的首座也是唯一一座抽水蓄能電站。

海南瓊中抽水蓄能電站位于海南省瓊中縣境內，與海口市、三亞市直線距離分別為106、110 km，與海南昌江核電站直線距離98 km。電站裝機容量60萬 kW，安裝3臺單機容量20萬kW的可逆式水泵水輪發電機組，按日調節性能設計，裝機連續滿發小時數6 h。上水庫正常蓄水位567 m，死水位560 m，調節庫容499.6萬m3，下水庫正常蓄水位253 m，死水位239 m，調節庫容499.5萬m3。

電站于2014年4月1日開工建設，2017年12月23日首臺機組發電，2018年7月29日3臺機組全面投產。工程建成后主要承擔海南電力系統的調峰、填谷、調頻、調相、緊急事故備用和黑啟動等任務，以4回220 kV交流出線接入海南電網。

截至2021年5月11日，電站累計發電啟動967次， 抽水啟動686次，調相運行694次，應急運行8次;累計發電量約4.87億kW·h，抽水電量約5.73億kW·h。電站機組投運以來運行穩定、性能良好，年均綜合效率優于設計效率75%，基本實現了承擔電力系統調峰填谷、調頻調相及緊急事故備用的功能，有效緩解了系統調峰壓力，提升了系統頻率穩定和電壓穩定水平，為保障電網安全穩定運行發揮了較大的作用。尤其是在系統出現緊急事故或故障條件下，每年平均應急啟動3次左右，啟動成功率100%，很好地發揮了保安作用。

2" 電力系統現狀及問題

2.1" 海南電力系統現狀

截至2020年底，海南省發電裝機總容量988萬kW，其中常規水電裝機88萬kW，約占9%;抽水蓄能電站裝機60萬kW，約占6%;煤電裝機324萬kW，占33%;氣電裝機151萬kW，約占15%;核電裝機130萬kW，約占13%;風電裝機29萬kW，約占3%;光伏裝機141萬kW，約占14%;其他電源65萬kW，約占7%。如圖1所示。

2020年，海南全社會用電量為362億kW·h，統調發電量312.5億kW·h，其中煤電、核電、氣電、可再生能源發電量分別為147.3億、95.6億、27.2億和42.4億kW·h，約占統調發電量比重分別為47%、31%、9%和14%。如圖2所示。全社會最大負荷591萬 kW，“十三五”期間年均增速8.0%。

截至2020年底，海南省已建成二回500 kV聯網海底電纜線路與南方電網主網相連，省內主網架已形成“雙回外聯、目字內環”的總體格局。重點城市供電可靠性指標提高到99.95%，電壓合格率99.6%;全省配電網可轉供電率提升至80%，配電自動化覆蓋率提升至90%;110 kV及以下電網覆蓋各市縣，鄉鎮和行政村通電率達100%。

目前，海南省擁有500 kV變電容量150萬 kVA、220 kV變電容量1 131萬 kVA、110 kV變電容量1 212萬 kVA;擁有500 kV輸電線路總長度68 km、220 kV輸電線路總長度4 463 km、110 kV輸電線路總長度4 179 km。

2.2" 海南電力系統存在的問題

電力系統峰谷差較大，電網調峰問題突出。海南省經濟結構中第二產業占比不高，用電負荷穩定的工業用戶比例小，電力系統峰谷差較大，2018年、2019年海南省統調最大峰谷差分別為217.8萬kW、223萬 kW。未來隨著自由貿易港的建設，海南省產業結構將進一步優化，第三產業和居民用電比重不斷上升，電力系統峰谷差將進一步加大。受來水、供氣不足影響，傳統水電、氣電等調峰電源調峰能力受到一定制約，煤電機組需參與深度調峰，系統調峰壓力較大。隨著清潔能源島和新型電力系統的建設，未來省內新能源、核電裝機比重將不斷增高，電力系統將面臨更為嚴峻的調峰壓力。

電源布局與負荷分布不均衡，分區電力交換較大。受海南主導風向（由東向西）的影響和廠址資源建設條件的制約，省內電源主要分布在西部和北部地區，東部及南部地區裝機匱乏，電源布局不均衡。同時，省內各分區負荷分布不均，北部負荷最高，西部、南部次之，東部和中部負荷較低。電源與負荷分布不均衡及集中電源與負荷中心的“錯位”使得省內各分區間的電力交換較大，易引起電壓波動，給電網建設和安全穩定運行造成較大壓力。

電網結構較薄弱，抗災能力較差。海南省高壓電網結構較薄弱，運行風險比較突出，中壓配電網供電半徑較長，城市電纜落地不足，抗極端天氣能力弱，整體網架抵御臺風等自然災害的能力較差。

可再生能源發電面臨諸多因素制約，尚未形成規模。近年來，海南省可再生能源的發展取得了一定成績，但規模仍偏小。海南可用于發展集中式光伏電站的荒山、荒坡等未利用土地面積有限，集中式光伏電站發展緩慢;分布式光伏由于屋頂產權及配套保障措施不完善等多重因素制約，難以大規模推廣;陸上風電發展與沿海岸線資源開發利用相沖突，基本停滯;海上風電受技術水平、地質條件、資源條件勘測和投資能力等因素制約，尚處于前期起步階段;生物質資源開發利用受到資源收集范圍大、資源量小、原料價格波動較大等因素影響，難以規模化利用。

3" 電力系統發展趨勢和對抽水蓄能的需求

3.1" 海南電網電源發展方向

3.1.1" 各類電源建設條件分析

1）燃煤火電。海南省本地產煤數量少、質量低，不能滿足發電用煤需要。燃煤電廠排放的廢氣、廢水對環境影響較大。海南國際旅游島戰略實施后，環保政策更加嚴格，禁止新增煤電裝機。

2）燃氣電站。海南省天然氣資源相對豐富，但天然氣的開采進展緩慢，且已開發的天然氣資源優先用于化工行業。隨著人民生活水平的提高及環保意識的增強，居民生活對天然氣的需求明顯增加。根據規劃，海南省“十四五”期間將大力發展氣電，從經濟性方面分析，盡管燃氣電站建設成本相對較低，但受制于氣源和氣價，其運行維護費和燃料成本較高，與抽水蓄能電站相比，氣電調峰經濟性不具備優勢。

3）水電。海南省水力資源技術可開發容量僅為119萬kW，目前開發利用程度已達74%，剩余部分具備開發條件的水電站主要為農村小水電，分布相對分散，后續開發潛力小。

4）核電。海南省四面環海，沿海地區適宜發展核電，儋州、昌江、萬寧等地的廠址已初步選定。經測算，初選廠址可支撐裝機約1 400～1 700萬kW的核電站建設。

5）風電。海南省風能資源豐富，特別是海上風電發展潛力較大，沿海分布有多個大容量優質風電場，預計資源潛力在3 000萬kW以上。海南省高度重視海上風電發展，目前正積極推動大容量風電場的開發建設。

6）抽水蓄能電站。海南省抽水蓄能電站的資源站點較為豐富，且部分站點成庫條件較優、技術難度較小，具有一定的技術經濟優勢。目前，瓊中抽水蓄能電站已投產發電，后續站點正在積極開展前期工作。為滿足系統調峰填谷、儲能、調頻調相和緊急事故備用等要求，保障電網安全、穩定、經濟運行，滿足建設自由貿易港的高質量電力供應要求，在海南建設一定規模的抽水蓄能電站已成為共識。

7）其他電源。海南省太陽能、潮汐能、地熱能和生物質能等其他新能源資源也較豐富，具有較好的開發潛力。但目前太陽能開發較為分散、發電不穩定;潮汐能、地熱能、生物質等發電裝機容量較小且不具備大規模開發的條件，不宜作為主力電源。

3.1.2" 海南電網電源發展方向

綜合考慮上述海南省能源資源稟賦和各類電源建設條件，在推進實現“碳達峰、碳中和”目標和構建新型電力系統的戰略背景下，海南電網未來電源發展的主要方向為核電、海上風電、氣電和抽水蓄能電站，其中抽水蓄能電站作為主力調節電源，是保障新型電力系統安全穩定運行的關鍵支撐。

3.2" 抽水蓄能電站需求分析

對海南電網開展2030年、2035年水平電力盈虧分析和調峰容量盈虧分析，成果見表1、表2。2030年、2035年電力缺口分別為278萬、504萬kW。2030年水平海南電網開機容量缺額為201萬kW、調峰容量最大缺額265萬kW。2035年水平開機容量缺額84～412萬kW、調峰容量最大缺額742萬kW。

海南未來電量增量主要由新能源補充，新能源可用容量較小。根據海南省各類電源特性，調峰電源以抽水蓄能電站最優。經分析，2030年、2035年水平海南電網需新增抽水蓄能電站規模分別約280萬、500萬 kW（含2030年水平新增）。

4" 海南省建設抽水蓄能電站必要性分析

4.1" 保障海南省經濟發展和電力需求快速增長

海南省經濟結構中用電負荷穩定的工業用戶比例小，電力系統峰谷差較大。隨著自由貿易港、海洋強國、“一帶一路”倡議等的深入推進，海南省經濟將保持平穩較快發展，旅游業、現代服務業、高新技術產業等現代化產業將進一步推動第三產業快速發展，未來海南電網電力容量需求和調峰容量需求將更加迫切，且隨著省內新能源、核電裝機比重的不斷增高，電力系統將面臨更為嚴峻的調峰壓力。

抽水蓄能電站在低谷時抽水蓄能，在高峰時發電，具有雙倍解決系統峰谷差的功能，發展抽水蓄能是緩解電力系統調峰矛盾最為經濟有效的手段，對于保障海南省經濟發展和電力需求快速增長具有重要意義。

4.2" 促進高比例大規模清潔能源消納

在推進實現“碳達峰、碳中和”目標的戰略背景下，未來海南電力系統電源結構更趨清潔化，海上風電、光伏發電、核電等將成為電源發展的主力。根據分析，海南省海上風電開發潛力在3 000萬kW以上，光伏發電可開發容量在500萬kW以上，核電廠址資源也相當豐富。

風力發電、光伏發電具備間歇性、波動性大等特點，加之海南電力系統容量較小，大規模新能源并網可能對電網造成沖擊，需要配套大規模調節電源和儲能設施。抽水蓄能電站是目前最為成熟和最具經濟性的大規模調節電源和儲能設施，其配合新能源運行，可根據負荷對新能源的出力進行跟蹤調節，平抑新能源出力的不均衡性和對電網的不利影響，大大促進新能源的消納。核電是海南電網主力電源之一，適合帶基荷運行，抽水蓄能電站與核電聯合運行，可以保障核電平穩高效運行，提高其經濟性和安全性。因此，發展抽水蓄能電站是適應新能源快速發展的必然選擇，是構建以新能源為主體的新型電力系統的重要支撐。

4.3" 保障新型電力系統安全穩定運行

隨著海南省新型電力系統建設進程不斷加快，新能源、微電網、互動式設備將大量接入，對電力系統的安全穩定性及電力供應的質量提出了更高的要求，需要電網配備更高的靈活性調節電源來進行發、輸、配、變和用的平衡。另外，海南電網結構相對薄弱，抵御臺風等自然災害的能力較差，電網對快速啟動電源和緊急事故備用電源的要求迫切。

抽水蓄能電站具有啟停迅速、跟蹤負荷能力強等特點，可對系統負荷的急劇變化做出快速反應，具備在系統中承擔事故備用、調頻調相、快速負荷調整及黑啟動等任務的良好功能。當發生重大電網事故時，抽水蓄能機組不僅可調相運行，為電網提供電壓支持，而且能在短時間內從任何工況下轉為滿負荷發電，從而防止事故擴大和系統電壓崩潰。因此，發展抽水蓄能對提高電力系統供電質量、保障系統安全穩定運行具有重要作用。

4.4" 帶動地方經濟社會發展

抽水蓄能電站的開發建設將使當地的勞動力資源得到大量利用，增加地方就業機會的同時，還將增加對建筑材料、工程機械、日常生活用品等物資的需求，對工程所在地經濟有較大的拉動作用。電站建成后可有效增加地方政府財政、稅收收入，同時形成一個新的風景點，促進當地旅游發展。電站建設將進一步完善當地交通、供水、供電、通信和文教衛等基礎設施，極大地改善工程所在地的基礎設施和發展條件，提高當地群眾生活質量。因此，發展抽水蓄能對帶動和促進海南省經濟社會全面發展具有重要作用，經濟及社會效益顯著。