中小型抽水蓄能電站發展現狀及前景分析

摘要：按照我國碳達峰、碳中和發展目標和對于構建新型電力系統的總體要求，電力系統發展迫切需要抽水蓄能電站的合理開發和建設。中小型抽水蓄能電站具有選址布置靈活、生態環境友好、建設周期較短、投資規模較小等特點，是大型電站的重要補充。本文通過分析我國中小型抽水蓄能的發展現狀和功能定位，展望新形勢下發展前景，提出開發思路，為中小型抽蓄項目的開發及建設提供參考。

關鍵詞：中小型抽水蓄能電站；發展

DOI：10.12433/zgkjtz.20240731

目前，積極發展風、光等可再生能源已成為世界各國有效應對氣候變化、實現能源轉型的一致共識，但風電、光伏等可再生能源大規模并網發電對電力系統的靈活性和調節能力提出了更高要求。抽水蓄能工程技術成熟且經濟性較優，是電力系統中具有大規模建設條件的調節電源，綠色低碳，清潔靈活，具有調峰填谷、調頻調相、儲能和緊急事故備用等功能，加快發展抽水蓄能是新時期下高質量開發利用可再生能源的重要保障。截至2022年底，全國抽水蓄能電站投產總裝機規模4679萬kW，在建裝機總規模達1.21億kW。中小型抽水蓄能電站具備水頭要求低、選址靈活、建設周期短及接入便利等優勢，是大型抽水蓄能項目的重要補充，在當前抽水蓄能產業高質量發展時期發揮著重要作用。

一、中小型抽水蓄能電站發展現狀

根據現行行業標準，以裝機規模劃分，中小型抽水蓄能電站是指裝機規模小于300MW的抽蓄電站（含混合式工程），其中裝機容量低于50MW的為小型抽蓄電站。早期，中小型抽水蓄能工程以試驗性建設為主，工程項目以結合已建工程居多，并通過改建或擴建方式降低單位千瓦造價。隨著電力系統互聯和新能源大規模開發利用，中小型蓄能項目難以滿足電力系統需求，規模效益更為突出的大型抽水蓄能電站成為發展主流，中小抽水蓄能電站未能實現大規模發展。2021年8月，國家能源局印發《抽水蓄能中長期發展規劃（2021—2035年）》，《規劃》提出要因地制宜建設中小型蓄能項目，部分中小型抽水蓄能站點納入重點實施項目清單，中小型抽蓄面臨嶄新的發展機遇。截至2022年底，全國已有12座中小型抽水蓄能電站項目建成，總裝機規模85萬kW，占已建總抽水蓄能規模的1.8%。截至2023年6月底，我國在建中小型抽水蓄能電站6座，總裝機規模160.1萬kW，主要分布在湖北和浙江等省。

二、中小型抽水蓄能電站的功能定位

在電力系統中，中小型和大型抽水蓄能電站發揮的功能作用大致相同，主要包括調峰、填谷和儲能等靜態效益功能以及調頻、調相、事故備用和黑啟動等動態效益功能。中小型項目因裝機容量相對較小，綜合考慮系統功能效益和工程開發的經濟型，在大型電網中規模化發展中小型抽水蓄能電站并不具備優勢。同時，中小抽水蓄能電站建設周期較短，能盡早滿足電力系統對儲能的需求，在地方電網、孤立電網、海島電網等局域電網中發揮的作用更為顯著。此外，中小型抽水蓄能電站可以配合新能源電源開發，配套分布式能源供應系統，建立小型骨干支撐電源，促進電力系統多元化發展。中小型抽水蓄能電站主要功能定位如下：

第一，提升局域電網運行靈活性。受自然環境、經濟水平和產業布局差異的影響，各市、縣級區域電網日最小負荷率差別較大，220kV及以下等級電網日內負荷高峰電力需求、低谷基荷發電需求需要通過更高等級電網統籌。合理有序規劃建設一定規模的中小型抽水蓄能站點可有效提高區域電網運行的靈活性，提升局部供電的可靠性，提高電力系統分層、分區的運行能力。

第二，增強集中式發電的友好性。通過爬坡抑制、功率控制等措施，配合集中式風電、太陽能發電等新能源電源布置的中小型蓄能電站可有效提升新能源發電電源的接入能力，減少電力波動。例如，進一步研判風電和光伏的發電特性和出力變化過程，配置具備日調節、周調節等功能的中小型抽水蓄能電站，進一步平滑新能源發電的出力過程，有效解決間歇性問題，進一步提升新能源電源的并網能力和電量利用率。

第三，提高分布式發電的穩定性。中小型抽水蓄能電站與分布式能源有機結合布置，可有效提升分布式電源的功率控制、能量管理和運行穩定性，解決分布式電源可靠性低、電能質量差等問題。同時，中小型抽水蓄能電站配合微電網，通過新能源整和電網功率平衡，建立缺電地區以及島嶼的支撐電源，可有效應對電力短缺或過剩問題，進一步提升電力系統供電模式的多樣性。

第四，保障輸配電及用戶側用能的可靠性。通過在負荷中心附近或在建設大型抽蓄電站條件不具備的地區靈活布置中小型抽蓄電站，可解決輸電線路的容量阻塞和功率流控制問題，有效實現對用電側負荷及電能質量的管理并提高動態穩定性，從而提升輸配電質量和供電可靠性。

三、新形勢下中小型抽水蓄能電站的發展前景

在2021年3月召開的中央財經委員會第九次會議上，習近平總書記提出構建新型電力系統的理念，在新型電力系統中，安全高效是基本前提，清潔低碳是核心目標，清潔能源將逐步轉變為容量和電量主體，風電、光伏發電等新能源占比愈來愈高，源—網—荷端電力電子設備廣泛接入，電力系統展現出“可再生能源高占比、電力電子設備高占比”“供給側隨機性、需求側隨機性”等特征，出力控制、負荷預測、實時平衡及電網安全穩定運行等均面臨新的挑戰。以高比例新能源為主要特點的新型電力系統中，夜間風電高峰、午間光伏高峰與用電早高峰、晚高峰錯位，凈負荷呈現典型的“鴨型曲線”，午間和夜間時段，系統對于儲能需求很大。儲能已逐步成為新型電力系統和新能源發展的剛性需求，而抽水蓄能電站是當前較成熟且經濟的儲能設備。中小型抽水蓄能電站在國家儲能激勵政策引導下，結合電力發展和新能源發展需求，因地制宜布局建設，滿足局部電網靈活調度需求，促進新能源就近就地消納，具有較大的發展空間。

（一）中小型抽水蓄電站能是短期內滿足電力系統儲能需求的必然選擇

目前，壓縮空氣儲能、飛輪儲能、電化學儲能等儲能技術仍處于規模化發展和商業化開發的初期，尚不具備大規模開發條件。大型抽水蓄能電站建設周期較長，通常為8～10年，根據目前大型抽水蓄能電站開發建設情況看，大型電站投產運行預計在2028～2030年，難以滿足近五年電網發展的需求。中小型抽蓄項目工程建設總周期相對于大型抽水蓄能項目較短，約3～5年，近期開工項目預計可于“十四五”末、“十五五”初建成投產，早于其他大型抽水蓄能電站投產年份，可盡快填補電網調峰缺口，保障電網安全穩定運行。

（二）中小型抽水蓄能電站是新能源大規模發展的關鍵支撐

目前，我國已提出在2030年前風電光伏等新能源裝機容量達到12億kW及以上的發展目標，新能源大規模開發是大勢所趨，中小型抽水蓄能是新能源大規模發展的關鍵支撐。一方面，在電源側，中小型抽水蓄能電站與集中式開發的風電、光伏協同調度運行，可有效平滑風力發電、光伏發電出力，提高線路利用效率、提升出力與負荷的匹配度，支撐流域可再生能源一體化基地等新能源電源基地開發。另一方面，在電網側，我國積極推進分布式風電、光伏開發，隨著千家萬戶沐光行動、千鄉萬村馭風行動的有序推進，分布式新能源大量接入當地電網，布局一定規模的中小型抽水蓄能電站以配合分布式電源運行，可以平抑新能源電源出力的隨機波動性，促進地區可再生能源就近消納。

（三）中小型抽水蓄能電站開發是促進經濟增長的有效途徑

近年來，穩增長和穩就業形勢面臨新的挑戰。國務院于2022年印發《關于印發扎實穩住經濟一攬子政策措施的通知》中提出“穩定并擴大民間投資”“抓緊實施一批能源項目”“降低市場主體用水用電用網等成本”等一系列措施。中小型抽水蓄能電站靜態總投資基本在30億元以下，可適應更多開發主體投資運營，投資及運營模式更加靈活，是促進地方經濟社會發展的有效途徑。

四、中小型抽水蓄能電站開發思路

按照“需求導向、因地制宜、經濟合理”的原則，中小型抽水蓄能電站開發需綜合站點建設條件、系統需求、市場承受能力等因素，根據在電力系統中的功能定位，經區域內站點技術經濟綜合比較選擇確定。

第一，對于配合集中式新能源電站開發的中小型抽水蓄能電站，建議布置在新能源資源具備集中開發條件，土地資源優勢較好，消納市場明確，抽水蓄能電站需求規模空間較大、遠距離輸送電力的區域，例如，西北地區大型抽水蓄能站點資源條件相對較差，新能源發展迅速，且大規模外送基地眾多，電力市場體量小，經濟承受能力較低。

第二，對于保證用戶側的終端用能和保障輸配電可靠性的中小型抽水蓄能電站，各省區內廣泛分布規模較小的獨立電網，可充分利用已有資源，開展技術和經濟比較，并對其優勢充分論證后，合理布局部分中小型抽水蓄能項目，以實現分層次的調度運行。

第三，對于短期內無法與電力基礎設施有效連接，且系統結構具有較突出的矛盾，已嚴重影響系統安全運行的微電網、孤立電網或海島電網等的區域，可根據實際情況分析研究，合理配置中小型抽水蓄能電站。

五、結語

在“雙碳”目標引領下，在加速能源向綠色低碳轉型的新形勢下，我國電力行業進入了構建新型電力系統的發展階段，新能源大規模高比例發展將使電力系統面臨一系列新問題、新挑戰。抽水蓄能是目前成熟且經濟的儲能電源，與新能源和火電等電源配合效果較好，對實現未來大規模、高比例新能源發展以及保障電力系統穩定安全經濟運行具有不可替代的作用。對于位于負荷中心周邊但不具備開發建設大型抽水蓄能電站條件的地區、新能源資源總量不大且相對集中的地區以及邊遠孤網及局域網地區，科學有序、因地制宜規劃建設中小型抽水蓄能，對滿足電力需求、保障系統運行安全及促進新能源發展具有舉足輕重的作用。

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作者簡介：喬蘇杰（1991），男，北京市人，碩士研究生，注冊咨詢工程師（投資），從事可再生能源規劃咨詢工作。