摘 要:本文回顧了抽水蓄能電站選點規劃標準化工作歷程,從90年代選點規劃工作范圍逐步擴展,一批代表性站點規劃落地,選點規劃思想逐漸成熟,首版標準于2003年編制完成。到2009年全國范圍抽水蓄能電站選點規劃系統性開展,繼22個省(區、市)完成選點工作,第二版標準修訂完成,有效指導了實踐工作。隨著抽水蓄能電站選點規劃的管理流程和技術路線不斷成熟,選點規劃已成為前期工作和開工建設的重要基礎。雙碳目標提出以來,抽水蓄能中長期發展規劃為行業發展帶來新機遇新挑戰,第三版標準修訂工作適時開展,區分功能定位、明確技術要求,積極響應了當前新能源和抽水蓄能行業高質量發展的要求。
關鍵詞:抽水蓄能電站選點規劃,抽水蓄能發展規劃,抽水蓄能電站技術標準體系
DOI編碼:10.3969/j.issn.1002-5944.2024.015.019
0 引 言
抽水蓄能是技術成熟、清潔高效、經濟安全的電力系統優質調節資源,依托山之地形,通過水之勢能與電能的相互轉化,實現抽水、蓄能、發電的循環,具有調峰、填谷、儲能、調頻、調相、事故備用、黑啟動等多種功能。截至2023年底,全國抽水蓄能電站裝機容量5094萬千瓦,占全國電力儲能70%,屬頭部儲能品種。我國抽水蓄能發展也經歷了漸進探索期和雙碳躍升期,自20世紀60 —70年代發展起步、初步探索、試點示范,80—90年代面向問題、重點突破、逐步興起[1]。21世紀的前20年,從點上突破到面上提升,提出了抽水蓄能的系統規劃和頂層設計,并落地實施。近3年錨定雙碳目標以來,開展了為新能源大規模高質量發展保駕護航的中長期發展規劃和優化布局調整。選點規劃作為抽水蓄能行業的起點,全產業鏈的源頭,其標準化工作具有舉足輕重的作用。
1 90年代標準化工作伊始,奠定選點規劃基礎
我國抽水蓄能行業發展起步于上世紀60年代小型化、混合式抽水蓄能電站項目[1]。隨著經濟社會發展,80—90年代部分地區已出現電力負荷增大、峰谷差加劇導致電力供需矛盾突出的局面。面向電網調峰需求,第一批大型抽水蓄能站址選定并獲批開工,代表性站點如廣東廣州、北京十三陵、浙江天荒坪、山東泰安等。早在20世紀90年代關于抽水蓄能電站規劃,就提出幾個關切問題,根據不同電力系統要求,一是,是否需要建設調峰電源;二是,建設何種調峰電源;三是,抽水蓄能電站這一調峰資源的規模和合理布局如何;四是,建設抽水蓄能電站的作用和效益。當時即對抽水蓄能規劃定位具有清晰的認知,首先,抽水蓄能電站本質上是電力系統管理工具之一[2],是對系統中其他電源的補充,不是越多越好,而應從系統需求出發,對電站的規模和布局統籌規劃。第二,不同于河流水電規劃[3]基于水能資源稟賦對河流進行沿線規劃,抽水蓄能規劃是在電網覆蓋或距電網較近的面上選點[4],是一種選點的規劃。
在前期幾十年工作的基礎上,為統一抽水蓄能電站選點規劃編制的原則、程序、工作內容和深度及報告編寫要求,1996年電力工業部《關于下達1996年制定、修訂電力行業標準計劃項目(第一批)的通知》(技綜〔1996〕40號)提出了標準編制的任務。歷經6年多次討論、征求意見,《抽水蓄能電站選點規劃編制規范》(DL/T 5172—2003)于2002年審查通過,2003年1月發布,6月實施。在規范中,針對抽水蓄能規劃“選點”這一特色,編者就強調由于站址是面上尋找,容易遺漏,因此需要廣泛調查、擇優選擇,在給定區域內進行普查。比如華東地區1974年選定蘇南的南大孚站址,1975年發現皖南的響水澗較好,1980年又發現浙北的天荒坪更好[5],因此統籌全局,站址的全面普查尤為重要。首版規范提出“統一規劃、綜合平衡”的原則,幾經修訂貫穿始終。在“建設必要性分析”之后,編排了“站址普查及規劃站址選擇”章節,為后續工作的開展奠定了基礎。
2 21世紀第一個十年與時俱進,關注經濟社會和環境影響
隨著上世紀規劃電站投產運營,發揮作用,抽水蓄能逐漸被公認為是電網調度管理的有力工具。選點規劃范圍也逐步擴展,到20 08年前后中東部大部分地區基本完成了至少一輪抽水蓄能電站選點規劃工作。為了進一步規范和加強抽水蓄能電站建設管理,2009年8月國家能源局在山東泰安召開抽水蓄能電站建設工作座談會,要求按照距負荷中心近、地形地質條件和技術指標優越的原則,以省或區域(電網)為單位,全面系統地開展站址選點工作,篩選一批規模適宜、建設條件優良的抽水蓄能站址[6]。全國范圍抽水蓄能電站選點規劃正式啟動,截至2013年底該項工作基本完成,國家能源局共批復了22個省(區、市)59個站點的抽水蓄能電站選點規劃,總裝機規模7485萬千瓦;備選站點14個,裝機容量1660萬千瓦。
在此期間,根據國家能源局關于下達2009年第一批能源領域行業標準制(修)訂計劃的通知(國能科技〔2009〕163號),對第一版規范進行修訂,并于2013年完成,形成了《抽水蓄能電站選點規劃編制規范》(NB/T 35009—2013)。一是,為了響應抽水蓄能電站開發與經濟社會、生態環境相協調的更高要求,“建設征地移民安置”和“環境保護”單獨成章,并將“水利與動能、工程布置、機電及金屬結構、施工、投資匡算”合并為“工程設計”一章。二是從實施層面細化方法,有效指導了全國范圍大規模工作的開展,從工作層面細化成果,包含了:(1)可能站點。基于地理信息業內分析,采用1:50 0 0 0地形圖,考慮地理位置、相對高差、距高比,部分省(區,市)可能站點數目超過百個。(2)初擬站點。經1:10000地形圖及1:200000區域地質圖復核,根據可能站點的地理位置、地形地質條件,選出初擬站點。(3)普查站點。必須基于現場查勘,考察初擬站點的地理位置、地形、地質、水源、水庫淹沒、環境影響、工程布置及施工等條件,篩選出地理位置好、水源充足、具備成庫條件,不存在制約性環保地質重大問題的資源普查站點。(4)規劃比選站點。在普查成果的基礎上,根據電力系統發展需要,與負荷中心和樞紐變電站距離、距高比、水源水質、工程布置、施工交通等條件,合理避讓環境敏感區域和對象、減少淹沒影響,選擇規劃比選站點。(5)推薦規劃站點。對規劃比選站點進行水文、工程地質、建設征地移民安置、環境保護等建設條件,以及水利與動能、工程布置、機電及金屬結構、施工、投資匡算等工程設計的綜合分析,提出相應規劃水平年的推薦站點和備選站點。根據工作深度逐層遞進,全國范圍推薦規劃站點逐步提出,為后續“十二五”“十三五”行業發展提供了技術支撐。
3 21世紀第二個十年完善流程,技術與管理并重
2013年底,已建成的2151萬千瓦抽水蓄能電站,為保障電力系統安全穩定運行發揮了重要作用。2014年,《國家發展改革委關于促進抽水蓄能電站健康有序發展有關問題的意見》(發改能源〔2014〕2482號)提出,統籌規劃、建管并重、適度加快抽水蓄能電站發展,明確了由國家能源主管部門統一組織開展選點規劃工作,將選點規劃作為各地抽水蓄能電站規劃建設的基本依據;在選點規劃基礎上,結合電力規劃編制,制定全國和各區域抽水蓄能電站五年及中長期發展規劃[7]。2016年1月,為了落實簡政放權、放管結合的要求,認真做好“十三五”抽水蓄能電站規劃建設工作,國家能源局明確項目核準建設必須堅持以規劃為指導,同時啟動了部分省份選點規劃和規劃調整工作。自2016年至2020年,國家能源局先后組織開展了福建等12個省(區)面向2025水平年選點規劃或規劃調整工作,規劃推薦站點22個,裝機容量2970萬千瓦。
2017年3月,為了進一步規范抽水蓄能電站選點規劃工作,明確工作程序和技術要求,適應電力系統和抽水蓄能發展需求,國家能源局印發了《抽水蓄能電站選點規劃技術依據》,提出了“國家主導、統一組織、多方參與、科學決策”的工作原則,要求根據經濟社會發展和電力需求增長,電力系統負荷特性和電源組成,尤其針對有風電太陽能等新能源、核電、區外來電的電力系統,含大規模新能源送出的電力系統,常規水電比重較大的電力系統,位于輸電通道上既是送端又是受端、交直流混合運行的電力系統,需要從保障電網安全穩定經濟運行方面[8],論證抽水蓄能電站建設的必要性。該文件前瞻性極強,即使面向當前新能源大發展、大基地建設的應用場景,也尤具指導性。同時,文件中提出了包含技術需求規模和經濟需求規模的合理需求規模概念,對后續規范修訂具有借鑒意義。
2020年底,抽水蓄能電站裝機容量3149萬千瓦。21世紀的第二個十年,25個省(區、市)完成了選點規劃工作。隨著不斷有抽蓄電站投產運營,為電力系統安全穩定運行和支持新能源消納發揮了較大作用。
4 雙碳目標以來呈現新時代特點,促進新能源高質量開發和消納
在全球應對氣候變化、我國致力實現雙碳目標的大背景下,2020年12月新一輪面向29個省(區、市)的抽水蓄能中長期規劃資源站點普查工作啟動。2021年8月,《抽水蓄能中長期發展規劃(2021—2035年)》[9]正式發布,主要是解決新型電力系統構建、新能源大規模開發利用需求下,抽水蓄能發展規模滯后,資源儲備與發展不匹配等問題。該規劃提出了重點實施項目340個、裝機規模4.21億千瓦,儲備項目247個、裝機規模3.95億千瓦,從普查成果、資源站點角度提出了超過8億千瓦的資源庫。目前看來,對于2035年規模有望超過25億千瓦的間歇性新能源發電,是非常必要的儲能調節資源選擇。2023年4月,《國家能源局綜合司關于進一步做好抽水蓄能規劃建設工作有關事項的通知》(國能綜通新能〔2023〕47號文)[10],提出抽水蓄能規劃建設成效顯著,已進入新發展階段,面向高質量發展。抽水蓄能可為新能源大規模并網,電力系統安全穩定運行提供有效支撐,但是與常規電源不同,其本身并不增加電力供應,應根據新能源發展和電力系統運行需要,科學規劃、合理布局、有序建設。這一觀點可追溯到上世紀90年代的初心。在后續工作部署上,開展需求論證,提出合理需求規模,并區分為本省服務、為區域電網服務、為特定電源服務,動態調整、有序納規,保持適度超前。2023年7月,《申請納入抽水蓄能中長期發展規劃重點實施項目技術要求(暫行)》[11]進一步從水文條件、工程地質問題、環境敏感因素、項目經濟性等方面明確了納規要求。
與此同時,為充分反映新形勢下抽水蓄能電站選點規劃的新要求,根據《國家能源局綜合司關于下達2022年能源領域行業標準制修訂計劃及外文版翻譯計劃的通知》(國能綜通科技〔2022〕96號)的部署,規范修訂及時啟動。新版《抽水蓄能電站選點規劃編制規范》(NB/T 35009—2024)主要從四個方面進行了修訂。
第一,增加抽水蓄能電站選點規劃服務新型電力系統建設和新能源大規模開發的主旨要求。從協調要素上,將新能源開發利用,與生態環境保護、經濟社會發展,視為選點規劃需要重點考慮和銜接的要素。從開發型式上,增加了研究水電梯級融合改造建設混合式抽水蓄能電站,探索礦坑、礦洞、海水抽水蓄能電站的內容。從發展路徑上,提出需要考慮新型儲能與抽水蓄能在發展規模上的互相影響。
第二,重視抽水蓄能的需求規模與布局要求。選點規劃的本質就是確定抽水蓄能電站的規模和布局,本次修訂將第二章名從“建設必要性”修改為“需求規模與布局”,更突出了這一內涵。從需求類型上,需要綜合考慮以電力系統電力電量和調峰容量空間為基礎的“技術需求規模”,和以多方案經濟性比選為基礎的“經濟需求規模”,確定“合理需求規模”。從服務對象上,不僅包含服務省域、區域電網的抽水蓄能電站,而且考慮了能源基地配套建設的抽水蓄能電站。
第三,明確資源站點和規劃比選站點的工作程序和階段成果。資源站點是在普查站點基礎上,進一步復核排查工程制約因素;規劃比選站點是在資源站點基礎上,進一步優選、避讓和考慮多種因素,宜大于規劃水平年新增需求規模1.5倍,后續要開展勘測設計工作,為推薦規劃站點提供基礎。
第四,突出規劃站點成果的可實施性。在推薦站點選擇上,增加考慮了新能源發展規劃、與區外電力電量交換、接入系統條件、輸變電投資、能源基地配套建設的抽水蓄能電站等因素。在規劃實施意見上,需要根據抽水蓄能電站的規模、布局和站點建設條件,提出建設時序;并從實施效果上分析對電價、新能源消納等的影響。
5 結 語
抽水蓄能電站選點規劃標準化工作可追溯到上世紀90年代多省完成選點規劃,一批代表性大型抽水蓄能電站規劃實施,在經驗充分積累的基礎上,1996年首版標準立項,歷時6年多完成,為后續工作奠定了基礎。隨著20 09年全國性抽水蓄能電站選點規劃工作集中開展,標準修訂工作也同步下達。歷時3年多,經歷了全國22個省(區、市)抽水蓄能電站選點規劃的工作實踐,第二版規范細化了工作程序,更加重視選點規劃工作中的生態環境保護、經濟社會發展等問題。隨著雙碳目標提出[12],抽水蓄能中長期規劃為行業發展打開局面,與此同時,面向能源基地配套建設抽水蓄能電站、新增納規等要求,第三版規范修訂完成,加強了需求規模論證,兼顧到服務能源基地建設,更重視規劃實施落地,服務于抽水蓄能和新能源的高質量發展。
參考文獻
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[9]國家能源局.抽水蓄能中長期發展規劃(2021-2035年)[Z].2021.
[10]國家能源局.國家能源局綜合司關于進一步做好抽水蓄能規劃建設工作有關事項的通知[Z].2023.
[11]國家能源局.國家能源局綜合司關于印發《申請納入抽水蓄能中長期發展規劃重點實施項目技術要求(暫行)》的通知[Z].2023.
[12]彭程,彭才德,高潔,等.新時代水電發展展望[J].水力發電,2021,47(8):1-3.
作者簡介
高潔,正高級工程師,主要從事可再生能源規劃和標準化工作。
岳蕾,高級工程師,主要從事新能源和可再生能源標準化工作。
朱方亮,正高級工程師,主要從事可再生能源規劃和標準化工作。
(責任編輯:張瑞洋)