中國抽水蓄能技術已躋身世界一流水平

當前，中國正著力構建清潔低碳、安全高效的新型能源體系。隨著風、光等新能源裝機規模和發電量比例的不斷上升，其波動性、間歇性與電網安全之間的矛盾也日益凸顯。

“針對風電、光伏發電等新能源間歇性、波動性和分散性問題，電力系統對調節電源的需求更加迫切。在諸多調節電源和儲能品種之中，抽水蓄能技術憑借成熟、壽命期長、綠色環保等，迎來發展新機遇。”5月20日，在國際大壩委員會第28屆大會暨第93屆年會抽水蓄能電站發展與展望專題研討會上，中國工程院院士、中國電建首席科學家張宗亮介紹道，“作為當前最成熟、規模效益最顯著的大規模儲能方式，抽水蓄能電站是構建新型電力系統的核心支撐，對可再生能源發展發揮著重要作用。”

電力系統的“壓艙石”

《抽水蓄能中長期發展規劃（2021—2035年）》明確，到2025年，抽水蓄能投產總規模6200萬千瓦以上；到2030年，投產總規模1.2億千瓦左右；到2035年，形成滿足新能源高比例大規模發展的抽水蓄能現代化產業，全國抽水蓄能投產規模達到3億千瓦左右。

“從裝機容量11MW的中國首座抽水蓄能電站——崗南抽水蓄能電站，到裝機容量3600MW的全球最大抽水蓄能電站——豐寧抽水蓄能電站，中國抽水蓄能技術已躋身世界一流水平。”中國電建集團北京勘測設計研究院有限公司（以下簡稱“北京院”）黨委書記、董事長朱國金說。

朱國金表示，抽水蓄能是目前技術成熟可靠、最具大規模開發條件、經濟高效的綠色儲能手段，抽蓄與風光等新能源聯合運行，能有效降低基地發電側的棄風和棄光率，維持電網穩定運行。

從技術特性上來看，抽水蓄能、新能源與新型儲能之間存在多維度互補關系。“所謂多能互補本質上是通過技術融合、模式創新、統籌優化，構建‘新能源+長時穩基荷+短時快響應’的立體調節體系，在技術融合方面構建多時間尺度的調節能力：短時響應通過飛輪、鋰電、液流等功率型新型儲能承擔秒級調頻，平抑風光出力波動：中時平衡通過抽水蓄能+壓縮空氣儲能聯合運行，解決日內負荷峰谷差；氫儲能或重力儲能具有季節性調節能力，能夠發揮一定的長時保障作用。”中國電建集團北京勘測設計研究院有限公司總工程師王可解釋道。

與會專家普遍認為，隨著新能源產業跨越式發展與新型電力系統構建進程提速，儲能作為關鍵調節性電源迎來重大發展機遇。“抽水蓄能+新型儲能”協同發展模式將成為儲能行業高質量發展的重要方向。據了解，該模式通過深度挖掘兩類儲能技術體系的互補特性，系統性提升多能互補協同效能，可為構建清潔低碳、安全可控、高效互動的新型能源體系提供戰略性支撐。

“單一維度的技術創新已經無法滿足新型電力系統的需求，必須建立跨領域的協同創新機制，實現多學科的交叉融合，推動電力市場機制改革與工程技術創新的協同促進。”中國電建集團北京勘測設計研究院有限公司黨委副書記、總經理楊曉輝說，推動抽水蓄能與新型儲能融合發展，是能源系統向低碳化轉型的必然選擇，也是重塑能源治理格局的新路徑。這一融合的本質，在于突破傳統儲能模式的約束，通過多維度儲能技術協同，實現電力系統從“單一調節”向“全譜域響應”的躍遷。

作為電力系統的“壓艙石”，抽水蓄能承擔著基礎性、戰略性的調節任務，“抽水蓄能與新型儲能在新型電力系統中形成長時+短時、集中+分布的多層次儲能體系，共同支撐高比例新能源的穩定運行和高效消納。隨著技術進步和市場機制的不斷完善，兩者的協同將更加緊密。”朱國金表示。

統籌技術融合與模式創新，是破解多能互補系統性挑戰的必由之路。“未來，通過深化抽蓄+新能源+新型儲能的立體耦合，將為新型電力系統提供兼具經濟性與可靠性的解決方案。”王可說。

此外，在“雙碳”目標下，電源轉型路徑整體呈現出清潔化發展的態勢，“抽水蓄能由傳統保障電網安全穩定運行向能源電力、經濟社會多領域綜合效益發揮轉變，抽水蓄能電站將在規模化拉動經濟發展和促進鄉村振興等方面發揮重要作用。”張宗亮說。

朱國金同時表示，政策支持是推動抽水蓄能產業健康發展的重要因素。當前，行業發展亟須在電價機制、審批流程、標準規范等方面獲得更有力的政策保障，從而持續營造良好的發展環境，推動抽水蓄能業務高質量發展。

突破“新技術”，構建“抽水蓄能+”多元儲能矩陣

豐寧抽水蓄能電站裝機3600MW，是世界上最大的抽水蓄能電站，被譽為世界最大的“充電寶”和抽蓄領域的“百科全書”。它的單體地下廠房規模世界第一，洞室群規模世界第一。地下洞室工程地質條件復雜，北京院通過對地下洞室群圍巖變形機理、破壞規律、巖錨梁錨桿受力特性及支護時機等進行深入研究，提出了相應的加固措施，系統性攻克了復雜地質條件下超大型地下洞室群變形控制技術問題。

遼寧清源抽水蓄能電站則聚焦嚴寒地區水庫冰情防控這一世界性難題，建立了水庫冰情數學模型，揭示了嚴寒地區水庫冰情生長消融演變規律，首創了考慮機組運行影響的最大冰厚和冰凍庫容計算方法，提出了水庫防冰害對策措施，研發了可壓縮型止水結構、低溫高塑性有機硅密封填料及氟改性聚氨酯防冰拔材料，構建了適應嚴寒地區的鋼筋混凝土面板防滲設計體系。

“‘十四五’期間，我國新型儲能技術百花齊放，進入了多元化的高速發展時期，技術路線上覆蓋了功率型、能量型、短時、長時等多種技術品類。”朱國金介紹道。

我國抽水蓄能技術的發展可以追溯到20世紀60年代，從1968年我國第一座抽水蓄能電站——崗南抽水蓄能電站建設開始，經歷了幾十年的工程實踐與技術沉淀。

“未來5到10年，我國抽水蓄能行業將迎來規模化、智能化和市場化發展的關鍵階段。”朱國金告訴《中國報道》記者，在“雙碳”目標和新型電力系統建設推動下，裝機容量將保持年均15%以上的高速增長，預計到2030年將突破1.2億千瓦。技術迭代將聚焦大容量機組、超高水頭、變速機組、智能化運維體系構建，數字孿生、AI調度算法等技術應用，將提升電站綜合效率至80%以上。機組設備國產化率可能從當前90%提升至100%，徹底突破核心控制系統“卡脖子”環節。

國際水電協會副首席執行官巴勃羅·瓦爾韋德認為，人工智能正在推動抽水蓄能行業從“體驗驅動”向“數據智能”轉型，通過全過程的智能重構，在效率、成本、安全保障等方面實現了全面突破，未來將進一步向無人化、環保化、全球化方向發展。

在抽水蓄能產業發展進程中，中國電建可謂以重大工程實踐鑄就行業典范。“我們愿同各位專家一道，共同探索破解發展難題。”中國電建黨委副書記、總經理王斌在會議致辭中表示，錨定“新定位”，強化抽水蓄能電站與風光基地、特高壓通道的協同規劃，深度融入新型電力系統；突破“新技術”，聚焦復雜地質、超高水頭難題和前沿領域攻關，以技術創新與模式創新驅動行業發展，推動“新融合”，構建“抽水蓄能+”多元儲能矩陣，助力全球能源綠色發展。

與新型儲能技術協同發展，支撐全球綠色能源轉型

在全球能源結構加速向可再生能源轉型的背景下，風電、光伏裝機規模持續上升，2023年全球可再生能源新增裝機占比達到86%。國際能源署預測，到2025年抽水蓄能等儲能技術將承擔全球35%的電網調節需求，市場規模突破4800億元，而2050年儲能需求將激增至當前數十倍。

數據顯示，中國作為全球最大抽水蓄能市場，截至2024年底裝機容量達5869萬千瓦，占全球總量的30%以上，連續8年穩居世界第一。國內規劃到2030年裝機達1.2億千瓦，年均增速15%，遠超全球3.7%的平均水平。

據了解，抽水蓄能憑借80%以上的能量轉化效率、50年以上超長使用年限，以及單站百萬千瓦級的調節能力，仍然是當前最經濟的大規模儲能方案。它的度電成本僅是電化學儲能的1/3至1/2，且能提供調頻調相、事故備用及黑啟動等輔助服務功能。

抽水蓄能行業是否已經具備了“走出去”的潛力？在國際市場競爭中，該行業有哪些機遇和壁壘？“目前，中國已掌握700米級超高水頭機組國產化技術，并已實現400MW級變速抽蓄機組技術攻關，包括常規水電、抽水蓄能、新型儲能在內的電力系統靈活調節資源和儲能設施，都將迎來良好的發展機遇和廣闊的增長空間。”朱國金告訴《中國報道》記者，然而，抽水蓄能技術在國際化發展進程中還是面臨很多現實挑戰。

在他看來，第一，國標與歐美標準的差異和國產設備國際市場認可度限制，構成了顯著的市場準入壁壘。第二，各國不斷強化的本地化率要求和地緣政治動蕩為跨國合作增添了不確定性。第三，新興市場抽水蓄能電價機制不健全、投資回收期較長等，阻礙了抽蓄行業盈利模式的發展。第四，生態環境影響評估也逐漸成為項目推進的關鍵制約因素。這些多維度的挑戰需要我們通過技術創新、國際合作和政策協調等方式系統性地突破。

“未來，抽水蓄能將從‘電力配角’升級為‘能源轉型基石’。”朱國金說，隨著中國技術標準向“一帶一路”國家輸出，通過中東歐調節電源缺口、東南亞新能源配套需求、非洲電網升級三大增量市場，抽水蓄能將與新型儲能技術協同發展，共同支撐全球綠色能源轉型。

國際大壩委員會主席米歇爾·利諾認為，當前我們正處在前所未有的重要階段，不確定性加劇，同時面臨氣候變化危機，人口持續增加，生活標準不斷提高，需要進一步提高蓄水能力。應對挑戰，必須在全球范圍內齊心協力采取前所未有的措施，向低碳經濟和低碳生活方式轉型。應建設新的大壩和水庫，扭轉人均蓄水量下降趨勢，并加快水電發展速度，大力發展抽水蓄能，促進可再生能源大規模并網。

據了解，截至目前，國際大壩委員會已發布三個世界宣言：第一個是2008年發布的《世界宣言：非洲能源與大壩可持續發展》；第二個是2012年發布的《世界宣言：儲水設施與可持續發展》；第三個是2019年發布的《世界宣言：大壩安全》。