抽水蓄能发展与技术应用综述

林铭山

（国网新源控股有限公司，北京市 100761）

0 引言

抽水蓄能电站作为坚强智能电网的重要组成部分，主要承担调峰填谷、调频调相、事故备用和黑启动等辅助服务功能。抽水蓄能技术自诞生以来，经过130多年的发展，已成为现代电力系统内技术成熟、使用经济、清洁高效的优质调节手段。目前，全球抽水蓄能装机容量约1.5亿kW，中国、日本和美国装机规模位于前三位，拥有全球50%以上的市场份额。伴随全球能源结构转型和能源消费革命，抽水蓄能电站在保障大电网安全、提供系统灵活调节和促进新能源发展方面发挥越来越重要的作用。

1 我国抽水蓄能发展历程

我国抽水蓄能电站建设起步较晚，伴随经济社会发展不同阶段，电站功能不断拓展和完善。抽水蓄能产业用50年的时间实现了从起步、完善到蓬勃发展的历史性跨越。

产业起步期（1968～1983年）：1968年，河北省岗南混合式抽水蓄能电站在华北电网投入商业运营，承担电网调峰和储能调节功能，拉开了我国抽水蓄能电站建设的序幕。

探索发展期（1984～2003年）：20世纪80年代中后期，我国经济社会快速发展，电力供需和电网调峰矛盾突出。以1984年潘家口电站开工建设为标志，我国抽水蓄能建设进入探索发展期，也是抽水蓄能发展第一个建设高峰期。到2003年底，潘家口、广州、十三陵和天荒坪等4座大型抽水蓄能电站建成投运，泰山、琅琊山和宜兴等5座电站开工建设，抽水蓄能发展理论探索逐渐深入，工程建设实践经验不断丰富，奠定了我国抽水蓄能完善发展的基础。

完善发展期（2004～2014年）：以2004年明确电网企业为主的建设管理体制为标志，我国抽水蓄能建设进入完善发展期。经过10年的发展，到2014年底，我国抽水蓄能产业规模跃居世界第三，发展规划、产业政策和技术标准基本完善，设备制造实现完全国产化，抽水蓄能产业呈现健康有序发展的良好局面。

蓬勃发展期（2015年以来）：2015年以来，以国家完善抽水蓄能投资体制、建设目标和“十三五”重点建设项目规划为标志，我国抽水蓄能建设进入蓬勃发展期。2015～2017年，全国新开工22座抽水蓄能电站，开工容量3085万kW，建成投产抽水蓄能机组22台，共658万kW。“十三五”后期和“十四五”期间，抽水蓄能发展仍然面临刚性需求。

截至2017年底，全国抽水蓄能运行装机容量2869万kW、在建容量3835万kW，运行和在建规模均居世界第一。抽水蓄能发展适应了我国大电网安全稳定和新能源发展的需要，同时也为世界抽水蓄能行业发展提供了良好的借鉴。

2 新源公司积极推动抽水蓄能发展与技术应用

新源公司是国家电网公司控股管理的调峰调频电源专业运营公司，主要负责开发建设和经营管理国家电网公司经营区域内的抽水蓄能电站和常规水电站。按照国家电网公司决策部署，新源公司坚持安全健康发展理念，与抽水蓄能规划设计、工程建设、设备制造和调度运行等单位一道，积极探索抽水蓄能电站的价值和定位，配合国家开展抽水蓄能发展规划和政策研究，积极推进行业标准建设和设备国产化应用，一起促进了抽水蓄能产业健康有序发展。

2.1 开展产业规划和发展政策研究，探索电站运营规律，共同推进抽水蓄能有序发展

2.1.1 推动产业规划出台

按照国家能源局统一部署，从2008年开始，新源公司推动开展抽水蓄能选点规划工作，积极配合水规总院和地方政府开展站点普查和论证。截至2014年底，22个省（市、自治区）抽水蓄能选点规划得到国家批复，为抽水蓄能行业发展提供了充足的资源储备。2016年，国家启动部分省份规划调整工作，新源公司认真组织研究各区域抽水蓄能合理需求、建设时序和资源条件，全力配合规划调整，取得了积极进展。

2.1.2 深化抽水蓄能规划理论研究

结合我国电力系统规模大、新能源发展快、特高压远距离输电、强直弱交等新特征，认真配合开展抽水蓄能功能定位、抽水蓄能柔性技术、混合式开发、核（新能源）蓄联合开发、变速机组应用、海水抽水蓄能和新型储能技术等课题研究，配合国调开展电网调峰调频与抽水蓄能布局优化专题研究，不断丰富和发展抽水蓄能规划理论，主动适应我国电力发展新形势、新要求。

2.1.3 推动产业政策完善

新源公司积极配合国家发展改革委能源研究所、中咨公司、水规总院和有关高校，深入研究抽水蓄能开发建设、价格机制和调度运营规律，积极建言献策，为国家出台抽水蓄能投资体制、价格机制和运行监管等政策提供理论和实践支撑，推动抽水蓄能行业政策持续完善，发展环境持续优化。

2.2 推进先进技术应用，适应大规模建设需要

2.2.1 创新基建管控模式，提升业主管理能力

近年来，新源公司建设规模逐年增大，基建管控面临挑战。统筹规划设计、工程施工和设备制造标准，不断探索建立了安全、质量、进度、技经、技术和综合管理“5+1”基建专业管控模式。加强对主机设备安装、洞室开挖、混凝土施工、电缆桥架等施工质量关键环节（工艺）控制，组织制订72项标准施工工艺、9项细部工艺和3项二次工艺标准；积极开展抽水蓄能EPC总承包试点；构建以基建管理信息系统（MIS）和“五系统一中心”为基础、安全质量移动巡检APP等18个模块为核心的基建智能管控系统。经过不断探索和实践，形成了以基建管理纲要为总则、工程建设总体策划为引领、基建管控一体化管理手册为手段、工程建设技术标准为支撑、基建组织体系、队伍体系和监督体系为保证的基建管控体系。

2.2.2 加大先进施工技术应用，打造精品工程

组织工程设计和施工单位，充分利用抽水蓄能专业化管理平台，推动先进施工技术应用。先后在斜井施工中，成功应用定向钻先导孔施工技术、大口径反井钻机斜井施工技术；在大坝填筑中应用无人驾驶振动碾施工技术；在岩石边坡开挖中采用无爆破切割技术；在输水系统压力钢管安装过程中采用自动焊接技术，将数字化控制与焊接技术结合，实现远程控制与调节等，这些先进施工技术应用，促进了抽水蓄能工程建设安全防控水平提升，打造了高质量精品建设工程。

新源公司成立以来，先后开工建设26座抽水蓄能电站，累计建设容量3625万kW，建成投产13座电站，新投产机组容量1450万kW，泰山等3座电站获得中国建设工程鲁班奖，响水涧等4座电站获得国家优质工程奖，仙游电站在抽水蓄能行业首次获得国家优质工程金奖，宜兴电站获得国家改革开放35年百项经典工程。

2.3 推进运维管理创新，挖掘机组市场价值

截至2017年底，新源公司运行抽水蓄能电站20家，装机容量1907万kW，占全国抽水蓄能容量66%。运行电站分布在全国14个省（市），运检技术人员平均不足0.5人/万kW，为此，新源公司积极推进运维管理创新，探索了一条适合抽水蓄能电站特点的运检模式。

2.3.1 开发水电（抽水蓄能）生产管理系统

结合水电（抽水蓄能）设备特点和运行检修需求，推广机组标准化检修，研究制定1078个公司级日常运维标项、1483个技术监督标项和201条重点反措要点，编制检修“两册一书”规范和验收大纲，通过开发生产管理系统，规范固化电站值守、操作、运维、检修和技术监督等流程；通过电站生产信息横向集成、专业管理纵向贯通、运维技术共通共享，实现对电站风险、隐患和反措等生产管理的有效管控。

2.3.2 推行电站运维一体化管理

结合抽水蓄能设备自动控制水平和技术人员状况，打破传统运行和维护人员业务分离模式，探索建立了电站生产组织机构、运检业务体系、业务运转方式、安全风险管控、岗位培训和班组建设的运维一体化管控体系。实施运维人员定期业务轮换，培养具备全能资质运维人员。运维一体化管理首先在琅琊山电站试点实施，现已推广至所有抽水蓄能电站。通过创新电站生产管理，提升运维人员综合业务能力，拓宽运维人员职业发展通道，提高设备运行检修管理水平，企业安全生产局面保持稳定。

2.3.3 充分挖掘蓄能机组市场价值

通过电站运维一体化、检修作业标准化、状态评价专业化和运检管理精益化的生产管控体系建设，积极配合电网调度开展频率紧急协调控制系统新功能试验，机组服务能力不断提升。2016年和2017年，新源公司抽水蓄能机组发电启动59795次，发电启动成功率99.83%，顶峰发电486亿kWh时，机组抽水启动43853次，抽水启动成功率99.61%，先后承担各类重要保电任务350余次，各电站积极响应新能源消纳、系统电压调节和支援系统事故处理等需求，发挥保障电网安全稳定、促进清洁能源消纳和系统经济运行的重要作用，行业市场价值逐步彰显。

2.4 推动关键领域技术研究，完善产业技术标准，支撑抽水蓄能行业健康发展

2.4.1 推动设备国产化

按照国家有关部委部署，新源公司会同哈电、东电、南瑞和相关设计单位联合攻关，历时十年，大型抽水蓄能机组关键技术取得突破，以安徽响水涧、福建仙游和浙江仙居电站投产为标志，我国完全具备了大型抽水蓄能发电设备自主设计、自主制造和自主安装调试运营能力，有力支撑了抽水蓄能产业快速发展。

2.4.2 推动工程建设“三通一标”

新源公司在行业内首次制定抽水蓄能电站通用设计（11个分册）、通用设备（8个分册）、通用造价和标准施工工艺示范手册，组织制定72项工程建设一体化管理手册，规范工程建设准备、安全和质量等管理流程，更好地支撑抽水蓄能工程建设。开展“数字化智能型”电站顶层设计，制定并出台《数字化智能型抽水蓄能电站建设规划（2018～2030）》，积极推进抽水蓄能电站融入大数据、信息通信和人工智能等现代技术发展。

2.4.3 完善行业技术标准

注重抽水蓄能规划建设和运行检修技术总结，及时制定技术标准体系，并定期更新和升级。新源公司联合有关单位制定修订抽水蓄能国家标准20项、电力行业标准39项、国网公司企业技术标准35项、新源公司企业技术标准88项，基本实现了抽水蓄能业务全覆盖。2017年4月，中电联抽水蓄能标准化技术委员会成立，标志着抽水蓄能标准化建设迈出新步伐，将对推动抽水蓄能产业技术标准发展方面发挥重要作用。

3 把握我国抽水蓄能发展新形势，携手推动抽水蓄能产业新发展

我国社会发展迈入新时代，社会主要矛盾发生变化，经济增长由高速度向高质量发展转变，能源结构调整加速，特别是风电、太阳能大规模接入电网，系统对抽水蓄能等灵活性调节需求愈加突显。目前，我国抽水蓄能发展需求已由单纯总量不足向总量不足与布局优化并存转变。抽水蓄能发展新环境，需要及时分析发展新形势，积极推动产业技术创新，共同营造良好发展环境。

3.1 深化抽水蓄能电站功能定位研究

电站功能定位是抽水蓄能产业发展的核心，也是完善投资体制、价格机制和运营监管等政策的前提。抽水蓄能技术诞生在西方发达国家，最初功能主要是为系统提供调峰填谷和安全保障服务，后来逐渐参与电力市场化运营。

经过50年发展，抽水蓄能功能仍然主要定位于为系统提供调峰填谷、调频调相、事故备用和黑启动等传统功能。随着我国电力系统规模扩大、电力供需矛盾转化、新能源快速发展、跨区电能交换规模增加和电力市场逐渐完善，需要及时深化研究新形势下抽水蓄能电站功能定位。特别是对电网之间供需平衡、电源结构、负荷特征和网间电能交换等系统性差异，需要进行系统和综合评判，不断完善抽水蓄能发展理论。

3.2 深入研究抽水蓄能规划优化

随着特高压和各级电网建设不断加快，抽水蓄能电站已成为全国大电网的有机组成部分，抽水蓄能规模快速增加，在更大范围内灵活调剂成为必然，为此，需要突破局部利益藩篱，合理确定电站服务范围。其次，从系统整体需求出发，科学分析系统内现有调峰资源技术经济和环保特点，比较不同资源组合对系统综合影响，寻求规划期内各阶段调峰电源建设和运营优化方案。同时，结合电力市场化改革，抽蓄规划在考虑选址位置、水源条件、地形地质条件、水头和距高比等传统技术因素基础上，加强投资收益途径、地区经济承受能力和环境承载容量约束分析，确保项目建设协调发展。

3.3 深化抽水蓄能投资收益机制完善研究

随着电力市场化改革的推进，形成以市场起决定性作用的抽水蓄能电站运营机制是大势所趋。在抽水蓄能电站大规模建设、多方投资参与发展态势下，投资收益将逐步成为关注的焦点。按照“鼓励正常投资行为、抑制投机投资行为和市场公平”为基础、遵循“谁受益、谁负担”的原则，统筹推进抽水蓄能功能定位、规划规模、建设节奏和投资收益理论研究，完善抽水蓄能发展新阶段产业政策和措施，更好地服务电力系统安全和清洁能源发展。

4 结束语

党的十九大做出了推进能源生产和消费革命，构建清洁低碳、安全高效的能源体系的重大部署，抽水蓄能电站作为我国能源体系的重要组成部分，在服务清洁能源发展、推进坚强智能电网建设、保障系统安全稳定运行、促进系统节能减排等方面承担着重要使命。

面向未来，新源公司将以习近平新时代中国特色社会主义思想为指引，贯彻国家电网公司党组决策部署，围绕服务坚强智能电网和“能源互联网企业”建设，紧紧抓住我国抽水蓄能发展战略机遇，秉承安全健康发展理念，以建设“美丽电站、幸福新源”为愿景，坚持“两型两化”（数字化智能型电站、信息化智慧型企业）的战略总路径，积极推进互联网、人工智能、现代通信技术与抽水蓄能电站深度融合，推动传统电站向智能型电站、传统企业向智慧型企业转型升级，着力建设国际一流的调峰调频电源专业运营公司，为建设坚强智能电网，构建清洁低碳、安全高效的能源体系，服务地方经济社会发展做出应有的贡献。

林铭山（1963—），男，教授级高级工程师，现任国网新源控股有限公司董事长、党委书记，长期从事抽水蓄能电站开发建设、生产运行和经营管理等管理和研究工作。