助力“碳达峰、碳中和”目标实现加快发展抽水蓄能电站

彭才德

（水电水利规划设计总院，北京市 100120）

1 发展形势

为实现“碳达峰、碳中和”战略目标，可再生能源将成为能源消费增量主体，并逐步走向存量替代，持续推进可再生能源大规模发展是大势所趋。2030年前后碳排放达峰，非化石能源占一次能源消费比重达到25%，可再生能源基本满足能源消费增量；2035年前能源消费总量达峰，可再生能源全面规模化替代化石能源，以新能源为主体的新型电力系统加速构建；2050年可再生能源成为我国能源消费总量主体，可再生能源占一次能源消费比重超过50% ；2060年实现“碳中和”目标[1]。

应对气候变化成为全球共识，占世界经济总量70%的国家已相继明确“碳中和”时间表，能源领域“碳中和”首当其冲。化石能源体系向绿色、低碳能源体系转变的能源变革趋势已经明确，主要国家相继明确能源中长期发展目标，将可再生能源作为能源低碳转型的主导方向。国际能源署等权威机构预测，2050年全球发电量的80%～90%来自可再生能源，风电、光伏发电是发展主力。传统能源企业，包括国际油气巨头纷纷制定碳减排目标，将新能源作为重要发展方向，推动能源清洁、低碳、安全、高效利用。

能源科技创新高度活跃，围绕构建高比例可再生能源体系，新能源技术、分布式发电、储能、氢能、智能电网、电动汽车等成为大国能源竞争热点。

我国实现碳排放达峰到“碳中和”仅有30年左右时间，明显短于欧洲国家的50年，且碳减排总量大（高达100亿t左右），减排压力大、时间紧，以风电、光伏为代表的新能源被寄予厚望；风电、光伏快速步入无补贴甚至低价发展阶段，迎来高速发展新机遇。

新能源持续发展面临着大规模开发、高比例消纳、产业链供应链安全等挑战，电力系统灵活性不足问题凸显；适应新能源电力特性的技术、市场体系以及能源转型过程中协调各方利益的体制机制等亟待建立；电力系统向高比例新能源转型，风、光发电出力波动性、随机性，大规模开发应用对电力安全稳定运行造成影响，需要建设大量灵活调节电源，优化资源配置、提升系统效率，增加整体灵活性；适应新能源大规模发展，电力系统面临着既要保障高效消纳、又要保障电力可靠供应的新挑战。

2030年，风电、太阳能发电总装机容量12亿kW以上[2]。2035年，我国电力系统最大峰谷差超过10亿kW。新能源大规模接入和高效消纳，迫切需要大量灵活调节电源，主要包括存量电源调节性能挖潜，常规电源从以提供电量为主转变为以提供容量效益为主，合理布局经济高效且具有规模效益的储能调节措施，同时加强需求侧管理与响应。

大力发展抽水蓄能电站，是促进新能源大规模发展，实施多能互补，打造安全可靠、经济灵活电力系统的全球共识[3]。截至2019年底，全球抽水蓄能装机容量约为1.5亿kW[4]，占总储能装机容量的94%；有超过100个抽水蓄能电站在建，2亿kW以上的抽水蓄能项目正在开展前期工作。

欧美国家建设了大量以抽水蓄能和燃气电站为主体的灵活、高效、清洁的调节电源，其中，美国、德国、法国、日本、意大利等国家发展较快，抽水蓄能和燃气电站在电力系统中的比例均超过10%。截至2020年底[3]，意大利、美国、日本、德国、法国占比分别达到55.2%、44.3%、32.3%、15.5%、13.1%，其中，抽水蓄能占比分别为6.6%、2.0%、8.0%、2.7%、4.3%。我国油气资源禀赋相对匮乏，燃气调峰电站发展不足，抽水蓄能和燃气电站占比仅6%左右，其中，抽水蓄能占比1.4%，与发达国家相比仍有较大差距，抽水蓄能发展空间较大，构建以新能源为主体的新型电力系统对抽水蓄能发展提出更高要求。

为实现“碳达峰、碳中和”战略目标，我国新能源发展面临新形势、新任务、新要求，机遇前所未有，任务艰巨繁重。为构建以新能源为主体的新型电力系统，加快发展抽水蓄能电站非常必要。

2 新形势下抽水蓄能电站的作用与功能定位

新能源大规模并网要求电力系统需要更多的灵活性调节资源来进行发、输、配、变、用的平衡。电力系统灵活性资源包括电源侧（煤电、气电、水电等）、电网侧（灵活控制技术、互联互济等）、用户侧（需求侧管理与响应）和储能（抽水蓄能、化学储能等）资源。构建以新能源为主体的新型电力系统，提升新能源消纳、应用占比，以满足系统“安全稳定、低碳经济”运行需求为基础，优化资源配置、提升系统效率，增加整体灵活性。

抽水蓄能电站是“构建以新能源为主体的新型电力系统”的关键支撑，主要体现在“安全支撑、有效容量、绿色储能、动态效益、经济高效”等方面。安全支撑：抽水蓄能电站是保障电力系统安全稳定运行的有力手段，并提供系统必要的转动惯量；有效容量：抽水蓄能电站灵活调节、快速反应，为电力系统提供必需容量，在系统高峰负荷或新能源大量缺发时，关键时段发挥有效容量能“顶”的上去；绿色储能：抽水蓄能是规模化、较长时效的绿色储能，在系统负荷低谷或新能源大发弃电时段抽水储能、系统缺电时段发电，实现“电量时移”功能，且全生命周期环境效益明显；动态效益：抽水蓄能为电力系统提供调频、调相、事故备用以及黑启动等辅助服务；经济高效：抽水蓄能是目前技术成熟可靠、最具大规模开发、经济高效的绿色储能手段，具有显著的比较优势。

3 抽水蓄能电站发展基础

截至2020年底[5]，我国已建抽水蓄能电站总装机规模为3149万kW，占发电总装机规模的1.43%，其中，华北、华东、华中、东北、西南电网区域内装机规模分别为547万、1156万、499万、150万、9万kW；在建（核准）规模达到5373万kW，其中，华北、东北、华东、西北、华中电网装机规模分别为1610万、780万、1743万、380万、620万kW。已建、在建规模均居世界首位。

经过几十年的发展[6]，特别是广州、天荒坪、丰宁、阳江、长龙山、敦化等一批具有世界先进水平的抽水蓄能电站的相继建设，电站工程技术水平显著提升，技术上向高水头、大容量机组发展，700m级水头项目推进顺利，30万、35万kW机组技术基本成熟，40万kW级机组推进顺利；完成了海水抽水蓄能普查工作[7]；已基本形成涵盖标准制定、规划设计、工程建设、装备制造、运营维护的全产业链发展体系和专业化发展模式。

本次抽水蓄能中长期规划在全国范围内全面普查并筛选抽水蓄能资源站点1500余个，总装机规模约为16亿kW；规划提出总规模4.2亿kW的重点实施项目和总规模3.05亿kW的规划储备项目，奠定未来中长期发展的资源基础。

为适应抽水蓄能发展，相关电价政策也在不断完善[8]。2021年4月，国家发展改革委印发《关于进一步完善抽水蓄能价格形成机制的意见》（发改价格〔2021〕633号），明确提出“坚持并优化抽水蓄能两部制电价政策”“健全抽水蓄能电站费用分摊疏导方式”等相关内容，对电价形成机制、疏导机制等各方关切的问题都进行了明确的规定，同时强化与电力市场建设发展的衔接，逐步推动抽水蓄能电站进入市场。稳定、可预期的电价机制为抽水蓄能电站的大力发展提供了政策保障。

4 抽水蓄能电站发展与建议

根据抽水蓄能新形势下的定位和发展需求，加快抽水蓄能电站高质量发展，发挥其在构建以新能源为主体的新型电力系统中的综合作用非常必要。

抽水蓄能发展将生态优先贯穿抽水蓄能发展全过程，在做好站点资源保护、提出调整规划重点实施项目、开展项目前期工作、项目开工建设以及运行管理等过程中，严格落实生态环境保护法律法规和相关要求，与生态环境协调发展[3]。推进多规合一，做好与国土空间规划统筹协调，预留发展空间。

统筹电力系统安全稳定运行、高比例可再生能源发展、多能互补综合能源基地建设和大规模远距离输电要求，以系统需求导向深化抽水蓄能合理需求和布局论证。主要包括：统筹考虑每个省电力系统发展需求、新能源并网消纳等因素，确定布局电站的功能定位，满足本省需求；华东、华北、华南等地区考虑区域资源优化配置，结合站点资源条件，在满足本省电力系统需求同时，加强省际间、区域内资源优化配置；华中、华北、华东及广东等主要受端地区考虑区外送电的特点和能力，结合经济社会发展统筹研究抽水蓄能合理配置；西北地区是我国新能源规模化、基地化开发重点区域，目前五省区尚无已建抽水蓄能电站，仅3座（380万kW）在建，未来需结合新能源大规模发展和电力外送需要，加强抽水蓄能布局和建设。

因地制宜开展中小抽水蓄能建设，探索与分布式发电等结合的小微型抽水蓄能技术研发和示范建设，探索推进水电梯级融合改造，鼓励依托常规水电站建设混合式抽水蓄能，探索结合矿坑治理建设抽水蓄能电站[3]。

创新工程建设技术，鼓励和推广新技术、新工艺、新设备和新材料的应用，提高工艺水平，降低工程造价，确保工程安全和质量；增强装备制造能力，坚持自主创新为主，增强机电设备设计制造能力；实现全国抽水蓄能智能综合监测，定期发布监测信息[3]。

建立规划滚动调整机制，对列入本次规划储备项目库中的项目，在落实相关条件、做好与生态保护红线等环境制约因素避让和衔接后，可调整进入重点实施项目库；可根据需要在不同五年计划中前后调整项目[3]。

建议通过市场交易方式或协议方式，合理确定抽水电价和发电电价；完善容量电价实施细则，按照市场经济原则，确定分担费用，明确支付主体和支付方式。开展项目及其容量电价竞争性招标，由项目业主向相关省（区、市）政府提交项目和容量电价竞标申请和方案，省（区、市）政府组织省级能源主管部门以及技术支持单位，编制招标文件，确定选择项目和容量电价的评标标准，通过竞争性比选、优选等方式确定项目和相应的容量电价；或者设置基准电价进行优选。

按照《国家能源局关于鼓励社会资本投资建设水电站的指导意见》，鼓励多元化投资。近年来，非电网企业积极介入项目开发建设。抽水蓄能新价格机制政策的出台，投资主体积极性提高，有利于推进抽水蓄能电站投资主体多元化。建议省级政府尽快制定并出台项目投资主体选择管理办法。同时，鼓励探索抽水蓄能电站开发服务于特定电源，采用一体化开发等模式。

5 结语

我国可再生能源将进入大规模、高比例、市场化发展阶段，将进一步引领能源生产和消费革命的主流方向，发挥能源清洁低碳转型的主导作用，大力发展抽水蓄能，为实现“碳达峰、碳中和”目标提供有力支撑。

水电水利规划设计总院将按照国家能源局的要求，认真做好抽水蓄能电站规划建设的技术论证和技术把关工作，在项目规划、设计、建设、运行全过程中提供更高水平的技术服务，为确保工程建设质量和工程安全提供技术支持。同时，搭建好沟通、交流平台，发挥平台优势，集聚国内外专家团队力量，形成更强的专业技术能力和全方位解决问题的能力；持续做好政策、规划研究和技术、信息服务，竭诚为各级政府、为国内外各开发企业和相关单位提供技术、信息服务。