“双碳”目标下陕西省抽水蓄能电站发展优势与困境研究

［摘 要］抽水蓄能电站具有调峰、填谷、储能等多种功能，是建设新型能源体系、实现“双碳”目标的重要支撑。文章以陕西省为研究对象，聚焦未来抽水蓄能电站的发展需求，分析“双碳”目标实施给抽水蓄能电站建设带来的发展优势及目前建设存在的困境，并有针对性地提出抽水蓄能电站未来绿色低碳发展的对策建议，以供参考。

［关键词］“双碳”目标；发展优势；发展困境；抽水蓄能电站；陕西省

doi：10.3969/j.issn.1673 - 0194.2024.18.045

［中图分类号］F273 ［文献标识码］A ［文章编号］1673-0194（2024）18-0-03

0 引 言

我国已将碳达峰和碳中和纳入生态文明建设整体布局，在能源消费领域和电力行业严格管控煤电项目与煤炭消费的增长，迈向以绿色为底色的高质量发展之路。国家能源局发布的《抽水蓄能中长期发展规划（2021—2035年）》［1］提出，到2035年，要形成满足新能源高比例大规模发展需求的技术先进、管理优质、国际竞争力强的抽水蓄能现代化产业，培育形成一批抽水蓄能大型骨干企业［2］。抽水蓄能是保障能源安全和促进能源结构转型的重要路径，也是实现“双碳”目标、构建以新能源为主体的新型电力系统的关键支撑。在强劲的新型电力系统市场需求和低碳高质量发展政策的刺激下，我国抽水蓄能电站建设进入了“黄金期”。

1 陕西省抽水蓄能电站的发展需求

陕西省南北狭长、东西宽，地势呈南北高、中间低，涵盖平原、高原、山地和盆地等地形，总面积约20.56万km2，年平均气温9～16℃。全省常住人口为3 956万人，全年生产总值为32 772.68亿元，人均生产总值为82 864元。水力资源理论蕴藏量为

12 769 MW，技术可开发装机容量为6 624 MW，年发电量为222.16亿kW·h，水能资源主要分布在黄河流域的黄河北干流和秦岭以南的汉江流域，其中黄河流域水力资源理论蕴藏量平均功率为5 656 MW，占全省总量的44.3%；长江流域理论蕴藏量平均功率为

7 113 MW，占全省总量的55.7%。

陕西电网以火电为主，水火并济，是西北电网的重要组成部分。截至2022年年底，陕西电网全口径装机容量为81 400 MW，其中水电3 800 MW、火电

50 800 MW、风电11 640 MW、光伏15 160 MW，所占比例分别为4.7%、62.4%、14.3%、18.6%；全社会用电量达到2 377亿kW·h，最高发电负荷为

39 760 MW。

国家能源局下发的《关于征求2021年可再生能源电力消纳责任权重和2022—2030年预期目标建议的函》提出，2023年，陕西省可再生能源电力总量消纳责任权重预期目标建议为40%，可再生能源电力非水电消纳责任权重预期目标建议为28.2%。为实现“双碳”目标，陕西电网将迎来风电、光伏发电等新能源的高速发展，由于新能源出力具有随机性、波动性、间歇性，大规模高比例新能源并网后，短时间内发电出力变化较大，对电力系统有功功率平衡及频率稳定产生影响，因此需要电力系统提供更强的调峰能力。同时，随着电力需求持续增长，电力系统的规模日益扩大，亟须加快调峰电源的建设。目前，抽水蓄能是技术最为成熟的大规模储能方式，对优化电网电源结构、调节电网压力具有重要作用［3］。随着陕西省电网用电需求和新能源规模的不断增长，迫切需要发展抽水蓄能电站作为调峰电源，服务于新能源消纳，承担电力系统储能、调峰、填谷、调相、调频以及紧急事故备用等任务［4］，进一步提升电网的供电质量，维护电网安全、稳定、经济运行。

2 “双碳”目标带来的发展优势

2.1 可再生能源发展助推

在“双碳”目标背景下，陕西省能源结构不断转型，逐“绿”发展。截至2022年年底，陕西省可再生能源装机达到3 000万kW，其中风电和光伏装机分别为1 200万kW、1 400万kW，经预测，“十四五”末陕西省可再生能源装机可能达到6 500万kW［5］。随着可再生能源的快速增长，电力系统需要加强大规模储能等新型基础设施建设，以提升可再生能源的利用效率与可靠水平。抽水蓄能电站像一个巨大的“充电宝”，能够通过储能、调峰、填谷、调频、调相、紧急备用等手段，增强电网的稳定性和可靠性，促进陕西省新能源消纳，推动能源绿色低碳转型，保障电力系统安全稳定运行。

2.2 政策与市场的双重支持

为统筹推进抽水蓄能快速发展，国家能源局发布了《抽水蓄能中长期发展规划（2021—2035年）》。同时，为保障抽水蓄能电站项目顺利、高效实施，国家相关部门相继出台了相关政策文件及规划，包括《关于进一步完善抽水蓄能价格形成机制的意见》《关于加快推动新型储能发展的指导意见》《关于开展抽水蓄能定价成本监审工作的通知》等，通过财政补贴、政策倾斜、税收优惠等手段为抽水蓄能发展提供了有利的发展环境。此外，市场对清洁能源和新型电力系统的需求日益增长，抽水蓄能电站作为一种清洁、高效、可靠的新型能源及进行储能、调峰的重要方式，具有很大的发展潜力。

2.3 技术革新的有效推动

在实现“双碳”目标、加快特高压等“新基建”建设的大背景下，抽水蓄能电站的市场需求大幅增加。同时，在科技革新的推动下，抽水蓄能电站的技术不断改善和升级［6］：单站装机达到世界之最，不断向高水头、高转速和大容量发展；在筑坝成库、库盆防渗、地下厂房成套建设以及洞室施工等方面拥有成熟和可靠的技术基础；随着5G、人工智能和大数据技术的不断发展，抽水蓄能电站控制系统、监测系统、调度系统等实现了智能化运营；新型材料的研发与应用，使得抽水蓄能电站的性能有了较大提升。技术的不断革新和发展，还会促进抽水蓄能电站的成本不断降低，这给其规模化和商业化带来了利好条件。

3 “双碳”目标下抽水蓄能电站建设存在的困境

3.1 选址存在土地利用问题

抽水蓄能项目的选址受到水源水质、地形地质、水库淹没及与新能源基地距离等因素的影响，对水力资源条件与选址条件要求高，且占地面积大。从陕西省在建及规划的抽水蓄能电站项目来看，其主要集中在陕南地区，所在区域地形地质条件较为复杂，且农田资源较为稀缺，项目在选址时容易触及永久基本农田与生态红线。此外，还存在项目预期规划路段因具体实施过程中的地质、环境等问题而临时调整路线方向，导致已申请用地闲置和新增用地申请的情况。

3.2 对生态环境有一定影响

抽水蓄能电站选址一般在水电资源丰富、山区地形复杂的地区。陕西省抽水蓄能电站分布于陕北、关中和陕南地区，陕北和关中生态环境比较脆弱，生态系统的稳定性较差，陕南自然保护区、野生动物保护区、水源保护区等重点生态环境保护区面积占比较大，对陕西省抽水蓄能电站建设提出了较高的环保要求。此外，项目建设过程中涉及大量的建筑施工、土方开挖等活动，存在建筑垃圾、废气及废污水排放、水土流失、影响生物多样性等生态环境污染风险，以及发生地质灾害、洪涝等风险。运行期还可能存在油渍渗漏、污水排放等现象，对电站周边的生态环境产生一定的影响。

3.3 技术瓶颈有待进一步突破

我国抽水蓄能建设在各种挑战中不断实现自我突破，虽然工程技术跨越式发展、装备制造能力全球领跑、全产业链体系不断完备［7］，但依然存在一定的技术瓶颈有待攻关和突破。尤其是陕西省抽水蓄能建设条件复杂多样，项目分布涵盖平原、盆地、黄土高原及高山峡谷、丘陵等地形，环境保护要求高。电站规模不断升级，单机容量不断增加，发电水头不断提高，对施工技术及精细化管理提出更高的要求，对水泵、水轮机等设备性能和使用寿命的要求也越来越高。同时，通过多学科交叉的深入研究，发现其在新材料、新技术方面有待突破和创新。

3.4 社会公众的认知度有待提高

在实现“双碳”目标、构建新型电力系统的背景下，抽水蓄能以其灵活的储能方式、安全及稳定的运行优势成为新型电力系统的重要支撑。抽水蓄能电站属于较为新兴的清洁能源行业，社会公众对其在新型电力系统和碳减排中的重要作用的认识还不够深入，如提高清洁水电的利用率，降低煤耗，节能减排，促进新能源消纳，以及保证电网安全稳定运行等。由于公众的认识不足，抽水蓄能电站建设时容易受到当地居民的一些阻力。同时，投身该行业建设的人才吸引力不足，有待加强宣传和推广，提高社会的认知度、理解度、支持度。

4 抽水蓄能电站发展对策建议

4.1 践行“双碳”目标

虽然抽水蓄能具有环保、节能等优势，但在项目实施过程中依然存在资源利用率不高、产生环境污染及生态影响等问题。因此，项目建设应充分践行“两山”理念，在项目选址、规划用地方面精确计算用地指标，节约利用土地资源。围绕绿色生态理念，追踪项目前期、建设阶段及运行管理阶段碳循环过程及碳排与碳汇效果，制定各阶段碳排目标与指标，集成、创新应用先进技术与措施在项目实施各阶段实现碳管理目标，服务“双碳”目标，推动绿色发展。

4.2 加强土地利用管理

应将项目选址作为关键环节，从规划抽水蓄能电站的功能定位与应用需求出发，充分调研、分析项目初选区域的地形、地貌、水文地质及生态环境等条件，结合区域电网布局、负荷分布、基础设施及经济发展等因素，充分利用已建水库、天然湖泊、废旧矿坑等，减少项目占地面积，提高土地利用效率。在项目可研及初步设计阶段，充分挖掘项目节地潜力，聚焦项目各个功能分区，使其达到节约用地的目的。此外，在建设用地报批环节，应该严格用地标准核准、审查与审批，坚决避免超标准用地、“搭车用地”、功能不相符合用地等不合理的情况。

4.3 强化现代化质量管理

随着市场需求的增长与技术的不断创新，抽水蓄能项目的建设与运行愈加复杂。应进一步强化现代化管理，建立完整、科学、规范的现代化管理体系，应用现代化的信息化手段服务项目实施过程的质量管理。例如，建立数字化管理平台，对质量数据的收集、分析和反馈进行全程跟踪；在设计方案中，采用数字建模、仿真分析、可视化展示和对比评价等方式进行方案优选；加强建设过程中现代化技术应用、可视化追踪管理与风险预警防控，通过实时监测、预报预警、智能控制等手段实现运行管理过程高效、安全和可靠。

4.4 严控过程风险管理

抽水蓄能作为一种利用水资源进行电力储存的清洁技术，在其建设与运行过程中存在着资源评估误差、生态环境污染、水土流失、自然灾害、施工质量、市场环境等方面的风险。因此，应开展事前、事中及事后的全过程风险管理，以及事前的风险识别与风险传染路径研究，提前规避风险，阻断风险传播链条；制定事中风险实时监测与预警机制，建立风险防控应急预案与事后补偿机制，实施全过程风险监测与管理，保障抽水蓄能电站项目顺利建设和稳定运行。

5 结束语

陕西省是西北地区的能源强省和经济强省，陕西电网以火电为主，是西北电网的重要组成部分。“双碳”目标下，随着经济社会的高速发展与可再生能源的大规模利用，陕西电网未来将迎来风电、光伏发电等新能源的高速发展，需要电力系统提供更强的调峰能力。抽水蓄能电站以其灵活的储能方式，安全及稳定的运行优势，成为电力系统的重要支撑。“双碳”目标实施给抽水蓄能发展带来了诸多利好条件，但在逐“绿”发展的过程中，抽水蓄能电站也面临着诸多发展困境，需要充分践行“双碳”目标，通过严格土地利用管理、强化现代化质量管理、严控过程风险管理等措施为抽水蓄能发展保驾护航，服务于新型电力系统构建，促进区域经济高质量发展。

主要参考文献

［1］叶宏，李林扬.加快推进抽水蓄能行业标准体系建设［J］.水电与抽水蓄能，2021（6）：21-23.

［2］封吴秋，林恰，唐榕蔚.抽水蓄能电站拦污栅桥梁设计标准及参数拟定研究［J］.水利水电技术（中英文），2023（增刊2）：76-80.

［3］岳金文，朱静萍，杨朝，等.抽水蓄能电站引水系统采用可变径TBM施工的布置研究［J］.水力发电，2022（2）：92-95.

［4］王亚玲.抽水蓄能电站：绿色巨型“充电宝”［N］.贵州日报，2021-10-20（10）.

［5］王妍月.利益相关者视角的抽水蓄能电站定价机制［J］.水利经济，2023（2）：52-57，95.

［6］岳蕾，王丹迪.以新能源为主体的新型电力系统背景下抽水蓄能标准体系建设的思考［J］.西北水电，2022（1）：78-81.

［7］周轩漾.浅谈我国抽水蓄能电站建设典型技术创新［J］.电力勘测设计，2023（增刊2）：217-222.

［收稿日期］2024-04-02

［作者简介］荆小龙（1983— ），男，河南开封人，硕士，工

程师，主要研究方向：水利水电工程管理；卢其福（1981— ），男，

广西南宁人，硕士，高级工程师，主要研究方向：能源规划与设计；刘金（1987— ），男，山西运城人，高级会计师，主要研究方向：电力行业财务管理。