中國工程院院士張宗亮： 中國抽水蓄能電站有了“新定位”

　　人物簡介：我國水工結構工程專家，中國工程院院士，全國工程勘察設計大師。在水利水電工程(含抽水蓄能)、新能源工程和數字工程等方面作出創新性貢獻，獲國家科技進步二等獎6項，省部級科技進步特等獎4項、一等獎7項。獲光華工程科技獎、何梁何利科學與技術創新獎、杰出工程師獎和云南省杰出貢獻獎，高壩研發團隊獲中央企業優秀創新團隊;主持和組織設計建成糯扎渡、小灣、天生橋一級、紅石巖、觀音巖、黃登等25座大型水利水電工程;主持國家和省部級重點研發計劃6項;主編行業標準5項;獲發明專利18項;享有軟著31項;發表論文110篇、專著15部。

　　“抽水蓄能與新能源融合發展是實現‘雙碳’目標的重要途徑。新時代、新定位、新使命，挑戰與機遇并存，抽水蓄能行至新的戰略起點。”在云南省能源局、南方電網云南電網公司8月初舉辦的2023年新型電力系統發展論壇上，中國工程院院士張宗亮指出。

　　與常規水電站不同，抽水蓄能電站既是電源又是負荷，是一個系統服務工程。抽蓄電站是電力系統中的“巨型電池”，在用電低谷時從電網“充電”，在用電高峰時向電網“放電”，具有調峰、調頻、調相、儲能、系統備用、黑啟動六大功能，是電力系統的“穩定器”“調節器”“平衡器”，能夠保障大電網安全穩定運行。

　　張宗亮指出，“雙碳”目標下，在現代能源體系中，抽水蓄能有了新定位。“抽水蓄能是服務新能源開發的大容量儲能‘倉庫’、服務電力系統的‘靈活調節電源’和新型電力系統的‘最后一根火柴’，起到穩電、調電、保電的作用。”

　　質量實現飛躍發展

　　抽水蓄能在世界上已有上百年的發展歷史，從全球電力系統儲能市場發展來看，抽水蓄能裝機規模占據絕對主導地位。據張宗亮統計，截至2022年底，全球已投運電力儲能項目累計裝機規模2.37億千瓦，其中抽水蓄能1.88億千瓦，規模占比79.5%。截至2020年底，我國在運、在建抽水蓄能規模均居世界第一。

　　我國地域遼闊，建設抽水蓄能電站的站點資源比較豐富。張宗亮指出，中國抽水蓄能資源站點1500余座，總裝機規模達16億千瓦，南方、西北、華中、華東等區域分布相對較多。截至2022年底，已納入《抽水蓄能中長期發展規劃》的站點資源總量約8.23億千瓦，重點實施項目4.21億千瓦，規劃儲備項目3.03億千瓦。

　　“截至2022年底，中國已建抽水蓄能總裝機4579萬千瓦，占全球總裝機的24.4%;在建抽水蓄能總裝機為1.21億千瓦;新投產抽水蓄能裝機規模880萬千瓦，核準總裝機規模6890萬千瓦。”張宗亮說。

　　據國家能源局消息，2022年全國新核準抽水蓄能項目48個，裝機6890萬千瓦，超過“十三五”時期全部的核準規模，全年新投產880萬千瓦，創歷史新高。近日發布的《抽水蓄能產業發展報告2022》顯示，目前我國已納入規劃的抽水蓄能站點資源總量約8.23億千瓦，已建、核準在建裝機規模達到1.7億千瓦。

　　同時，我國抽水蓄能關鍵技術實現突破，質與量雙雙飛躍。張宗亮表示，我國抽水蓄能機組裝備制造核心技術實現了從“跟跑”“并跑”到“領跑”的跨越式發展，基本形成涵蓋全產業鏈的發展體系和專業化發展模式。

　　張宗亮進一步指出，我國創新研發了抽水蓄能智慧化規劃成套技術，實現科學高效布局，切實發揮規劃引領作用;針對水庫地形不整齊、巖體風化深厚、巖性復雜、陡斜坡河谷等復雜地形地質條件，研發了精細定制化筑壩成庫成套關鍵技術;針對上庫位于高山之巔、地下水位低、巖體透水性強等地形地質特點，庫盆防滲問題突出，研發了庫盆防滲成套關鍵技術;針對破碎、軟弱、巖溶等復雜地質條件，研發了大型地下廠房洞室群成套關鍵建設技術;針對雙向水流、水力過渡過程復雜、壓力管道水頭高和圍巖軟弱破碎等難點，研發了高壓輸水管道設計及制造成套關鍵技術;針對電站地下洞室數量多等難題，研發了快速施工成套關鍵技術;歷經依賴進口、技術引進、消化吸收、自主創新四個階段，研發了涵蓋40萬千瓦超大容量抽水蓄能機組，800米級超高水頭、高轉速、大容量機組和交流勵磁變速機組的設計、制造、安裝和調試成套關鍵技術。

　　云南省水利資源豐富，擁有發展抽水蓄能得天獨厚的地理條件。張宗亮表示，“十四五”時期，云南省重點實施項目包括富民、瀘西、祿豐、宣威、西疇5座常規抽蓄電站和梨園阿海混合式抽蓄電站，共800萬千瓦，正在開展可研設計。其中，富民、瀘西、祿豐抽蓄電站計劃于2023年底核準開工。“十五五”和“十六五”期間，重點實施項目11個，共計1270萬千瓦。

　　新機遇下的“新定位”

　　當前，中國正在著力構建清潔低碳、安全高效的新型能源體系，風電、光伏發電等新能源大規模高比例發展。張宗亮指出，建設新型電力系統，抽水蓄能與風電、太陽能發電、核電等聯合運行效果好。

　　在張宗亮看來，抽水蓄能發展將迎來新機遇。“實現‘雙碳’目標，構建新型電力系統，是破解經濟社會發展過程中能源、資源與環境制約的關鍵舉措。為解決風電、光伏發電等新能源的間歇性、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，抽水蓄能技術成熟，壽命期長，綠色環保。”

　　在此背景下，抽水蓄能有了“新定位”——新能源的超級“充電寶”。

　　張宗亮表示，其一，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。抽水蓄能電站是新型電力系統的關鍵支撐。抽水蓄能綜合優勢顯著，在提升常規電源開發利用效率，促進分布式發電有效并網，系統維穩控制，保證系統低碳經濟性、系統平衡支撐，改善用戶側供電質量等方面將發揮重要作用。

　　其二，抽水蓄能電站是開發構建流域“水風光儲”一體化清潔能源基地和“沙戈荒”新能源基地的儲能支撐。“國家發改委、國家能源局相關文件指出，梳理分析流域抽水蓄能潛力，作為流域水電調節能力的重要組成;大力推進以沙漠、戈壁、荒漠地區為重點的大型風電光伏基地建設，大幅增加抽水蓄能等調峰電源;鼓勵抽水蓄能電站與大型風電光伏基地聯營。”張宗亮說。

　　其三，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。2022年《政府工作報告》指出，要加強抽水蓄能電站建設。抽水蓄能是清潔能源基地的重要電源支撐和能源基礎設施，符合國家投資方向。預計抽水蓄能“十四五”直接靜態投資約1.7萬億元，經濟拉動效應明顯，是當前擴大有效投資、保持經濟平穩健康增長的重要手段。張宗亮表示，電站建成后可打造旅游風景區，帶動經濟產業結構升級，實現與地方經濟社會發展深度融合，促進鄉村振興。

　　張宗亮預測，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，抽水蓄能電站裝機穩步提升。“預計2030年總裝機達到40億千瓦，可再生能源裝機占比近60%，其中儲能2~3億千瓦，抽水蓄能1.15億千瓦;2060年總裝機達到71億千瓦，可再生能源裝機提升至82%，其中儲能近8億千瓦，抽水蓄能近6億千瓦。”

　　推動形成多元化發展格局

　　歷經五十多年的探索，中國抽水蓄能裝機規模顯著增長，技術水平顯著提高。

　　自“十三五”以來，中國抽水蓄能電站單位造價水平相對平穩。2022年，開展前期工作的抽水蓄能電站單位千瓦靜態總投資的中位數為5756元/千瓦。抽水蓄能電站工程建設條件個體差異明顯，造價水平與工程建設條件和裝機規模密切相關，電站單位造價一般隨裝機規模增加而顯著降低。分區域看，西北、華北區域造價最高，南方、華東區域造價最低。抽水蓄能電站的投資占比前三位為：機電設備及安裝工程26%、建筑工程25%、建設期利息14%。

　　為促進抽水蓄能電站加快發展，國家發改委、國家能源局等部委近期陸續頒布了一系列的支撐性文件，鼓勵投資主體多元化，鼓勵市場化開發，鼓勵社會資本參與電力生產、交易。為深化電力體制改革，完善抽水蓄能價格形成機制，促進抽水蓄能行業健康發展，2023年5月，國家發改委發布《關于抽水蓄能電站容量電價及有關事項的通知》(發改價格〔2023〕 533號)，對電價形成機制、電價疏導機制等各方關切的問題都進行了規定。

　　張宗亮指出，抽水蓄能發展還有不少有待攻關任務。設備制造方面，現有大中型水電機組生產企業十余家，但具備大型抽水蓄能機組產能的廠家較少;工程設計方面，在復雜環境下水庫庫盆防滲、大壩安全評價、輸水系統襯砌、大型地下洞室穩定、廠房結構優化等方面須進一步開展攻關;工程施工方面，在復雜地質條件下高水頭輸水隧洞、大斷面豎井、斜井以及大型地下洞室等方面須進一步開展攻關，持續推進標準化、機械化、智能化施工;工程投資方面，針對建設過程涉及面廣，一次性投資大，建設周期長、風險因素多等挑戰，在壓縮建設周期、投資風險防控和優化工程造價等方面須進一步開展攻關。

　　張宗亮建議，在總體布局方面，大力發展抽水蓄能電站，未來要大幅提升建設和投產規模，實現更加廣泛的場景應用，推動形成多元化發展格局，建設更加完善的產業體系。

　　本文刊載于《中國電力企業管理》2023年09期，作者系本刊記者