中國抽水蓄能建設(shè)成就與展望

——中國抽水蓄能建設(shè)成就與展望

溧陽抽水蓄能電站上、下水庫全景 （水電水利規(guī)劃設(shè)計總院提供）

□ 李 昇 趙增海 任偉楠

抽水蓄能電站具有運行靈活、反應(yīng)快速的特點，是電力系統(tǒng)中承擔(dān)調(diào)峰、填谷、儲能、調(diào)頻、調(diào)相、備用和黑啟動等多種功能的特殊電源，在世界上已有140年的發(fā)展歷史。我國抽水蓄能電站建設(shè)始于上個世紀(jì)60、70年代，80、90年代大型抽水蓄能電站起步開發(fā)。21世紀(jì)后，電力系統(tǒng)對抽水蓄能電站的需求也在不斷增加，抽水蓄能得到了較快發(fā)展，2008年抽水蓄能裝機規(guī)模突破1000萬千瓦，2012年抽水蓄能裝機規(guī)模突破2000萬千瓦。黨的十八大以來，我國風(fēng)電、光伏等新能源得以快速發(fā)展。為適應(yīng)新能源上網(wǎng)需要，抽水蓄能的重要地位得以強化。2014年，國家發(fā)展改革委、國家能源局陸續(xù)出臺了《關(guān)于促進抽水蓄能電站健康有序發(fā)展有關(guān)問題的意見》《關(guān)于完善抽水蓄能電站價格形成機制有關(guān)問題的通知》等相關(guān)文件，開展了抽水蓄能電站體制機制和電價形成機制改革試點工作，促進了抽水蓄能電站的健康發(fā)展，形成了新一輪的建設(shè)高潮。

發(fā)展歷程（2012年以前）

（一）產(chǎn)業(yè)起步（1968年~1983年）

中國抽水蓄能電站的發(fā)展，始于20世紀(jì)60年代后期。1968年，河北崗南水庫電站安裝了一臺容量1.1萬千瓦的進口抽水蓄能機組。1973年和1975年，北京密云水庫白河水電站分別改建并安裝了兩臺天津發(fā)電設(shè)備廠生產(chǎn)的1.1萬千瓦抽水蓄能機組，總裝機容量2.2萬千瓦。這兩座小型混合式抽水蓄能電站的投運，標(biāo)志著我國抽水蓄能電站建設(shè)拉開序幕。

（二）穩(wěn)步發(fā)展（1984年~2012年）

1984年，以潘家口抽水蓄能電站開工建設(shè)為標(biāo)志，我國抽水蓄能電站進入第一個建設(shè)高峰。尤其是廣東大亞灣核電站和浙江秦山核電站的建設(shè)，推動了廣州抽水蓄能電站和天荒坪抽水蓄能電站的建設(shè)。2004年，《國家發(fā)展改革委關(guān)于抽水蓄能電站建設(shè)管理有關(guān)問題的通知》明確抽水蓄能電站主要由電網(wǎng)經(jīng)營企業(yè)進行建設(shè)和管理。隨后，國網(wǎng)新源控股有限公司、南方電網(wǎng)調(diào)峰調(diào)頻發(fā)電有限公司2家抽水蓄能專業(yè)建設(shè)管理及運營公司成立。這一時期，中國抽水蓄能穩(wěn)步發(fā)展，電站裝機規(guī)模躍居世界第三。

發(fā)展成就

黨的十八大以來，中國抽水蓄能電站建設(shè)規(guī)模屢創(chuàng)新高，裝機規(guī)模顯著增長。從2017年起，中國抽水蓄能在運、在建規(guī)模均連續(xù)多年位居世界第一。截至2021年，中國已投產(chǎn)抽水蓄能總裝機規(guī)模3639萬千瓦，主要分布在華東、華北、華中和廣東；在建抽水蓄能總裝機規(guī)模6153萬千瓦，主要分布在華東和華北；已建、在建規(guī)模均居世界首位，達到了2012年的3倍以上。這一時期，中國抽水蓄能的主要發(fā)展成就表現(xiàn)在以下幾個方面。

（一）管理體制機制逐步健全

黨的十八大以來，為滿足能源多元供應(yīng)體系下電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行需要，保障人民生產(chǎn)、生活對電力穩(wěn)定供應(yīng)的需求，抽水蓄能的重要地位得以強化。2014年，國務(wù)院印發(fā)《關(guān)于創(chuàng)新重點領(lǐng)域投融資機制鼓勵社會投資的指導(dǎo)意見》，國家發(fā)展改革委也相繼出臺《關(guān)于完善抽水蓄能電站價格形成機制有關(guān)問題的通知》《關(guān)于促進抽水蓄能電站健康有序發(fā)展有關(guān)問題的意見》，明確抽水蓄能電站實行兩部制電價，并鼓勵社會資本投資抽水蓄能電站。

碳達峰碳中和目標(biāo)提出后，抽水蓄能被賦予了新的歷史使命，成為構(gòu)建新型電力系統(tǒng)的重要支撐。2021年，國家發(fā)展改革委、國家能源局相繼印發(fā)《關(guān)于進一步完善抽水蓄能價格形成機制的意見》《抽水蓄能中長期發(fā)展規(guī)劃（2021—2035年）》，以此為標(biāo)志，我國抽水蓄能電站發(fā)展進入了新發(fā)展期，加快發(fā)展成為抽水蓄能產(chǎn)業(yè)的主旋律。

（二）工程建設(shè)技術(shù)跨越發(fā)展

黨的十八大以來，中國抽水蓄能電站工程建設(shè)技術(shù)也實現(xiàn)了從學(xué)習(xí)借鑒到自主創(chuàng)新發(fā)展的跨越式進步，建設(shè)了一批技術(shù)先進、特點鮮明的抽水蓄能電站工程，如儲能能力世界第一、地下廠房規(guī)模位居世界第一、地下洞室群規(guī)模世界第一的豐寧抽水蓄能電站，世界最大發(fā)電水頭756米、高壓鋼管最高HD值4800的長龍山抽水蓄能電站，瀝青混凝土防滲面板抗凍斷溫度（-45℃）世界最低的呼和浩特抽水蓄能電站，順利實現(xiàn)復(fù)雜地質(zhì)條件大型地下洞室群開挖和支護施工的溧陽抽水蓄能電站，將定向鉆打?qū)Э?、反井鉆機打?qū)Ь┕ぜ夹g(shù)相結(jié)合有效解決長斜井導(dǎo)井造孔精度問題的敦化抽水蓄能電站，將TBM應(yīng)用于隧洞施工的文登、寧海、平江、桐城、撫寧抽水蓄能電站。中國抽水蓄能在壩工、庫盆防滲、高水頭壓力管道、復(fù)雜地下洞室群以及施工技術(shù)等方面達到了世界先進或領(lǐng)先水平。仙游、洪屏、溧陽、深圳等抽水蓄能電站工程獲得國家優(yōu)質(zhì)工程獎，代表了中國抽水蓄能工程建設(shè)質(zhì)量的躍升。

（三）裝備制造能力領(lǐng)跑全球

黨的十八大以來，我國抽水蓄能電站裝備制造核心技術(shù)開發(fā)和關(guān)鍵部件的設(shè)計、制造達到了國外同等水平，部分領(lǐng)域處于國際領(lǐng)先水平。依托黑麋峰、蒲石河、呼和浩特抽水蓄能電站，國內(nèi)東電、哈電兩大機組廠家積極學(xué)習(xí)國外制造技術(shù)，逐步具備自主研發(fā)的能力。2012年投運的響水澗抽水蓄能電站是第一個由國內(nèi)制造商獨立完成機組設(shè)計、制造和成套供貨的抽水蓄能電站。2019年以后，我國抽水蓄能電站裝備制造技術(shù)進入“領(lǐng)跑”階段。這一時期投產(chǎn)的抽水蓄能電站均由國內(nèi)制造商獨立成套設(shè)計、制造和供貨，機組朝著大容量、高水頭、高轉(zhuǎn)速、可變速方向發(fā)展。其中，廣東陽江抽水蓄能電站裝機容量安裝3臺40萬千瓦機組，單機容量國內(nèi)最大；敦化抽水蓄能電站最大揚程712米，在國內(nèi)首次實現(xiàn)700米級超高水頭、高轉(zhuǎn)速、大容量抽水蓄能機組的完全自主研發(fā)、設(shè)計和制造。

（四）全產(chǎn)業(yè)鏈體系基本完備

抽水蓄能電站全產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)涉及站點規(guī)劃、勘測設(shè)計、施工建造、裝備制造、運營管理、電網(wǎng)調(diào)度等諸多方面。產(chǎn)業(yè)鏈上游為水輪機、水泵、發(fā)電機和主變壓器等設(shè)備制造企業(yè)；產(chǎn)業(yè)鏈中游為抽水蓄能電站投資、建設(shè)及運營企業(yè)；產(chǎn)業(yè)鏈下游為接入電網(wǎng)系統(tǒng)，抽水蓄能電站接受電網(wǎng)指令調(diào)度運行，在系統(tǒng)中發(fā)揮調(diào)峰、調(diào)頻、調(diào)相、事故備用等功能。黨的十八大以來，通過一批大型抽水蓄能電站建設(shè)實踐，中國抽水蓄能電站設(shè)計、施工、機組設(shè)備制造與電站運行水平也不斷提升，基本形成涵蓋標(biāo)準(zhǔn)制定、規(guī)劃設(shè)計、工程建設(shè)、裝備制造、運營維護的全產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展體系和專業(yè)化發(fā)展模式。

發(fā)展展望

抽水蓄能是當(dāng)前技術(shù)最成熟、經(jīng)濟性最優(yōu)、最具大規(guī)模開發(fā)條件的電力系統(tǒng)綠色低碳清潔靈活調(diào)節(jié)電源，與風(fēng)電、太陽能發(fā)電、核電等聯(lián)合運行效果最好。加快發(fā)展抽水蓄能，是構(gòu)建新型電力系統(tǒng)的迫切要求，是保障電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行的重要支撐，是可再生能源大規(guī)模發(fā)展的重要保障。展望未來，我國抽水蓄能將進入高質(zhì)量發(fā)展的新時代。

一是建設(shè)規(guī)模大幅躍升。隨著一大批建設(shè)條件優(yōu)越的抽水蓄能項目將開工建設(shè)，“十四五”期間抽水蓄能電站的建設(shè)數(shù)量將超過200個，預(yù)計到2025年我國抽水蓄能電站裝機容量達到6200萬千瓦；2035年超過3億千瓦。

二是應(yīng)用場景更加廣泛。在傳統(tǒng)的應(yīng)用場景基礎(chǔ)上，水風(fēng)光蓄一體化、風(fēng)光蓄一體化等應(yīng)用場景將逐步出現(xiàn)，抽水蓄能在西南水電基地和西北沙漠、戈壁、荒漠等大型新能源基地開發(fā)中儲能作用凸顯，中小微抽水蓄能電站的建設(shè)應(yīng)用更加廣泛。多類型、多場景的抽水蓄能應(yīng)用格局將逐步顯現(xiàn)。

三是產(chǎn)業(yè)體系更加完善。產(chǎn)業(yè)鏈的完整度更加齊全，產(chǎn)業(yè)鏈的互動協(xié)調(diào)更加順暢，產(chǎn)業(yè)配套能力顯著增強，新技術(shù)新產(chǎn)品的應(yīng)用更加快捷。抽水蓄能產(chǎn)業(yè)與旅游等產(chǎn)業(yè)的融合將會逐步增強，一批圍繞抽水蓄能電站的特色旅游項目將逐漸興起。

四是建設(shè)技術(shù)不斷創(chuàng)新。面臨各種復(fù)雜條件的挑戰(zhàn)，抽水蓄能數(shù)字孿生與智能建造水平將持續(xù)提高并廣泛應(yīng)用，設(shè)計施工一體化協(xié)同技術(shù)和管理系統(tǒng)將不斷改進。“少人化、機械化、智能化、標(biāo)準(zhǔn)化”的發(fā)展趨勢將愈加明顯。裝備制造繼續(xù)朝著高水頭、大容量、高可靠性、可變速機組等方向快速發(fā)展。

結(jié)束語：“潮平兩岸闊，風(fēng)正一帆懸。”在黨的二十大即將召開之際，抽水蓄能產(chǎn)業(yè)正蓄勢待發(fā)，為構(gòu)建新型電力系統(tǒng)、實現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)保駕護航，為推進能源革命、建設(shè)能源強國貢獻力量！