彭 程，彭才德，高 潔，杜效鵠

(水電水利規(guī)劃設(shè)計總院，北京 100120)

1 發(fā)展現(xiàn)狀

我國幅員遼闊，水能資源技術(shù)可開發(fā)量6.87億kW，位居世界首位。發(fā)展水電一直是我國能源電力的重要戰(zhàn)略方針。自新中國成立以來，常規(guī)水電發(fā)電量在全口徑總發(fā)電量占比處于10%至33%，在電力工業(yè)中占據(jù)重要位置，是我國國民經(jīng)濟發(fā)展的中流砥柱[1]。2020年常規(guī)水電年發(fā)電量13 552億kW·h，占總發(fā)電量的17.8%[2]，是我國能源電力的主力軍。截至2020年底，常規(guī)水電裝機規(guī)模占水能技術(shù)可開發(fā)量的49.5%，開發(fā)程度近半。其中：水能資源最為富集的十大流域中，烏江、大渡河、紅水河水電資源開發(fā)程度已超過90%；長江上游、金沙江水電資源開發(fā)程度在80%以上；雅礱江、瀾滄江、黃河上游水電資源開發(fā)程度超過60%[3]。

截至2020年底，我國抽水蓄能電站總裝機容量3 149萬kW，在建規(guī)模5 373萬kW[2]。我國的抽水蓄能電站發(fā)展始于20世紀60年代后期，在20世紀90年代逐步開展了局部地區(qū)站址資源調(diào)查和規(guī)劃選點工作。2009年，國家能源局在山東泰安召開抽水蓄能電站建設(shè)工作座談會，開啟了全國范圍抽水蓄能電站選點規(guī)劃。到2013年底，已全部完成全國22個省(區(qū)、市)選點規(guī)劃成果審查和批復。2016年起，先后啟動了10省區(qū)抽水蓄能電站選點規(guī)劃或規(guī)劃調(diào)整工作。抽水蓄能電站具有調(diào)峰、儲能、調(diào)頻、調(diào)相、系統(tǒng)備用和黑啟動等多種功能，在電力系統(tǒng)中的作用日益凸顯。早在2004年、2007年、2014年國家先后出臺了抽水蓄能電站建設(shè)管理、電價機制的相關(guān)政策。

2 發(fā)展機遇

2020年9月，習近平總書記在聯(lián)合國大會上鄭重宣誓：我國力爭實現(xiàn)2030年前碳達峰、2060年前碳中和的雙碳目標。2020年12月，氣候雄心峰會上重要講話精神提出：我國到2030年非化石能源占一次能源消費比重將達到25%左右，風電、太陽能發(fā)電總裝機容量將達到12億kW以上。2021年3月，中央財經(jīng)委員會第九次會議，提出實施可再生能源替代行動，深化電力體制改革，構(gòu)建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)。為此，水電將在我國實現(xiàn)雙碳目標、構(gòu)建新型電力系統(tǒng)的實施路徑上占據(jù)重要地位，為大力發(fā)展新能源保駕護航。

2021年3月，《中華人民共和國國民經(jīng)濟和社會發(fā)展第十四個五年規(guī)劃和2035年遠景目標綱要》(以下簡稱《綱要》)第四篇“形成強大國內(nèi)市場，構(gòu)建新發(fā)展格局”第十四章第二節(jié)“拓展投資空間”中提出“實施……雅魯藏布江下游水電開發(fā)……等重大工程，推進送電輸氣等一批強基礎(chǔ)、增功能、利長遠的重大項目建設(shè)”。由此，為“十四五”及未來中長期水電發(fā)展開辟了較大空間。

2020年12月，國家能源局組織開展全國新一輪抽水蓄能中長期規(guī)劃編制工作[4]。為了適應當前及未來新能源高比例發(fā)展以及新時期構(gòu)建新型電力系統(tǒng)的需要，面向2035年啟動編制新一輪抽水蓄能中長期規(guī)劃，致力于指導未來中長期抽水蓄能電站建設(shè)，促進抽水蓄能行業(yè)高質(zhì)量可持續(xù)發(fā)展。2021年4月底，國家發(fā)展和改革委進一步完善抽水蓄能價格形成機制[5]，面向抽水蓄能電站電價機制問題，從構(gòu)建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)，促進抽水蓄能電站加快發(fā)展等方面提出了其價格形成機制。價格機制明確了容量電價納入輸配電價回收的思路，為長期以來困擾抽水蓄能電站的電價疏導問題，調(diào)節(jié)性電源的容量電價機制等提供了解決途徑。

3 發(fā)展定位

3.1 常規(guī)水電

常規(guī)水電可依托高壩大庫，實現(xiàn)優(yōu)越的調(diào)蓄能力，是電力系統(tǒng)中最重要的調(diào)節(jié)形式之一；而且還具有其他儲能設(shè)施無法比擬的長周期儲能作用，其功能定位正在逐步從為電力系統(tǒng)提供電量為主，兼顧調(diào)峰及容量作用，轉(zhuǎn)變?yōu)樵谔峁╇娏康幕A(chǔ)上，滿足電力系統(tǒng)調(diào)峰調(diào)頻需求，為風電、光伏等新能源消納提供支持，逐漸成為以新能源為主體新型電力系統(tǒng)安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟運行的重要保障之一。我國常規(guī)水電裝機和發(fā)電量均多年穩(wěn)居世界第一，在可持續(xù)發(fā)展中：首先，生態(tài)優(yōu)先、綠色發(fā)展，在河流水電規(guī)劃前期工作的基礎(chǔ)上，繼續(xù)做好調(diào)蓄性能優(yōu)越的龍頭水庫、重要工程、清潔能源基地建設(shè)。二是，挖潛發(fā)揮已建水電調(diào)節(jié)作用，引領(lǐng)水電二次開發(fā)，一方面，對具備條件的水電工程增容改造、提質(zhì)增效，以低成本拉動高效益；另一方面，拓寬思路、創(chuàng)新思維模式，以梯級水電站為依托，通過可逆式機組、儲能泵站等擴機方式，在梯級水庫之間建立循環(huán)水力聯(lián)系，充分利用新能源富余電量、電力市場低價電量，從低梯級抽水儲能，用高梯級發(fā)電產(chǎn)生錯峰效益，為電力系統(tǒng)提供容量增量和電量時移，建設(shè)形成儲能工廠。

3.2 抽水蓄能

抽水蓄能是技術(shù)成熟、清潔高效、經(jīng)濟安全的電力系統(tǒng)優(yōu)質(zhì)調(diào)節(jié)手段，具有電能量效益和輔助服務(wù)功能。我國抽水蓄能電站裝機規(guī)模位居世界第一。面向新能源、核電等清潔能源發(fā)電在電力系統(tǒng)中的快速增長，抽水蓄能電站憑借其靈活的運行方式、卓越的調(diào)峰能力、快捷的反應速度和良好的經(jīng)濟指標，建設(shè)重要性和緊迫性日益顯現(xiàn)。抽水蓄能電站建設(shè)運營：首先，根據(jù)經(jīng)濟社會發(fā)展，面向負荷中心能源電力需求，為電力系統(tǒng)綜合調(diào)節(jié)，從電網(wǎng)側(cè)滿足高質(zhì)量電能需求。二是，針對風電、光伏、核電等清潔能源為主體的多能互補綜合能源基地建設(shè)，通過抽水蓄能電站容量配置和配合運行，從電源側(cè)實現(xiàn)高質(zhì)量電能輸出。

4 發(fā)展愿景

在生態(tài)文明建設(shè)和全球能源轉(zhuǎn)型，實現(xiàn)雙碳目標的時代背景下，水電發(fā)展需要從創(chuàng)新流域水電綜合管理體系、打造流域清潔能源綜合基地、依托水電梯級建設(shè)儲能工廠、以抽水蓄能服務(wù)新型電力系統(tǒng)等多方面擘畫新藍圖，開啟新征程。

4.1 創(chuàng)新流域水電綜合管理體系

流域水電綜合管理應堅持新發(fā)展理念，更好造福人民；應圍繞經(jīng)濟社會發(fā)展、能源電力和水資源需求，在保護中發(fā)展、在發(fā)展中保護。一是，秉承生態(tài)文明建設(shè)理念，全面落實流域規(guī)劃所確定的開發(fā)保護任務(wù)與目標，統(tǒng)籌考慮，持續(xù)有序推動水電開發(fā)進程。尤其是綜合利用效益顯著的戰(zhàn)略性工程建設(shè)。二是，以生態(tài)文明理念規(guī)劃水電工程生態(tài)修復，以生態(tài)文明建設(shè)促進水電工程后續(xù)發(fā)展。深刻把握山水林田湖草是生命共同體的系統(tǒng)思想，開展水電開發(fā)后評價，考慮干支流水電開發(fā)及其生態(tài)環(huán)境狀況，從流域?qū)用娼y(tǒng)籌制定生態(tài)環(huán)境保護和修復規(guī)劃。三是，結(jié)合鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略，以水電開發(fā)促進當?shù)亟?jīng)濟社會發(fā)展。完善移民后續(xù)服務(wù)、經(jīng)濟社會后續(xù)發(fā)展，形成并落實后續(xù)發(fā)展綜合規(guī)劃與資金支持機制。四是，統(tǒng)籌流域梯級調(diào)度，適應電力市場體制改革。在市場化改革的方向下，完善水電競價軟硬件配置，建立流域梯級水電參與市場競價規(guī)劃。合理配置梯級電站競價單元，通過整合梯級電站開發(fā)主體和建立全流域協(xié)同調(diào)節(jié)機制，實施流域梯級優(yōu)化調(diào)度。五是，統(tǒng)籌調(diào)整流域多部門、多業(yè)主的多頭管理模式，建立健全流域管理法規(guī)體系，全方位提升流域管控水平。六是，實現(xiàn)流域多目標綜合管理，加強流域安全與應急。從公共安全、流域安全、工程安全多維度保障社會安全穩(wěn)定，建立統(tǒng)一高效的防洪、發(fā)電、生態(tài)調(diào)度和安全應急監(jiān)控管理平臺，全面完善流域水電綜合利用技術(shù)標準體系。七是，健全完善水電的價格形成機制，維護健康的市場秩序。

4.2 打造流域清潔能源綜合基地

流域清潔能源綜合基地，定位于送端流域。利用已建和規(guī)劃建設(shè)的水電梯級和水電送出通道，實現(xiàn)水風光互補一體化開發(fā)，集約化利用清潔能源，通過資源優(yōu)勢互補，送出高質(zhì)量電能，提升送出通道的利用率，開發(fā)流域主要在水風光資源富集的西南地區(qū)。一方面，通過水電平抑間歇性風光電的波動性、隨機性，實現(xiàn)水風光在運行特性上的互補和風光資源的高效利用；另一方面，充分利用風光電的低成本趨勢，實現(xiàn)水電與其他能源品種經(jīng)濟性互補，提升基地的整體競爭能力，反過來拉動水電開發(fā)。在實現(xiàn)路徑上，一是提前謀劃，充分考慮建設(shè)時序，分析論證水風光合理配比，統(tǒng)籌規(guī)劃布局水電與光伏、風電等清潔能源電源，實現(xiàn)整體效益；二是創(chuàng)新建立水風光一體化運行、一體化統(tǒng)籌送出、一體化參與市場競爭的體制機制，保障流域清潔能源綜合基地健康和有序發(fā)展。

4.3 依托水電梯級建設(shè)儲能工廠

水電梯級儲能工廠，主要定位于負荷中心及鄰近地區(qū)局域電網(wǎng)。充分發(fā)揮水電的長周期儲能調(diào)節(jié)功效，實現(xiàn)低質(zhì)低價電量向可調(diào)節(jié)高價電量轉(zhuǎn)變；以服務(wù)于電力系統(tǒng)為主要目標，促進不同層級源網(wǎng)荷儲發(fā)展，通過儲能工廠將水電功能從電量兼顧容量，轉(zhuǎn)變?yōu)閮δ芎腿萘垦a償為主體。在實現(xiàn)路徑上，一是，開發(fā)方式多樣，包含了常規(guī)水電機組擴機、抽水儲能泵站、可逆式機組等多種技術(shù)形式，要因地制宜、深入分析論證；二是，在價格形成機制上宜參照新的抽水蓄能價格形成機制，通過兩部制電價，激發(fā)各開發(fā)主體的積極性。

4.4 以抽水蓄能服務(wù)新型電力系統(tǒng)

新型電力系統(tǒng)以新能源為主體，需要吸納大規(guī)模、高比例間歇性可再生能源，對靈活調(diào)節(jié)資源提出了更高要求。在雙碳目標背景下，清潔環(huán)保、高效能循環(huán)利用的靈活調(diào)節(jié)資源尤為寶貴。抽水蓄能電站，站點資源豐富，技術(shù)成熟，定位于服務(wù)新能源快速發(fā)展，是建設(shè)新型電力系統(tǒng)的重要支撐性電源之一。其優(yōu)勢及在電力系統(tǒng)中的作用：一是，增強電力系統(tǒng)調(diào)節(jié)能力。抽水蓄能電站啟停靈活、調(diào)節(jié)速度快、爬坡卸負荷能力強，是目前大規(guī)模最具靈活性的電源，在系統(tǒng)中充分發(fā)揮調(diào)峰填谷、調(diào)頻、無功調(diào)節(jié)、事故備用等作用，提高系統(tǒng)供電質(zhì)量。二是，發(fā)揮儲能作用。通過中長周期儲能，與新能源聯(lián)合運行，顯著提高新能源資源利用率，有效緩解棄風、棄光；與核電配合運行，響應負荷需求，提高運行安全性和經(jīng)濟性。三是，保障電網(wǎng)安全運行。作為負荷中心或電力輸送的支撐電源，增強電力系統(tǒng)應對事故的能力，保障電力系統(tǒng)安全可靠和穩(wěn)定運行。提供物理轉(zhuǎn)動慣量，提升系統(tǒng)抗擾動能力。對于承擔黑啟動功能的抽水蓄能電站，可在無外界幫助的情況下使電力系統(tǒng)在較短時間內(nèi)恢復供電能力。

5 路徑舉措

5.1 清潔能源基地建設(shè)

根據(jù)《綱要》部署，加快發(fā)展非化石能源，加快西南水電基地建設(shè)，建設(shè)一批多能互補的清潔能源基地。在“現(xiàn)代能源體系建設(shè)工程”專欄“大型清潔能源基地”中“建設(shè)雅魯藏布江下游水電基地。建設(shè)金沙江上下游、雅礱江流域、黃河上游和幾字灣、河西走廊、新疆、冀北、松遼等清潔能源基地”。大型清潔能源基地與水電密切相關(guān)，以常規(guī)水電基地為依托促進清潔能源發(fā)展，重點體現(xiàn)在金沙江、雅礱江流域、黃河上游等清潔能源基地建設(shè)。此外，抽水蓄能將為水能資源相對缺乏地區(qū)的清潔能源基地建設(shè)提供重要助力。

5.2 儲能工廠示范推廣

根據(jù)《綱要》要求，加強源網(wǎng)荷儲銜接，提升清潔能源消納和存儲能力。在“現(xiàn)代能源體系建設(shè)工程”專欄“電力系統(tǒng)調(diào)節(jié)”中提出“開展黃河梯級電站大型儲能項目研究”。根據(jù)已開展的水電前期工作部署，在雅礱江、黃河上游、烏江、紅水河等流域開展河流水電優(yōu)化調(diào)整規(guī)劃研究。總體布局水電擴機，以充分挖掘水電潛力為導向，通過可逆式機組、儲能泵站等形式，在黃河上游等流域探索研究、試點示范、應用推廣儲能工廠形式，引領(lǐng)水電二次開發(fā)。

5.3 抽水蓄能電站規(guī)劃布局

根據(jù)《綱要》安排，加快抽水蓄能電站建設(shè)和新型儲能技術(shù)規(guī)模化應用。抽水蓄能中長期規(guī)劃已啟動，在統(tǒng)籌考慮區(qū)域電網(wǎng)需求和當?shù)刭Y源條件的基礎(chǔ)上，按照環(huán)境友好、技術(shù)可行的要求，對全國各省區(qū)市進行系統(tǒng)梳理，形成抽水蓄能電站未來建設(shè)的資源儲備，促進其有序建設(shè)、可持續(xù)發(fā)展。