中国工程院院士张宗亮： 中国抽水蓄能电站有了“新定位”

“抽水蓄能与新能源融合发展是实现‘双碳’目标的重要途径。新时代、新定位、新使命，挑战与机遇并存，抽水蓄能行至新的战略起点。”在云南省能源局、南方电网云南电网公司8月初举办的2023年新型电力系统发展论坛上，中国工程院院士张宗亮指出。

  与常规水电站不同，抽水蓄能电站既是电源又是负荷，是一个系统服务工程。抽蓄电站是电力系统中的“巨型电池”，在用电低谷时从电网“充电”，在用电高峰时向电网“放电”，具有调峰、调频、调相、储能、系统备用、黑启动六大功能，是电力系统的“稳定器”“调节器”“平衡器”，能够保障大电网安全稳定运行。

  张宗亮指出，“双碳”目标下，在现代能源体系中，抽水蓄能有了新定位。“抽水蓄能是服务新能源开发的大容量储能‘仓库’、服务电力系统的‘灵活调节电源’和新型电力系统的‘最后一根火柴’，起到稳电、调电、保电的作用。”

质量实现飞跃发展

  抽水蓄能在世界上已有上百年的发展历史，从全球电力系统储能市场发展来看，抽水蓄能装机规模占据绝对主导地位。据张宗亮统计，截至2022年底，全球已投运电力储能项目累计装机规模2.37亿千瓦，其中抽水蓄能1.88亿千瓦，规模占比79.5%。截至2020年底，我国在运、在建抽水蓄能规模均居世界第一。

  我国地域辽阔，建设抽水蓄能电站的站点资源比较丰富。张宗亮指出，中国抽水蓄能资源站点1500余座，总装机规模达16亿千瓦，南方、西北、华中、华东等区域分布相对较多。截至2022年底，已纳入《抽水蓄能中长期发展规划》的站点资源总量约8.23亿千瓦，重点实施项目4.21亿千瓦，规划储备项目3.03亿千瓦。

  “截至2022年底，中国已建抽水蓄能总装机4579万千瓦，占全球总装机的24.4%；在建抽水蓄能总装机为1.21亿千瓦；新投产抽水蓄能装机规模880万千瓦，核准总装机规模6890万千瓦。”张宗亮说。

  据国家能源局消息，2022年全国新核准抽水蓄能项目48个，装机6890万千瓦，超过“十三五”时期全部的核准规模，全年新投产880万千瓦，创历史新高。近日发布的《抽水蓄能产业发展报告2022》显示，目前我国已纳入规划的抽水蓄能站点资源总量约8.23亿千瓦，已建、核准在建装机规模达到1.7亿千瓦。

  同时，我国抽水蓄能关键技术实现突破，质与量双双飞跃。张宗亮表示，我国抽水蓄能机组装备制造核心技术实现了从“跟跑”“并跑”到“领跑”的跨越式发展，基本形成涵盖全产业链的发展体系和专业化发展模式。

  张宗亮进一步指出，我国创新研发了抽水蓄能智慧化规划成套技术，实现科学高效布局，切实发挥规划引领作用；针对水库地形不整齐、岩体风化深厚、岩性复杂、陡斜坡河谷等复杂地形地质条件，研发了精细定制化筑坝成库成套关键技术；针对上库位于高山之巅、地下水位低、岩体透水性强等地形地质特点，库盆防渗问题突出，研发了库盆防渗成套关键技术；针对破碎、软弱、岩溶等复杂地质条件，研发了大型地下厂房洞室群成套关键建设技术；针对双向水流、水力过渡过程复杂、压力管道水头高和围岩软弱破碎等难点，研发了高压输水管道设计及制造成套关键技术；针对电站地下洞室数量多等难题，研发了快速施工成套关键技术；历经依赖进口、技术引进、消化吸收、自主创新四个阶段，研发了涵盖40万千瓦超大容量抽水蓄能机组，800米级超高水头、高转速、大容量机组和交流励磁变速机组的设计、制造、安装和调试成套关键技术。

  云南省水利资源丰富，拥有发展抽水蓄能得天独厚的地理条件。张宗亮表示，“十四五”时期，云南省重点实施项目包括富民、泸西、禄丰、宣威、西畴5座常规抽蓄电站和梨园阿海混合式抽蓄电站，共800万千瓦，正在开展可研设计。其中，富民、泸西、禄丰抽蓄电站计划于2023年底核准开工。“十五五”和“十六五”期间，重点实施项目11个，共计1270万千瓦。

新机遇下的“新定位”

  当前，中国正在着力构建清洁低碳、安全高效的新型能源体系，风电、光伏发电等新能源大规模高比例发展。张宗亮指出，建设新型电力系统，抽水蓄能与风电、太阳能发电、核电等联合运行效果好。

  在张宗亮看来，抽水蓄能发展将迎来新机遇。“实现‘双碳’目标，构建新型电力系统，是破解经济社会发展过程中能源、资源与环境制约的关键举措。为解决风电、光伏发电等新能源的间歇性、波动性和分散性问题，电力系统对调节电源的需求更加迫切。在诸多调节电源和储能品种之中，抽水蓄能技术成熟，寿命期长，绿色环保。”

  在此背景下，抽水蓄能有了“新定位”——新能源的超级“充电宝”。

  张宗亮表示，其一，抽水蓄能由传统“保障电网安全稳定运行”向能源电力、经济社会多领域综合效益发挥转变。抽水蓄能电站是新型电力系统的关键支撑。抽水蓄能综合优势显著，在提升常规电源开发利用效率，促进分布式发电有效并网，系统维稳控制，保证系统低碳经济性、系统平衡支撑，改善用户侧供电质量等方面将发挥重要作用。

  其二，抽水蓄能电站是开发构建流域“水风光储”一体化清洁能源基地和“沙戈荒”新能源基地的储能支撑。“国家发改委、国家能源局相关文件指出，梳理分析流域抽水蓄能潜力，作为流域水电调节能力的重要组成；大力推进以沙漠、戈壁、荒漠地区为重点的大型风电光伏基地建设，大幅增加抽水蓄能等调峰电源；鼓励抽水蓄能电站与大型风电光伏基地联营。”张宗亮说。

  其三，抽水蓄能电站将在规模化拉动经济发展和促进乡村振兴等方面发挥重要作用。2022年《政府工作报告》指出，要加强抽水蓄能电站建设。抽水蓄能是清洁能源基地的重要电源支撑和能源基础设施，符合国家投资方向。预计抽水蓄能“十四五”直接静态投资约1.7万亿元，经济拉动效应明显，是当前扩大有效投资、保持经济平稳健康增长的重要手段。张宗亮表示，电站建成后可打造旅游风景区，带动经济产业结构升级，实现与地方经济社会发展深度融合，促进乡村振兴。

  张宗亮预测，在“双碳”目标下，电源转型路径整体呈现出清洁化发展的态势，抽水蓄能电站装机稳步提升。“预计2030年总装机达到40亿千瓦，可再生能源装机占比近60%，其中储能2~3亿千瓦，抽水蓄能1.15亿千瓦；2060年总装机达到71亿千瓦，可再生能源装机提升至82%，其中储能近8亿千瓦，抽水蓄能近6亿千瓦。”

推动形成多元化发展格局

  历经五十多年的探索，中国抽水蓄能装机规模显著增长，技术水平显著提高。

  自“十三五”以来，中国抽水蓄能电站单位造价水平相对平稳。2022年，开展前期工作的抽水蓄能电站单位千瓦静态总投资的中位数为5756元/千瓦。抽水蓄能电站工程建设条件个体差异明显，造价水平与工程建设条件和装机规模密切相关，电站单位造价一般随装机规模增加而显著降低。分区域看，西北、华北区域造价最高，南方、华东区域造价最低。抽水蓄能电站的投资占比前三位为：机电设备及安装工程26%、建筑工程25%、建设期利息14%。

  为促进抽水蓄能电站加快发展，国家发改委、国家能源局等部委近期陆续颁布了一系列的支撑性文件，鼓励投资主体多元化，鼓励市场化开发，鼓励社会资本参与电力生产、交易。为深化电力体制改革，完善抽水蓄能价格形成机制，促进抽水蓄能行业健康发展，2023年5月，国家发改委发布《关于抽水蓄能电站容量电价及有关事项的通知》(发改价格〔2023〕 533号)，对电价形成机制、电价疏导机制等各方关切的问题都进行了规定。

  张宗亮指出，抽水蓄能发展还有不少有待攻关任务。设备制造方面，现有大中型水电机组生产企业十余家，但具备大型抽水蓄能机组产能的厂家较少；工程设计方面，在复杂环境下水库库盆防渗、大坝安全评价、输水系统衬砌、大型地下洞室稳定、厂房结构优化等方面须进一步开展攻关；工程施工方面，在复杂地质条件下高水头输水隧洞、大断面竖井、斜井以及大型地下洞室等方面须进一步开展攻关，持续推进标准化、机械化、智能化施工；工程投资方面，针对建设过程涉及面广，一次性投资大，建设周期长、风险因素多等挑战，在压缩建设周期、投资风险防控和优化工程造价等方面须进一步开展攻关。

  张宗亮建议，在总体布局方面，大力发展抽水蓄能电站，未来要大幅提升建设和投产规模，实现更加广泛的场景应用，推动形成多元化发展格局，建设更加完善的产业体系。

人物简介

张宗亮

  我国水工结构工程专家，中国工程院院士，全国工程勘察设计大师。在水利水电工程（含抽水蓄能）、新能源工程和数字工程等方面作出创新性贡献，获国家科技进步二等奖6项，省部级科技进步特等奖4项、一等奖7项。获光华工程科技奖、何梁何利科学与技术创新奖、杰出工程师奖和云南省杰出贡献奖，高坝研发团队获中央企业优秀创新团队；主持和组织设计建成糯扎渡、小湾、天生桥一级、红石岩、观音岩、黄登等25座大型水利水电工程；主持国家和省部级重点研发计划6项；主编行业标准5项；获发明专利18项；享有软著31项；发表论文110篇、专著15部。

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