中國(guó)工程院院士張宗亮： 中國(guó)抽水蓄能電站有了“新定位”

　　人物簡(jiǎn)介：我國(guó)水工結(jié)構(gòu)工程專家，中國(guó)工程院院士，全國(guó)工程勘察設(shè)計(jì)大師。在水利水電工程(含抽水蓄能)、新能源工程和數(shù)字工程等方面作出創(chuàng)新性貢獻(xiàn)，獲國(guó)家科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)6項(xiàng)，省部級(jí)科技進(jìn)步特等獎(jiǎng)4項(xiàng)、一等獎(jiǎng)7項(xiàng)。獲光華工程科技獎(jiǎng)、何梁何利科學(xué)與技術(shù)創(chuàng)新獎(jiǎng)、杰出工程師獎(jiǎng)和云南省杰出貢獻(xiàn)獎(jiǎng)，高壩研發(fā)團(tuán)隊(duì)獲中央企業(yè)優(yōu)秀創(chuàng)新團(tuán)隊(duì);主持和組織設(shè)計(jì)建成糯扎渡、小灣、天生橋一級(jí)、紅石巖、觀音巖、黃登等25座大型水利水電工程;主持國(guó)家和省部級(jí)重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃6項(xiàng);主編行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)5項(xiàng);獲發(fā)明專利18項(xiàng);享有軟著31項(xiàng);發(fā)表論文110篇、專著15部。

　　“抽水蓄能與新能源融合發(fā)展是實(shí)現(xiàn)‘雙碳’目標(biāo)的重要途徑。新時(shí)代、新定位、新使命，挑戰(zhàn)與機(jī)遇并存，抽水蓄能行至新的戰(zhàn)略起點(diǎn)。”在云南省能源局、南方電網(wǎng)云南電網(wǎng)公司8月初舉辦的2023年新型電力系統(tǒng)發(fā)展論壇上，中國(guó)工程院院士張宗亮指出。

　　與常規(guī)水電站不同，抽水蓄能電站既是電源又是負(fù)荷，是一個(gè)系統(tǒng)服務(wù)工程。抽蓄電站是電力系統(tǒng)中的“巨型電池”，在用電低谷時(shí)從電網(wǎng)“充電”，在用電高峰時(shí)向電網(wǎng)“放電”，具有調(diào)峰、調(diào)頻、調(diào)相、儲(chǔ)能、系統(tǒng)備用、黑啟動(dòng)六大功能，是電力系統(tǒng)的“穩(wěn)定器”“調(diào)節(jié)器”“平衡器”，能夠保障大電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。

　　張宗亮指出，“雙碳”目標(biāo)下，在現(xiàn)代能源體系中，抽水蓄能有了新定位。“抽水蓄能是服務(wù)新能源開發(fā)的大容量?jī)?chǔ)能‘倉(cāng)庫(kù)’、服務(wù)電力系統(tǒng)的‘靈活調(diào)節(jié)電源’和新型電力系統(tǒng)的‘最后一根火柴’，起到穩(wěn)電、調(diào)電、保電的作用。”

　　質(zhì)量實(shí)現(xiàn)飛躍發(fā)展

　　抽水蓄能在世界上已有上百年的發(fā)展歷史，從全球電力系統(tǒng)儲(chǔ)能市場(chǎng)發(fā)展來(lái)看，抽水蓄能裝機(jī)規(guī)模占據(jù)絕對(duì)主導(dǎo)地位。據(jù)張宗亮統(tǒng)計(jì)，截至2022年底，全球已投運(yùn)電力儲(chǔ)能項(xiàng)目累計(jì)裝機(jī)規(guī)模2.37億千瓦，其中抽水蓄能1.88億千瓦，規(guī)模占比79.5%。截至2020年底，我國(guó)在運(yùn)、在建抽水蓄能規(guī)模均居世界第一。

　　我國(guó)地域遼闊，建設(shè)抽水蓄能電站的站點(diǎn)資源比較豐富。張宗亮指出，中國(guó)抽水蓄能資源站點(diǎn)1500余座，總裝機(jī)規(guī)模達(dá)16億千瓦，南方、西北、華中、華東等區(qū)域分布相對(duì)較多。截至2022年底，已納入《抽水蓄能中長(zhǎng)期發(fā)展規(guī)劃》的站點(diǎn)資源總量約8.23億千瓦，重點(diǎn)實(shí)施項(xiàng)目4.21億千瓦，規(guī)劃儲(chǔ)備項(xiàng)目3.03億千瓦。

　　“截至2022年底，中國(guó)已建抽水蓄能總裝機(jī)4579萬(wàn)千瓦，占全球總裝機(jī)的24.4%;在建抽水蓄能總裝機(jī)為1.21億千瓦;新投產(chǎn)抽水蓄能裝機(jī)規(guī)模880萬(wàn)千瓦，核準(zhǔn)總裝機(jī)規(guī)模6890萬(wàn)千瓦。”張宗亮說(shuō)。

　　據(jù)國(guó)家能源局消息，2022年全國(guó)新核準(zhǔn)抽水蓄能項(xiàng)目48個(gè)，裝機(jī)6890萬(wàn)千瓦，超過(guò)“十三五”時(shí)期全部的核準(zhǔn)規(guī)模，全年新投產(chǎn)880萬(wàn)千瓦，創(chuàng)歷史新高。近日發(fā)布的《抽水蓄能產(chǎn)業(yè)發(fā)展報(bào)告2022》顯示，目前我國(guó)已納入規(guī)劃的抽水蓄能站點(diǎn)資源總量約8.23億千瓦，已建、核準(zhǔn)在建裝機(jī)規(guī)模達(dá)到1.7億千瓦。

　　同時(shí)，我國(guó)抽水蓄能關(guān)鍵技術(shù)實(shí)現(xiàn)突破，質(zhì)與量雙雙飛躍。張宗亮表示，我國(guó)抽水蓄能機(jī)組裝備制造核心技術(shù)實(shí)現(xiàn)了從“跟跑”“并跑”到“領(lǐng)跑”的跨越式發(fā)展，基本形成涵蓋全產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展體系和專業(yè)化發(fā)展模式。

　　張宗亮進(jìn)一步指出，我國(guó)創(chuàng)新研發(fā)了抽水蓄能智慧化規(guī)劃成套技術(shù)，實(shí)現(xiàn)科學(xué)高效布局，切實(shí)發(fā)揮規(guī)劃引領(lǐng)作用;針對(duì)水庫(kù)地形不整齊、巖體風(fēng)化深厚、巖性復(fù)雜、陡斜坡河谷等復(fù)雜地形地質(zhì)條件，研發(fā)了精細(xì)定制化筑壩成庫(kù)成套關(guān)鍵技術(shù);針對(duì)上庫(kù)位于高山之巔、地下水位低、巖體透水性強(qiáng)等地形地質(zhì)特點(diǎn)，庫(kù)盆防滲問(wèn)題突出，研發(fā)了庫(kù)盆防滲成套關(guān)鍵技術(shù);針對(duì)破碎、軟弱、巖溶等復(fù)雜地質(zhì)條件，研發(fā)了大型地下廠房洞室群成套關(guān)鍵建設(shè)技術(shù);針對(duì)雙向水流、水力過(guò)渡過(guò)程復(fù)雜、壓力管道水頭高和圍巖軟弱破碎等難點(diǎn)，研發(fā)了高壓輸水管道設(shè)計(jì)及制造成套關(guān)鍵技術(shù);針對(duì)電站地下洞室數(shù)量多等難題，研發(fā)了快速施工成套關(guān)鍵技術(shù);歷經(jīng)依賴進(jìn)口、技術(shù)引進(jìn)、消化吸收、自主創(chuàng)新四個(gè)階段，研發(fā)了涵蓋40萬(wàn)千瓦超大容量抽水蓄能機(jī)組，800米級(jí)超高水頭、高轉(zhuǎn)速、大容量機(jī)組和交流勵(lì)磁變速機(jī)組的設(shè)計(jì)、制造、安裝和調(diào)試成套關(guān)鍵技術(shù)。

　　云南省水利資源豐富，擁有發(fā)展抽水蓄能得天獨(dú)厚的地理?xiàng)l件。張宗亮表示，“十四五”時(shí)期，云南省重點(diǎn)實(shí)施項(xiàng)目包括富民、瀘西、祿豐、宣威、西疇5座常規(guī)抽蓄電站和梨園阿海混合式抽蓄電站，共800萬(wàn)千瓦，正在開展可研設(shè)計(jì)。其中，富民、瀘西、祿豐抽蓄電站計(jì)劃于2023年底核準(zhǔn)開工。“十五五”和“十六五”期間，重點(diǎn)實(shí)施項(xiàng)目11個(gè)，共計(jì)1270萬(wàn)千瓦。

　　新機(jī)遇下的“新定位”

　　當(dāng)前，中國(guó)正在著力構(gòu)建清潔低碳、安全高效的新型能源體系，風(fēng)電、光伏發(fā)電等新能源大規(guī)模高比例發(fā)展。張宗亮指出，建設(shè)新型電力系統(tǒng)，抽水蓄能與風(fēng)電、太陽(yáng)能發(fā)電、核電等聯(lián)合運(yùn)行效果好。

　　在張宗亮看來(lái)，抽水蓄能發(fā)展將迎來(lái)新機(jī)遇。“實(shí)現(xiàn)‘雙碳’目標(biāo)，構(gòu)建新型電力系統(tǒng)，是破解經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展過(guò)程中能源、資源與環(huán)境制約的關(guān)鍵舉措。為解決風(fēng)電、光伏發(fā)電等新能源的間歇性、波動(dòng)性和分散性問(wèn)題，電力系統(tǒng)對(duì)調(diào)節(jié)電源的需求更加迫切。在諸多調(diào)節(jié)電源和儲(chǔ)能品種之中，抽水蓄能技術(shù)成熟，壽命期長(zhǎng)，綠色環(huán)保。”

　　在此背景下，抽水蓄能有了“新定位”——新能源的超級(jí)“充電寶”。

　　張宗亮表示，其一，抽水蓄能由傳統(tǒng)“保障電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行”向能源電力、經(jīng)濟(jì)社會(huì)多領(lǐng)域綜合效益發(fā)揮轉(zhuǎn)變。抽水蓄能電站是新型電力系統(tǒng)的關(guān)鍵支撐。抽水蓄能綜合優(yōu)勢(shì)顯著，在提升常規(guī)電源開發(fā)利用效率，促進(jìn)分布式發(fā)電有效并網(wǎng)，系統(tǒng)維穩(wěn)控制，保證系統(tǒng)低碳經(jīng)濟(jì)性、系統(tǒng)平衡支撐，改善用戶側(cè)供電質(zhì)量等方面將發(fā)揮重要作用。

　　其二，抽水蓄能電站是開發(fā)構(gòu)建流域“水風(fēng)光儲(chǔ)”一體化清潔能源基地和“沙戈荒”新能源基地的儲(chǔ)能支撐。“國(guó)家發(fā)改委、國(guó)家能源局相關(guān)文件指出，梳理分析流域抽水蓄能潛力，作為流域水電調(diào)節(jié)能力的重要組成;大力推進(jìn)以沙漠、戈壁、荒漠地區(qū)為重點(diǎn)的大型風(fēng)電光伏基地建設(shè)，大幅增加抽水蓄能等調(diào)峰電源;鼓勵(lì)抽水蓄能電站與大型風(fēng)電光伏基地聯(lián)營(yíng)。”張宗亮說(shuō)。

　　其三，抽水蓄能電站將在規(guī)模化拉動(dòng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和促進(jìn)鄉(xiāng)村振興等方面發(fā)揮重要作用。2022年《政府工作報(bào)告》指出，要加強(qiáng)抽水蓄能電站建設(shè)。抽水蓄能是清潔能源基地的重要電源支撐和能源基礎(chǔ)設(shè)施，符合國(guó)家投資方向。預(yù)計(jì)抽水蓄能“十四五”直接靜態(tài)投資約1.7萬(wàn)億元，經(jīng)濟(jì)拉動(dòng)效應(yīng)明顯，是當(dāng)前擴(kuò)大有效投資、保持經(jīng)濟(jì)平穩(wěn)健康增長(zhǎng)的重要手段。張宗亮表示，電站建成后可打造旅游風(fēng)景區(qū)，帶動(dòng)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)升級(jí)，實(shí)現(xiàn)與地方經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展深度融合，促進(jìn)鄉(xiāng)村振興。

　　張宗亮預(yù)測(cè)，在“雙碳”目標(biāo)下，電源轉(zhuǎn)型路徑整體呈現(xiàn)出清潔化發(fā)展的態(tài)勢(shì)，抽水蓄能電站裝機(jī)穩(wěn)步提升。“預(yù)計(jì)2030年總裝機(jī)達(dá)到40億千瓦，可再生能源裝機(jī)占比近60%，其中儲(chǔ)能2~3億千瓦，抽水蓄能1.15億千瓦;2060年總裝機(jī)達(dá)到71億千瓦，可再生能源裝機(jī)提升至82%，其中儲(chǔ)能近8億千瓦，抽水蓄能近6億千瓦。”

　　推動(dòng)形成多元化發(fā)展格局

　　歷經(jīng)五十多年的探索，中國(guó)抽水蓄能裝機(jī)規(guī)模顯著增長(zhǎng)，技術(shù)水平顯著提高。

　　自“十三五”以來(lái)，中國(guó)抽水蓄能電站單位造價(jià)水平相對(duì)平穩(wěn)。2022年，開展前期工作的抽水蓄能電站單位千瓦靜態(tài)總投資的中位數(shù)為5756元/千瓦。抽水蓄能電站工程建設(shè)條件個(gè)體差異明顯，造價(jià)水平與工程建設(shè)條件和裝機(jī)規(guī)模密切相關(guān)，電站單位造價(jià)一般隨裝機(jī)規(guī)模增加而顯著降低。分區(qū)域看，西北、華北區(qū)域造價(jià)最高，南方、華東區(qū)域造價(jià)最低。抽水蓄能電站的投資占比前三位為：機(jī)電設(shè)備及安裝工程26%、建筑工程25%、建設(shè)期利息14%。

　　為促進(jìn)抽水蓄能電站加快發(fā)展，國(guó)家發(fā)改委、國(guó)家能源局等部委近期陸續(xù)頒布了一系列的支撐性文件，鼓勵(lì)投資主體多元化，鼓勵(lì)市場(chǎng)化開發(fā)，鼓勵(lì)社會(huì)資本參與電力生產(chǎn)、交易。為深化電力體制改革，完善抽水蓄能價(jià)格形成機(jī)制，促進(jìn)抽水蓄能行業(yè)健康發(fā)展，2023年5月，國(guó)家發(fā)改委發(fā)布《關(guān)于抽水蓄能電站容量電價(jià)及有關(guān)事項(xiàng)的通知》(發(fā)改價(jià)格〔2023〕 533號(hào))，對(duì)電價(jià)形成機(jī)制、電價(jià)疏導(dǎo)機(jī)制等各方關(guān)切的問(wèn)題都進(jìn)行了規(guī)定。

　　張宗亮指出，抽水蓄能發(fā)展還有不少有待攻關(guān)任務(wù)。設(shè)備制造方面，現(xiàn)有大中型水電機(jī)組生產(chǎn)企業(yè)十余家，但具備大型抽水蓄能機(jī)組產(chǎn)能的廠家較少;工程設(shè)計(jì)方面，在復(fù)雜環(huán)境下水庫(kù)庫(kù)盆防滲、大壩安全評(píng)價(jià)、輸水系統(tǒng)襯砌、大型地下洞室穩(wěn)定、廠房結(jié)構(gòu)優(yōu)化等方面須進(jìn)一步開展攻關(guān);工程施工方面，在復(fù)雜地質(zhì)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(jìn)一步開展攻關(guān)，持續(xù)推進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)化、機(jī)械化、智能化施工;工程投資方面，針對(duì)建設(shè)過(guò)程涉及面廣，一次性投資大，建設(shè)周期長(zhǎng)、風(fēng)險(xiǎn)因素多等挑戰(zhàn)，在壓縮建設(shè)周期、投資風(fēng)險(xiǎn)防控和優(yōu)化工程造價(jià)等方面須進(jìn)一步開展攻關(guān)。

　　張宗亮建議，在總體布局方面，大力發(fā)展抽水蓄能電站，未來(lái)要大幅提升建設(shè)和投產(chǎn)規(guī)模，實(shí)現(xiàn)更加廣泛的場(chǎng)景應(yīng)用，推動(dòng)形成多元化發(fā)展格局，建設(shè)更加完善的產(chǎn)業(yè)體系。

　　本文刊載于《中國(guó)電力企業(yè)管理》2023年09期，作者系本刊記者