新時代水電發展展望

彭 程，彭才德，高 潔，杜效鵠

(水電水利規劃設計總院，北京 100120)

1 發展現狀

我國幅員遼闊，水能資源技術可開發量6.87億kW，位居世界首位。發展水電一直是我國能源電力的重要戰略方針。自新中國成立以來，常規水電發電量在全口徑總發電量占比處于10%至33%，在電力工業中占據重要位置，是我國國民經濟發展的中流砥柱[1]。2020年常規水電年發電量13 552億kW·h，占總發電量的17.8%[2]，是我國能源電力的主力軍。截至2020年底，常規水電裝機規模占水能技術可開發量的49.5%，開發程度近半。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程度已超過90%；長江上游、金沙江水電資源開發程度在80%以上；雅礱江、瀾滄江、黃河上游水電資源開發程度超過60%[3]。

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

2 發展機遇

2020年9月，習近平總書記在聯合國大會上鄭重宣誓：我國力爭實現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、太陽能發電總裝機容量將達到12億kW以上。2021年3月，中央財經委員會第九次會議，提出實施可再生能源替代行動，深化電力體制改革，構建以新能源為主體的新型電力系統。為此，水電將在我國實現雙碳目標、構建新型電力系統的實施路徑上占據重要地位，為大力發展新能源保駕護航。

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

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劃編制工作[4]。為了適應當前及未來新能源高比例發展以及新時期構建新型電力系統的需要，面向2035年啟動編制新一輪抽水蓄能中長期規劃，致力于指導未來中長期抽水蓄能電站建設，促進抽水蓄能行業高質量可持續發展。2021年4月底，國家發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，從構建以新能源為主體的新型電力系統，促進抽水蓄能電站加快發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，調節性電源的容量電價機制等提供了解決途徑。

3 發展定位

3.1 常規水電

常規水電可依托高壩大庫，實現優越的調蓄能力，是電力系統中最重要的調節形式之一；而且還具有其他儲能設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提供電量為主，兼顧調峰及容量作用，轉變為在提供電量的基礎上，滿足電力系統調峰調頻需求，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安全、穩定、經濟運行的重要保障之一。我國常規水電裝機和發電量均多年穩居世界第一，在可持續發展中：首先，生態優先、綠色發展，在河流水電規劃前期工作的基礎上，繼續做好調蓄性能優越的龍頭水庫、重要工程、清潔能源基地建設。二是，挖潛發揮已建水電調節作用，引領水電二次開發，一方面，對具備條件的水電工程增容改造、提質增效，以低成本拉動高效益；另一方面，拓寬思路、創新思維模式，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水力聯系，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，用高梯級發電產生錯峰效益，為電力系統提供容量增量和電量時移，建設形成儲能工廠。

3.2 抽水蓄能

抽水蓄能是技術成熟、清潔高效、經濟安全的電力系統優質調節手段，具有電能量效益和輔助服務功能。我國抽水蓄能電站裝機規模位居世界第一。面向新能源、核電等清潔能源發電在電力系統中的快速增長，抽水蓄能電站憑借其靈活的運行方式、卓越的調峰能力、快捷的反應速度和良好的經濟指標，建設重要性和緊迫性日益顯現。抽水蓄能電站建設運營：首先，根據經濟社會發展，面向負荷中心能源電力需求，為電力系統綜合調節，從電網側滿足高質量電能需求。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，通過抽水蓄能電站容量配置和配合運行，從電源側實現高質量電能輸出。

4 發展愿景

在生態文明建設和全球能源轉型，實現雙碳目標的時代背景下，水電發展需要從創新流域水電綜合管理體系、打造流域清潔能源綜合基地、依托水電梯級建設儲能工廠、以抽水蓄能服務新型電力系統等多方面擘畫新藍圖，開啟新征程。

4.1 創新流域水電綜合管理體系

流域水電綜合管理應堅持新發展理念，更好造福人民；應圍繞經濟社會發展、能源電力和水資源需求，在保護中發展、在發展中保護。一是，秉承生態文明建設理念，全面落實流域規劃所確定的開發保護任務與目標，統籌考慮，持續有序推動水電開發進程。尤其是綜合利用效益顯著的戰略性工程建設。二是，以生態文明理念規劃水電工程生態修復，以生態文明建設促進水電工程后續發展。深刻把握山水林田湖草是生命共同體的系統思想，開展水電開發后評價，考慮干支流水電開發及其生態環境狀況，從流域層面統籌制定生態環境保護和修復規劃。三是，結合鄉村振興戰略，以水電開發促進當地經濟社會發展。完善移民后續服務、經濟社會后續發展，形成并落實后續發展綜合規劃與資金支持機制。四是，統籌流域梯級調度，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劃。合理配置梯級電站競價單元，通過整合梯級電站開發主體和建立全流域協同調節機制，實施流域梯級優化調度。五是，統籌調整流域多部門、多業主的多頭管理模式，建立健全流域管理法規體系，全方位提升流域管控水平。六是，實現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定，建立統一高效的防洪、發電、生態調度和安全應急監控管理平臺，全面完善流域水電綜合利用技術標準體系。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。利用已建和規劃建設的水電梯級和水電送出通道，實現水風光互補一體化開發，集約化利用清潔能源，通過資源優勢互補，送出高質量電能，提升送出通道的利用率，開發流域主要在水風光資源富集的西南地區。一方面，通過水電平抑間歇性風光電的波動性、隨機性，實現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，實現水電與其他能源品種經濟性互補，提升基地的整體競爭能力，反過來拉動水電開發。在實現路徑上，一是提前謀劃，充分考慮建設時序，分析論證水風光合理配比，統籌規劃布局水電與光伏、風電等清潔能源電源，實現整體效益；二是創新建立水風光一體化運行、一體化統籌送出、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展。

4.3 依托水電梯級建設儲能工廠

水電梯級儲能工廠，主要定位于負荷中心及鄰近地區局域電網。充分發揮水電的長周期儲能調節功效，實現低質低價電量向可調節高價電量轉變；以服務于電力系統為主要目標，促進不同層級源網荷儲發展，通過儲能工廠將水電功能從電量兼顧容量，轉變為儲能和容量補償為主體。在實現路徑上，一是，開發方式多樣，包含了常規水電機組擴機、抽水儲能泵站、可逆式機組等多種技術形式，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，激發各開發主體的積極性。

4.4 以抽水蓄能服務新型電力系統

新型電力系統以新能源為主體，需要吸納大規模、高比例間歇性可再生能源，對靈活調節資源提出了更高要求。在雙碳目標背景下，清潔環保、高效能循環利用的靈活調節資源尤為寶貴。抽水蓄能電站，站點資源豐富，技術成熟，定位于服務新能源快速發展，是建設新型電力系統的重要支撐性電源之一。其優勢及在電力系統中的作用：一是，增強電力系統調節能力。抽水蓄能電站啟停靈活、調節速度快、爬坡卸負荷能力強，是目前大規模最具靈活性的電源，在系統中充分發揮調峰填谷、調頻、無功調節、事故備用等作用，提高系統供電質量。二是，發揮儲能作用。通過中長周期儲能，與新能源聯合運行，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濟性。三是，保障電網安全運行。作為負荷中心或電力輸送的支撐電源，增強電力系統應對事故的能力，保障電力系統安全可靠和穩定運行。提供物理轉動慣量，提升系統抗擾動能力。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在較短時間內恢復供電能力。

5 路徑舉措

5.1 清潔能源基地建設

根據《綱要》部署，加快發展非化石能源，加快西南水電基地建設，建設一批多能互補的清潔能源基地。在“現代能源體系建設工程”專欄“大型清潔能源基地”中“建設雅魯藏布江下游水電基地。建設金沙江上下游、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，以常規水電基地為依托促進清潔能源發展，重點體現在金沙江、雅礱江流域、黃河上游等清潔能源基地建設。此外，抽水蓄能將為水能資源相對缺乏地區的清潔能源基地建設提供重要助力。

5.2 儲能工廠示范推廣

根據《綱要》要求，加強源網荷儲銜接，提升清潔能源消納和存儲能力。在“現代能源體系建設工程”專欄“電力系統調節”中提出“開展黃河梯級電站大型儲能項目研究”。根據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化調整規劃研究。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，引領水電二次開發。

5.3 抽水蓄能電站規劃布局

根據《綱要》安排，加快抽水蓄能電站建設和新型儲能技術規模化應用。抽水蓄能中長期規劃已啟動，在統籌考慮區域電網需求和當地資源條件的基礎上，按照環境友好、技術可行的要求，對全國各省區市進行系統梳理，形成抽水蓄能電站未來建設的資源儲備，促進其有序建設、可持續發展。