雙碳目標下安徽抽水蓄能產業發展研究

安徽理工大學電氣與信息工程學院 程龍君，丁梟

隨著經濟社會的發展，人類生產活動對于能源的需求與日俱增，然而由于化石能源逐漸變得稀缺且會引發環境問題，可再生能源發展正方興未艾。2020年“雙碳”目標的提出，更是標志著我國將全力向清潔低碳的新型能源進行轉型。在此形勢下，安徽作為長三角地區中重要的電力傳輸樞紐，迫切需要建立可以保證電力網絡平穩運行的能源基地。

水電具有分布性廣、靈活性高、運行穩定等優勢，是被廣為利用的可再生能源。截止到2017年，全球水電裝機容量12.67億kW，年發電量為42000億kW·h，超過其他可再生能源發電量總和的兩倍。其中抽水蓄能電站占儲電項目累計裝機容量的95.74%，全球裝機規模為170.7GW。

一、發展概況

2020年，中國出席聯合國會議時，作出在10年后實現碳達峰、在40年后達到碳中和的承諾，這是惠及全人類的重大承諾，更向世界展現了大國擔當。對于抽水蓄能產業來說，這無疑是給抽蓄技術騰飛發展的進程加上了助推器。理想浩大，但過程漫長。2021年是提出決策的第二年，目前來看實現“雙碳”目標仍是一個漫長艱難的挑戰。

長三角由上海市、江蘇省、浙江省、安徽省組成，由于“東電西送”的實施，安徽是長三角片區建設特高壓直流工程的必不可少的過渡段。2021年，白鶴灘至江蘇±800kV特高壓項目在本省正式開工。“十四五”召開之后，這是第一個開始的“新基建”特高壓工程。推進“外電入皖”，幫助提高安徽電力網絡的可規劃資源配置布局，提高安徽省、江蘇省、浙江省和上海市所構成的長三角區域內的電能聯動與互濟互保，可以進一步發揮安徽省區位優勢和資源優勢，保障長三角區域經濟穩定發展、社會穩定運行，從“外電入皖”到“皖電東送”，安徽電網從純粹的電力送出省份轉為送電受電同時并舉的省份。

二、機遇

（一）需求空間

在實現雙碳目標、構建新型電力系統背景下，新能源將成為電能供給增長的主體。而新能源中有代表性的風電和太陽能，由于氣候復雜多變，往往會造成棄風棄光的情況。隨著電網建設與技術的進步，核電技術、超高壓遠距離輸電技術和柔性直流電網對電力系統調節能力、清潔能源并網和維護電力網絡聯合穩定運行劃定了更嚴苛的標準。

抽水蓄能是目前最為精進的大型儲能技術，在建設新型電力網絡中發揮了重要作用：調峰調頻、事故備用等，優化電能質量，維護電力網絡聯合穩定進行；將棄風棄光電量轉變為抽水電量，再承擔起“腰荷”供電以達到節能的目的。

隨著核能、風能、太陽能、電化學儲能技術的迅猛發展，與抽水蓄能電站的技術革新與并行開發，擁有運行穩定、啟停迅速的抽蓄電站將會迎來新的發展空間，實現多能互動、協同互補，對新型能源的消納作用和儲存能力進行不斷提升。

（二）政府政策

根據《安徽省國民經濟和社會發展第十四個五年規劃》：要改進抽蓄電價形成機制，注重可利用的水電資源，加快建成長三角千萬kW級綠色儲能基地的進度。目前，安徽省著力于建設長三角地區的特高壓落點，同時著手白鶴灘至浙江的特高壓工程的提早準備。此外，文件還指出，要進一步優化電力網絡維穩運行能力，開展電化學等新型儲能資源的科技創新，由此再對消納能力和儲電能力進行提升，使新型能源的應用研究前景再次拓寬。目前，安徽省鼓勵開展抽蓄電站結合可再生能源如風電、太陽能、電化學儲能等開發研究，致力于維護電力網絡的穩定性和新型電力能源的消納水平。

（三）技術研發

研究表明，二十年后我國的廢棄礦井總體數量約為15,000個,其中有1/3的廢棄礦井為水資源豐富礦井，同時廢棄礦井地下空間約60萬m3/礦，利用潛力巨大。廢棄礦井的地下空間和地下水資源符合建設抽水蓄能電站的必須要求。其中地下空間的低洼區、塌陷區符合抽蓄電站的上下水庫建設條件，可以減少重復建設工程量，且礦井水也得以發揮了作用。利用廢棄礦井資源去開發抽蓄電站的方案，是一個前景廣闊的有利探索。將廢棄礦井改為抽水蓄能電站的技術難點在于要將礦井空間改造為無泄漏能蓄水的地下水庫，而此項技術在2010年已經投入研究，廢棄礦井改造為抽水蓄能電站成功的已有先例——由德國煤礦巨頭魯爾集團開發的世界首座200MW電站。將廢棄礦井開發為抽水蓄能電站的相關技術，可以為我國啟用廢棄礦井、調整新型能源結構、踐行生態保護等提供參考。

（四）電費新規

2021年5月，國家發改委有關負責人明確表示，本次進一步完善分時電價機制，此舉措的直接意義在于可以增加峰谷電價的價格差距，其最終意義在于可以引導電力用戶主動自發地進行削峰填谷，從而使儲能市場的電價有了新的參考標準。

目前，我國電力市場尤其是新型電能市場的價格機制還不夠完善，在此情況下若想回收電站建設投資成本，兩部制電價即是較為合理的價格機制。兩部制電價模式由電量電價和容量電價組成，抽蓄電站削峰填谷的服務性價值可以由前者得到體現，抽蓄電站在調頻調相、啟停迅速、容量充裕性的價值可以由后者得到體現。抽水蓄能電站建設成本得以回收后，其平穩工作也將得以保障。以競爭性方式來決定電量電價，通過競標來進行采購，可以使電價有合理的參考制定標準。民調顯示，多數人支持兩部制電價，接收電費上漲，支持推進“雙碳”目標的達成。

三、挑戰

（一）地理因素

從地理位置上看，安徽省位于華東內陸，地處長江下游與淮河中游，流經長江、淮河與錢塘江。降水量主要在汛期，且多數情況下會導致洪水。降雨年內變化也較大，每年夏季的降雨量超過全年的六成。省內水力資源大部分在地形起伏大且雨量較多的皖南山區，水南多北少、區域間不均衡，水力資源供需矛盾突出。同時不同年份的降雨量懸殊，這導致安徽省內水力資源比較匱乏，每年每季水力豐枯變化較為劇烈。因此，受氣候影響，水力發電難以保證穩定出力，發展潛力不足。此外，因受水庫征地補償限制，十四五期間無法進行水庫擴容，只能考慮機組增容改造，或改造轉輪技術來提升發電效率。

（二）生態紅線

經過之前的大型多數抽水蓄能電站選點，和已有規劃站點的開始承建，加之“十九大”中建設生態文明的提出，站點的選址遇到了難題。由于電站建設中產生的噪聲和大量粉塵會對空氣和水體造成難以挽回的影響，挖土建造也必然會影響地質環境。不僅如此，水電站建造水庫，也會導致電站周圍的地下水水位升高，改變土壤濕度進而改變區域生態環境；而水電站蓄水建站也會導致水電站下游長期缺水，河床干涸，嚴重破壞生態環境，引發其他地質災害。為響應生態環境保護，長江三峽水電工程有限公司正式更名為三峽生態環境有限公司，在水電開發的同時做好整體性生態保護和系統性綜合治理。國家和地方層面出臺了若干有關生態保護的政策法規，通過政府和公眾對水利水電工程進行監管與監督。由政府牽頭，實時地對在建已建的水利水電工程進行監督評價，研究其環境效益及對生態的影響，再制定和實施針對性措施。

（三）投資回收

在20世紀的安徽省電力資源短缺時期，政府施行“新電新價”的舉措，將建設水電站的費用分攤到電價上，大力興建水電站；而臨近世紀末時期，安徽出現電力產能過剩情況，便出臺“競爭上網電價”政策，而興建電站的成本電價要遠遠高于市價，在效益決定電站開發程度的情況下，水電站開發進程一度停滯。

我國電力改革正處于一個攻堅克難的階段，初期是對抽水蓄能電價的探索與試行，而今是抽水蓄能電價的調整與完善。由于抽水蓄能電站的初期建設投資不計入電價定價成本，因此也無法通過產業鏈進行資金疏導，導致電價問題長期得不到解決，也阻礙了抽蓄產業的發展勢頭。抽蓄電價機制要如何完善，已經是迫在眉睫的問題。

抽蓄電站特有的電力消納、調峰調谷的作用并不能直接迅速的體現其經濟效益，而其間接經濟效益巨大，只是需要借助電力改革才能將其效益直觀化。從長期的角度來看，伴隨蓄能市場體制不斷完備，最合理的方案是實行“優質優價”，將火電、風電、光伏等聯合受利能源的增加效益部分，來對抽蓄電站運行作出補貼。此外，根據不同地區電網用電負荷，有針對性地擴大抽水蓄能電站的聯網范圍，更有效提高抽蓄電站整體效益。在此基礎上，堅持執行兩部制電價政策，擴大峰谷電價差，更好地體現抽蓄電站高拋低吸的經濟效益，因地制宜、因時制宜地發揮抽水蓄能電站的更大作用。