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近日，水電水利規(guī)劃設(shè)計總院聯(lián)合中國水力發(fā)電工程學會抽水蓄能行業(yè)分會共同發(fā)布了《抽水蓄能產(chǎn)業(yè)發(fā)展報告2023年度》（以下簡稱《報告》）。該報告詳細闡述了抽水蓄能電站發(fā)展的重要性、技術(shù)原理、產(chǎn)業(yè)布局以及當前的發(fā)展狀況，為理解抽水蓄能發(fā)展的底層邏輯提供了全面而深入的分析。
一、抽水蓄能技術(shù)原理與功能
抽水蓄能是一種利用水的勢能差來實現(xiàn)電能儲存和釋放的技術(shù)，是目前世界上最成熟、最廣泛應(yīng)用的儲能技術(shù)之一。抽水蓄能電站由兩個相互連接且位于不同高度的水庫組成，上下水庫之間通過管道連接，管道內(nèi)安裝有可逆運行的機組，即既可作為泵又可作為渦輪機的設(shè)備。
在充電過程中，機組作為泵，將下水庫的水抽到上水庫儲存，這個過程是把電能轉(zhuǎn)化為水的勢能；在放電過程中，機組作為渦輪機，將上水庫的水放到下水庫發(fā)電，這個過程是把勢能轉(zhuǎn)化為電能。盡管在轉(zhuǎn)換過程中會有一定比例的電能損失，但抽水蓄能電站的綜合效率約在75%左右，仍然是一種高效、可靠的儲能方式。
抽水蓄能電站具有調(diào)峰填谷、調(diào)頻調(diào)相、事故備用、黑啟動等多種功能。在電力負荷低谷時段，可以利用電網(wǎng)中富余的電能抽水至上水庫；在負荷高峰時段，再放水至下水庫發(fā)電，從而實現(xiàn)電能的轉(zhuǎn)換和儲備。這種調(diào)節(jié)能力對于維持電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性、提高新能源消納能力、促進能源轉(zhuǎn)型具有重要意義。
二、抽水蓄能發(fā)展的重要性
隨著雙碳目標的提出，以及風電、光伏發(fā)電成本的快速下降，以風能、太陽能大規(guī)模開發(fā)利用為標志的能源供給革命已經(jīng)成為我國能源發(fā)展的重要方向，也是保障我國能源安全的重要手段。然而，風電、光伏發(fā)電具有間歇性、波動性的特點，電力用戶需要的是電力的穩(wěn)定供應(yīng)。因此，抽水蓄能電站的建設(shè)成為解決這一問題的關(guān)鍵。
抽水蓄能電站作為新型電力系統(tǒng)的調(diào)節(jié)支撐保障電源，具有顯著的調(diào)節(jié)能力。在風、光發(fā)電出力大于電力系統(tǒng)需求時，抽水蓄能電站可以把多余的發(fā)電量儲存起來；在風、光發(fā)電出力不足時，抽水蓄能電站可以釋放儲存的電能，從而確保電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。這種調(diào)節(jié)能力為新能源的大規(guī)模開發(fā)利用提供了堅實的基礎(chǔ)，也為構(gòu)建清潔低碳、安全高效的新型能源體系提供了有力支撐。
三、抽水蓄能電站的產(chǎn)業(yè)布局
抽水蓄能電站的布局需要與新能源的發(fā)展布局相匹配。我國的資源稟賦特點決定了風、光等可再生能源主要集中在西部和北部地區(qū)，而經(jīng)濟發(fā)展中心和用電負荷中心主要集中在東部和南部地區(qū)。因此，抽水蓄能電站的布局也需要考慮這一特點。
根據(jù)《報告》的數(shù)據(jù)，截至2024年6月底，全國抽水蓄能累計裝機容量達5439萬千瓦。抽水蓄能投資增勢加快，上半年投資增速較去年同期增加30.4個百分點。截至2023年底，我國抽水蓄能累計已投運規(guī)模達到5094萬千瓦，約占全球抽水蓄能裝機的28.1%，位列全球首位。已建、在建及核準待建抽水蓄能電站規(guī)模約2.3億千瓦，連續(xù)8年穩(wěn)居世界第一。其中，在建規(guī)模也躍升至億千瓦級。這些數(shù)據(jù)表明，抽水蓄能產(chǎn)業(yè)已經(jīng)成為我國新能源基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)絡(luò)的重要組成部分。
在碳中和的大背景下，新能源的發(fā)展是目的，建設(shè)抽水蓄能電站是我們的手段。因此，抽水蓄能電站的布局需要緊跟新能源的發(fā)展步伐。如果在西部和北部地區(qū)建設(shè)風電和光伏發(fā)電基地，那么調(diào)節(jié)支撐保障電源的布局就要在西部和北部地區(qū)多布局一些；如果在東部和南部地區(qū)推動分布式風電和光伏發(fā)電就近開發(fā)利用，那么調(diào)節(jié)支撐保障電源的布局就要在東部和南部地區(qū)多布局一些。
四、抽水蓄能電站的技術(shù)特點與優(yōu)勢
抽水蓄能電站具有多種技術(shù)特點和優(yōu)勢，使其成為當前儲能技術(shù)的首選之一。
高效性：抽水蓄能電站的綜合效率約在75%左右，雖然有一定的能量損失，但相對于其他儲能技術(shù)來說，仍然是一種高效、可靠的儲能方式。
靈活性：抽水蓄能電站可以根據(jù)電力系統(tǒng)的需求進行靈活調(diào)節(jié)，既可以儲存多余的電能，也可以釋放儲存的電能，從而確保電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。
環(huán)保性：抽水蓄能電站利用水的勢能進行儲能和發(fā)電，不產(chǎn)生污染物，是一種清潔、可再生的能源利用方式。
經(jīng)濟性：隨著風電、光伏發(fā)電成本的下降，抽水蓄能電站的建設(shè)和運行成本也相對較低，具有較好的經(jīng)濟性。
五、抽水蓄能電站的發(fā)展現(xiàn)狀與挑戰(zhàn)
抽水蓄能電站的發(fā)展已經(jīng)取得了顯著的成效，但仍面臨一些挑戰(zhàn)。
資源分布不均：我國的抽水蓄能站點資源雖然豐富，但分布不均，主要集中在一些山區(qū)和丘陵地帶。這在一定程度上限制了抽水蓄能電站的建設(shè)和發(fā)展。
建設(shè)周期長：抽水蓄能電站的建設(shè)周期較長，需要投入大量的人力、物力和財力。這在一定程度上影響了抽水蓄能電站的建設(shè)進度和規(guī)模。
技術(shù)瓶頸：雖然抽水蓄能電站的技術(shù)已經(jīng)相對成熟，但在一些關(guān)鍵技術(shù)上仍存在瓶頸，如機組效率、設(shè)備壽命等。這些技術(shù)瓶頸限制了抽水蓄能電站的性能和可靠性。
市場需求變化：隨著新能源的發(fā)展，電力系統(tǒng)的需求也在不斷變化。抽水蓄能電站需要根據(jù)市場需求進行靈活調(diào)節(jié)，但市場需求的變化也給抽水蓄能電站的運行和管理帶來了一定的挑戰(zhàn)。
六、抽水蓄能電站的典型案例與經(jīng)驗分享
近年來，我國抽水蓄能電站的建設(shè)取得了顯著的成效，涌現(xiàn)出了一批典型案例。
浙江舟山海水抽水蓄能電站：該電站是我國首個海水抽水蓄能電站，利用海底深處的高水壓來在空心體中存儲電力。這種技術(shù)可以克服陸地上缺乏足夠高度差的問題，提高抽水蓄能的能量密度。該電站的成功運行為我國抽水蓄能技術(shù)的發(fā)展提供了新的思路和方法。
豐寧抽水蓄能電站：該電站位于河北省承德市豐寧滿族自治縣境內(nèi)，是當前世界上規(guī)模最大的抽水蓄能電站。該電站的建設(shè)和運行經(jīng)驗為我國抽水蓄能電站的建設(shè)和管理提供了有益的借鑒和參考。
這些典型案例的成功運行不僅展示了抽水蓄能電站的技術(shù)特點和優(yōu)勢，也為我國抽水蓄能電站的發(fā)展提供了寶貴的經(jīng)驗和啟示。
七、抽水蓄能電站的政策支持與未來發(fā)展
為了推動抽水蓄能電站的發(fā)展，我國政府出臺了一系列政策措施。
《中華人民共和國能源法》：該法明確指出，國家合理布局、積極有序開發(fā)建設(shè)抽水蓄能電站，推進新型儲能高質(zhì)量發(fā)展，發(fā)揮各類儲能在電力系統(tǒng)中的調(diào)節(jié)作用。這為抽水蓄能電站的發(fā)展提供了法律保障和政策支持。
《抽水蓄能中長期發(fā)展規(guī)劃（2021-2035年）》：該規(guī)劃提出了抽水蓄能電站的發(fā)展目標、布局原則、建設(shè)重點和保障措施等，為抽水蓄能電站的發(fā)展提供了明確的指導和方向。
財政補貼與稅收優(yōu)惠：為了鼓勵抽水蓄能電站的建設(shè)和運行，我國政府還給予了一定的財政補貼和稅收優(yōu)惠。這些政策措施降低了抽水蓄能電站的建設(shè)和運行成本，提高了其經(jīng)濟性。
在政策支持和市場需求的推動下，我國抽水蓄能電站的發(fā)展前景廣闊。未來，隨著新能源的大規(guī)模開發(fā)利用和電力系統(tǒng)的不斷升級，抽水蓄能電站將繼續(xù)發(fā)揮重要作用，為構(gòu)建清潔低碳、安全高效的新型能源體系做出更大貢獻。
八、結(jié)論
抽水蓄能電站作為一種高效、可靠、清潔的儲能技術(shù)，對于促進新能源發(fā)展、維護電力系統(tǒng)穩(wěn)定具有重要意義。我國抽水蓄能電站的建設(shè)已經(jīng)取得了顯著的成效，但仍面臨一些挑戰(zhàn)。通過政策支持、技術(shù)創(chuàng)新和市場機制的完善，可以進一步推動抽水蓄能電站的發(fā)展，為我國能源轉(zhuǎn)型和可持續(xù)發(fā)展做出更大貢獻。
在抽水蓄能電站的發(fā)展過程中，需要注重技術(shù)創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)升級，提高機組效率和設(shè)備壽命；需要加強市場需求預(yù)測和調(diào)度管理，確保抽水蓄能電站的靈活調(diào)節(jié)和穩(wěn)定運行；需要加強政策支持和市場監(jiān)管，為抽水蓄能電站的發(fā)展提供良好的政策環(huán)境和市場環(huán)境。
總之，抽水蓄能電站的發(fā)展是我國能源轉(zhuǎn)型和可持續(xù)發(fā)展的重要組成部分。通過不斷努力和創(chuàng)新，可以推動我國抽水蓄能電站事業(yè)不斷向前發(fā)展，為實現(xiàn)雙碳目標和構(gòu)建清潔低碳、安全高效的新型能源體系做出更大貢獻。
