趙宏：“雙碳”目标下抽水蓄能迎來重大發展機遇

來源：經濟日報 - 中國經濟網

中國的二氧化碳排放量目标是到2030年達到峰值，到2060年實作碳中和。2020年，中央經濟工作會議将部署"碳峰、碳中和"工作，呼籲"加快産業結構和能源結構調整優化，盡快促進煤炭消費，大力發展新能源"。中央财政委員會第九次會議提出，要建設以新能源為主體的新型電力系統，将碳達到峰值、碳中和融入生态文明建設總體布局。在未來的我國能源結構中，風電、光伏等新能源比重将大大提高，電網的安全運作面臨巨大挑戰。抽水蓄能電站是電力系統的主要調節電源，對保障電網安全、促進新能源消費、促進能源綠色低碳轉型具有重要意義。在"碳峰、碳中和"目标的指導下，積極發展抽水蓄能勢在必行。

確定國家能源安全需要電力系統更大的靈活性

能源結構調整，低碳能源占比穩步提升。2019年和2020年，并網側風電和光伏裝置占發電裝置總容量的比例将分别為20.39%和24.09%。根據《中國電力工業發展年度報告2020》，2019年國網營運區域新能源使用率為96.8%，比上年提高2.7個百分點，峰值用水量将比上年減少12.1%。南方電網運作區棄風棄光率為0.2%，雲南廢水量減少90%。然而，風力發電、光電等低碳清潔能源固有的抗峰值特性，将對電網安全提出更大的挑戰，對電力系統的柔性調節提出更高的要求。

電力總需求不斷增加，峰谷差不斷擴大。根據國家統計局的資料，從2017年到2019年，該國的發電量将逐年增加，分别為66044.47億千瓦時，7166.133億千瓦時和75034.28億千瓦時。我國電力平衡格局總體上呈現出"超過電力平衡，季節性峰值電力平衡能力緊"的特點，峰谷差不斷擴大。例如，華東地區，2019年的峰谷差距為9520萬千瓦，比2017年增長1885萬千瓦，即24.7%。不斷擴大的峰谷差異給電網的安全運作帶來了更大的壓力。

電力使用者對高品質電力的需求正在增加。随着經濟社會的快速發展，人們對電能品質的要求與日俱增。如果電力品質惡化，将導緻電氣裝置的效率和功率因數降低，損耗增加，壽命縮短，産品品質下降，電子和自動化裝置發生故障等，這将對生産安全，經濟效益和人們的生活産生重大影響。電力具有即用型、電力負荷随時波動的特點，電網運作要保持穩定的頻率和電壓，需要有靈活調節的電源供排程使用。為了滿足電力使用者對高品質電力的需求，電網對穩壓電源的需求正在增加。

電網上的緊急安全事故明顯增加。2020财年，全國電網電力排程機構緊急呼叫需求為7442，同比增長64.61%，累計時長19800小時，同比增長113.2%。2021年1月，受經濟複蘇、大規模寒流等因素影響，國内電網安全運作提出了更高強度的臨時調整需求。今年2月，得克薩斯州經曆了大範圍的寒流，導緻包括居民在内的電力使用者輪流停電，電力現貨價格持續上漲和大規模、長期停電，我們應該警惕。電力系統應急響應不足、閑置容量不足、跨區域互助能力弱、市場機制設計短闆等是電網安全事故和市場價格大幅波動的主要原因。

抽水蓄能電站是一種高品質的調壓電源，確定電網安全

抽水蓄能是一種技術成熟、調節能力強、經濟性好的安全調節電源。除了其他正常的電力和儲能設施具有調峰、調頻功能外，其他正常的電力和儲能設施也不具備充填、相位調節、事故備份和"黑啟動"等功能。與傳統的電力供應和儲能設施相比，抽水蓄能電源在技術和經濟方面具有絕對的領先地位。抽水蓄能是比正常電源多的調節裝置，容量大，效率高，比儲能設施轉換效率高，容量大，壽命長，安全性高。

抽水蓄能還通過使用緊急備用和"黑啟動"功能來確定電網的安全。抽水蓄能電源從啟動到滿負荷發電僅需 2 分鐘，可在 5 分鐘内實作發電和抽水條件的緊急轉換，而幾乎沒有額外的直接成本。與傳統發電電源相比，燃煤電機組啟動滿負荷通常至少需要8小時，在熱狀态下從啟動到滿負荷大約需要2個小時，在熱狀态下啟動大約需要10萬元。

抽水蓄能電源峰值容量大，單個電站規模可達到120~360萬千瓦，能量轉換效率75%~85%，日調控一般為5~6小時，使用壽命長，設計壽命30年，水力建築50年以上。與儲能設施相比，相對成熟的化學儲能技術在調節方面較強，但容量難以達到系統級調峰的規模，大規模使用仍存在困難。一般化學儲能全功率連續充放電時間在1~4小時之間，生命周期短于10年左右，消防安全問題較為突出。化學儲能價格昂貴，比抽水蓄能高出約4至6倍。

據中關村儲能産業技術聯盟統計，截至2019年底，全球儲能功能項目累計裝機規模為184.6吉瓦，同比增長1.9%;截至2019年底，我國在運作抽水蓄能電站3029萬千瓦，在建容量4635萬千瓦，遠遠超過170萬千瓦的化學儲能。其他儲能設施，如化學儲能，目前隻适合作為電網調峰的補充措施。

大力發展抽水蓄能勢在必行

從世界角度來看，抽水蓄能電站被廣泛接受和認可為一種全面的安全調節電源。國際可再生能源機構（IRENA）的研究也反映了各國建設抽水蓄能的意圖，IRENA展望報告"電力儲存和可再生能源：2030年成本和市場"可以估計，到2030年，全球抽水蓄能裝置将比2017年增長約40%至50%。目前，雖然我國抽水蓄能電站裝機容量位居世界第一，但抽水蓄能僅占總裝機容量的1.5%，與發達國家相比，還存在較大差距。

随着新能源發展的加快和安裝規模的擴大，電網運作的安全監管越來越突出。建設合理規模的抽水蓄能電站是解決電網調頻峰值問題，保障電網運作安全，促進新能源消耗，實作各類供電經濟運作的重要手段。在中國緻力于實作"碳峰、碳中和"的背景下，預計"十四五"期間國家抽水蓄能發展規模将在現有抽水蓄能營運總容量的基礎上增加一倍以上。近日，國家發改委印發《關于進一步完善抽水蓄能價格形成機制的意見》（改革價633号），将為加快發展抽水蓄能電站創造更好的政策環境。

總之，随着我國電力需求和能源結構的變化，清潔能源低碳發展迅速，在現有抽水蓄能容量中占比較低的電力裝機容量，憑借抽水蓄能成熟的技術優勢和優越的經濟、社會和環境效益，"雙碳"目标抽水蓄能迎來了重大發展機遇。（趙紅，國家發改委物價成本調查中心）