当前,中国正着力构建清洁低碳、安全高效的新型能源体系。随着风、光等新能源装机规模和发电量比例的不断上升,其波动性、间歇性与电网安全之间的矛盾也日益凸显。
“针对风电、光伏发电等新能源间歇性、波动性和分散性问题,电力系统对调节电源的需求更加迫切。在诸多调节电源和储能品种之中,抽水蓄能技术最成熟,寿命期长,绿色环保,迎来发展新机遇。”5月20日,在国际大坝委员会第28届大会暨第93届年会抽水蓄能电站发展与展望专题研讨会上,中国工程院院士、中国电建首席科学家张宗亮介绍道,“作为当前最成熟、规模效益最显著的大规模储能方式,抽水蓄能电站是构建新型电力系统的核心支撑,对可再生能源发展发挥着重要作用。”
抽水蓄能中长期发展规划(2021—2035年)》明确,到2025年,抽水蓄能投产总规模6200万千瓦以上;到2030年,投产总规模1.2亿千瓦左右;到2035年,形成满足新能源高比例大规模发展的抽水蓄能现代化产业,全国抽水蓄能投产规模达到3亿千瓦左右。
“从装机容量11MW的中国首座抽水蓄能电站——岗南抽水蓄能电站,到装机容量3600MW的全球最大抽水蓄能电站——丰宁抽水蓄能电站,中国抽水蓄能技术发展已跻身世界一流水平。”中国电建集团北京勘测设计研究院有限公司(以下简称“北京院”)党委书记、董事长朱国金说。
朱国金表示,抽水蓄能是目前技术成熟可靠、最具大规模开发、经济高效的绿色储能手段,抽蓄与风光等新能源联合运行,能有效降低基地发电侧的弃风和弃光率,维持电网稳定运行。
从技术特性上来看,抽水蓄能、新能源与新型储能之间存在多维度互补关系。“所谓多能互补本质上是通过技术融合、模式创新、统筹优化,构建‘新能源+长时稳基荷+短时快响应’的立体调节体系,在技术融合方面构建多时间尺度的调节能力:短时响应通过飞轮、锂电、液流等功率型新型储能承担秒级调频,平抑风光出力波动;中时平衡通过抽水蓄能+压缩空气储能联合运行,解决日内负荷峰谷差;氢储能或重力储能具有季节性调节能力,能够发挥一定的长时保障作用。”中国电建集团北京勘测设计研究院有限公司总工程师王可解释道。
与会专家普遍认为,随着新能源产业跨越式发展与新型电力系统构建进程提速,储能作为关键调节性电源迎来重大发展机遇。“抽水蓄能+新型储能”协同发展模式将成为储能行业高质量发展的重要方向。据了解,该模式通过深度挖掘两类储能技术体系的互补特性,系统性提升多能互补协同效能,可为构建清洁低碳、安全可控、高效互动的新型能源体系提供战略性支撑。
“单一维度的技术创新已经无法满足新型电力系统的需求,必须建立跨领域的协同创新机制,实现多学科的交叉融合,推动电力市场机制改革与工程技术创新的协同促进。”中国电建集团北京勘测设计研究院有限公司党委副书记、总经理杨晓辉说,推动抽水蓄能与新型储能融合发展,是能源系统向低碳化转型的必然选择,也是重塑能源治理格局的新路径。这一融合的本质,在于突破传统储能模式的约束,通过多维度储能技术协同,实现电力系统从“单一调节”向“全谱域响应”的跃迁。
作为电力系统的“压舱石”,抽水蓄能承担着基础性、战略性的调节任务,“抽水蓄能与新型储能在新型电力系统中形成长时+短时、集中+分布的多层次储能体系,共同支撑高比例新能源的稳定运行和高效消纳。随着技术进步和市场机制的不断完善,两者的协同将更加紧密。”朱国金表示。
数据显示,中国作为全球最大抽水蓄能市场,截至2024年底装机容量达5869万千瓦,占全球总量的30%以上,连续8年稳居世界第一。国内规划到2030年装机达1.2亿千瓦,年均增速15%,远超全球3.7%的平均水平。
据了解,抽水蓄能凭借80%以上的能量转化效率、50年以上超长使用年限,以及单站百万千瓦级的调节能力,仍然是当前最经济的大规模储能方案。它的度电成本仅是电化学储能的1/3至1/2,而且,抽水蓄能电站能提供调频调相、事故备用及黑启动等辅助服务功能。
抽水蓄能行业是否已经具备了“走出去”的潜力?在国际市场竞争中,该行业有哪些机遇和壁垒?“目前,中国已掌握700米级超高水头机组国产化技术,并已实现400MW级变速抽蓄机组技术攻关。包括常规水电、抽水蓄能、新型储能在内的电力系统灵活调节资源和储能设施,都将迎来良好的发展机遇和广阔的增长空间。”朱国金告诉《中国报道》记者,然而,抽水蓄能技术在国际化发展进程中还是面临很多现实挑战。
在他看来,一方面,国标与欧美标准的差异和国产设备国际市场认可度限制,构成了显著的市场准入壁垒。另一方面,各国不断强化的本地化率要求和地缘政治动荡为跨国合作增添了不确定性。第三,新兴市场抽水蓄能电价机制不健全、投资回收期较长等,阻碍了抽蓄行业盈利模式的发展。第四,生态环境影响评估也逐渐成为项目推进的关键制约因素。这些多维度的挑战需要我们通过技术创新、国际合作和政策协调等方式系统性地突破。
“未来抽水蓄能将从‘电力配角’升级为‘能源转型基石’。”朱国金说,随着中国技术标准向“一带一路”国家输出,通过中东欧调节电源缺口、东南亚新能源配套需求、非洲电网升级三大增量市场,抽水蓄能将与新型储能技术协同发展,共同支撑全球绿色能源转型。
国际大坝委员会主席米歇尔·利诺认为,当前我们正处在前所未有的重要阶段,不确定性加剧,同时面临气候变化危机,人口持续增加,生活标准不断提高,需要进一步提高蓄水能力。应对挑战,必须在全球范围内齐心协力采取前所未有的措施,向低碳经济和低碳生活方式转型。应建设新的大坝和水库,扭转人均蓄水量下降趋势,并加快水电发展速度,大力发展抽水蓄能,促进可再生能源大规模并网。