强心剂：新型电力系统的构建，抽水蓄能

在构建以新动力为主体的新式电力体系，完成“碳达峰、碳中和”目标的新形势下，加速抽水蓄能开展已势在必行。9月9日，国家动力局正式宣布印发施行《抽水蓄能中长期开展规划（2021-2035）》，规划为往后中长期抽水蓄能工业开展、建设与运转提出了清晰的时间表、使命书和路线图，是指导抽水蓄能行业开展的重要指南。《动力开展与方针》从今日起特刊发动力范畴部分专家的文章，以飨读者。

新式电力体系，从电源结构组成来说，“新”在以新动力为主体。未来将逐渐经历化石动力电源为主导、化石动力与新动力在功用主体上各半壁江山、以新动力主体的转化过程。而风电、太阳能等新动力因其随机性、波动性、间歇性的特色，随着规划占比的逐渐增大，对新式电力体系的安全安稳运转会带来比较大的冲击，因而迫切需求建设抽水蓄能电站以进步电力体系调理才能和促进大规划新动力开展。

众所周知，抽水蓄能电站是运用低谷时其他电源（包括火电、核电、水电），特别是行将成为电力体系主角的风电、光伏的剩余电能，抽水到上水库存储起来，待尖峰负荷时发电。也就是说，抽水蓄能抽水时相当于一个用电大户，其作用是把日负荷曲线的低谷填平，即完成抽水蓄能电站独一无二的“填谷”作用。经过“填谷”，使火电出力平衡，下降了煤耗，完成了碳减排；经过“填谷”，将“弃风弃电”变废为宝，完成了“绿色抽水”，进步了风电光伏资源的运用率；经过“填谷”，平抑了新动力发电出力的波动性，维护了电网的安全安稳运转。

可以说，抽水蓄能电站是优化当地电源结构的“平衡器”、进步清洁动力消纳的“调理器”和电力体系安全可靠的“安稳器”，是绿色低碳清洁的电力体系调理方式，是构建新式电力体系的保证军和强心剂。

一、绿色之能，推动动力结构绿色转型

新式电力体系为什么要以新动力为主体？这是完成“碳达峰碳中和”目标的必然选择。为完成“双碳”目标，必将倒逼动力行业以清洁低碳为方向，全面加速结构绿色转型。近十年来，我国风能、太阳能等新动力发电迅猛增长，装机占比从5%进步到24%，煤电装机比重2020年历史性降到了50%以下。预计2030年我国新动力发电装机规划将超过煤电，成为第一大电源；2060年前，新动力发电量占比有望超过50%，成为电量主体。

大规划新动力并网，对电力体系有影响吗？有！风电、光伏等新动力具有随机性、波动性、间歇性，大规划开发并网后，电力体系“双高双峰”特征日益凸显，对确保电网安全运转和电力可靠供给带来巨大应战。

大规划新动力并网对电网的冲击，靠什么来处理呢？抽水蓄能。现阶段抽水蓄能电站是仅有兼备技能老练、规划大、寿数长、造价低一级优势的调峰储能电源，是任何其他蓄能电源所不行代替的，可显著进步新动力的消纳规划，保证电网安全安稳运转。

以呼和浩特抽水蓄能电站为例，电站装机容量1200MW，服务内蒙古电网。内蒙古电网风电大发期与供热期堆叠，风电夜间大发出力远大于最低负荷，此时火电无降负荷深度调峰的才能，削减“弃风”只能依靠抽水蓄能电站。根据相关研讨统计，呼和浩特抽水蓄能电站投产后，弃风率削减5%以上，弃光率削减2%以上，消纳新动力作用显著。

总体而言，在新式电力体系构建的过程中，抽水蓄能的存在，已然成为电力体系绿色转型的强心剂；抽水蓄能抽水的电，亦将逐渐由火电等化石动力过渡到新动力绿色余电，并发出高质量绿电供用户运用。从抽到发，抽水蓄能不但提升了新动力的资源运用率，并且供给了绿色环保的顶峰电能，说它是绿色之能，名副其实。

二、低碳之能，助力双碳目标完成

任何时期的电力体系，对负荷的调理需求都是非常重要的，因为电力体系的负荷改变会威胁到体系的安全安稳，严重时，会使整个电力体系发生崩溃，特别是构建新式电力体系的过程中，风电、光伏发电等新动力发电电源份额的逐渐大规划进步，亟需电力体系内有必定规划的、调理性能好的调峰电源进行调理，以保证电力体系运转的安全。现在，我国大多数电力体系传统调峰电源都是以火电为主，而火电调峰，一是负荷调整速度比较慢，难以习惯电力体系负荷急剧改变；二是在进行深度调峰时，发电煤耗添加较大，能耗大、不环保、碳排放大、运转不经济；三是以新动力为主体的新式电力体系中，若仍依靠火电高能耗深度调峰，不但违反了国家低碳转型的方针导向，也与“绿色火电”开展理念相悖。

抽水蓄能电站是现在仅有一起兼备削峰、填谷双重功用的大规划储能电源。抽水蓄能电站能有用地承担体系的调峰使命，然后代替了煤耗率高、发电本钱贵的调峰火电机组，使体系燃料耗费削减，调峰碳减排效益显着。

别的，抽水蓄能电站在体系负荷低谷时，运用腰荷火电机组闲暇容量所发出的电能作为抽水电源，然后使这部分腰荷转变成基荷，这部分火电机组能在均匀、安稳的负荷下高效率的运转，即改进了火电机组的运转条件，又进步了机组设备运用率，下降了厂用电率和煤耗率，填谷的碳减排效益同样显著。

据统计，若京津及冀北电网2030年新增抽水蓄能电站120万千瓦，电站建成后电力体系每年可节约标煤19.2万吨，削减CO2排放45.5万t、削减飞灰4.8万t。如果考虑其对整个电力体系的碳减排作用，即使仅考虑其对体系内火电的影响，也可经过节约体系煤耗，使整个电力体系能量运用率到达130%以上。

从对整个电力体系的碳减排作用来看，采用抽水蓄能电站调峰，可削减火电深度调峰次数，延长火电机组在高效率区平稳运转时间，然后有用下降体系内火电煤耗，节约燃料及削减二氧化碳排放量，下降电力体系运转本钱，到达节能减排的作用。可以说，在任何时期的电力体系中，抽水蓄能电站都始终扮演着节能减排小能手的人物，称它为低碳之能，名副其实。

三、清洁之能，引领储能创新开展

抽水蓄能电站以水为介质，经过水量循环，完成了势能和电能的转化，是先进动力技能的巨大创新运用。

抽水蓄能电站与惯例水电不同，既是发电厂，又是用电户。也就是在电网用电最少的时分，通常所说的负荷低谷时段，运用电网内部耗费不掉的电能将下水库的水抽到上水库，转化成水的势能储存起来，此时抽水蓄能电站是电网内的一个用户；等到电网用电顶峰的时分，经过水轮发电机发电将上水库的水放到下水库，然后完成水的势能到电能的转化，到达补偿用电缺口的目的，这个时分抽水蓄能电站是电网内的一个发电站。抽水蓄能电站经过能量转化可有用减小体系峰谷差，将体系价值低、剩余的低谷电能转化为价值高、必需的顶峰电能。抽水蓄能电站是以水为介质的清洁动力电源，在整个能量转化过程中不耗水，不产生污染的水。

现在，我国储能范畴中，抽水蓄能是仅有的技能老练可靠的大规划储能电源，其次为电化学储能，截至2020年末，我国已投运储能项目累计装机规划为3560万千瓦，电化学储能仅占9.2%。虽然储能电池的开展迅速，但其在生产环节，以锂电池为例，据统计平均提取每吨锂大约需求190万升水，对周围的生态体系有必定的影响；一起，在收回运用环节，储能电池中含有汞、铅等重金属物质，收回处理不妥，会污染地下水和土壤，面对较大的环境影响和环境安全问题。且储能电池寿数较短，大规划的推行运用也会面对巨大的收回压力。

抽水蓄能电站经过抽水、发电运转，消纳了不安稳的新动力，发出了优质的顶峰电，未产生污染的水。因而，称之为清洁之能，名副其实。

总归，完成碳达峰、碳中和目标是党中央的重大决策部署，是一场广泛而深刻的经济社会体系性革新。构建以新动力为主体的新式电力体系，迫切需求经过开展储能等办法提升灵敏调理和电能存储才能。作为现在公认的最安全、最安稳、最老练、最环保、最经济的储能电源，抽水蓄能优势显着。大力开展抽水蓄能，发挥其绿色、低碳、清洁的调理作用，关于更好地服务“双碳”目标和保证新式电力体系安全，具有十分重要和深远的意义。

未来已来，以新动力为主体的新式电力体系正逐渐构建，绿色低碳清洁的抽水蓄能电站，已做好准备。（作者系我国电建集团北京勘测设计研讨院有限公司规划开展研讨院室主任）