趙宏：“雙碳”目標下抽水蓄能迎來重大發展機遇
我國二氧化碳排放力爭2030年前達到峯值，力爭2060年前實現碳中和。2020年，中央經濟工作會議對做好“碳達峯、碳中和”工作作出部署，要求“加快調整優化產業結構、能源結構，推動煤炭消費盡早達峯，大力發展新能源”。中央財經委員會第九次會議提出，把碳達峯、碳中和納入生態文明建設整體佈局，要構建以新能源為主體的新型電力系統。未來我國能源結構中，風電、光伏等新能源的比重將大幅提升，電網安全運行面臨巨大挑戰。抽水蓄能電站是電力系統的主要調節電源，對確保電網安全、促進新能源消納、推動能源綠色低碳轉型具有重要意義。在“碳達峯、碳中和”目標的引領下，積極發展壯大抽水蓄能恰逢其時、勢在必行。
保障國家能源安全要求提升電力系統靈活性
能源結構調整，低碳能源佔比穩步提升。2019年和2020年，全國併網風電和光電設備容量佔總發電設備容量比重分別為20.39%、24.09%，電源中清潔低碳能源佔比持續增加。《中國電力行業年度發展報告2020》顯示，2019年，國家電網經營區域新能源利用率為96.8%，比上年提高2.7個百分點，調峯棄水電量比上年減少12.1%。南方電網經營區域棄風率、棄光率均為0.2%，雲南棄水電量減少90%。但是，風電和光電等低碳清潔能源固有的反調峯特性，將對電網安全提出更大挑戰，對電力系統靈活調節提出更高要求。
電力需求總量不斷增長，峯谷差持續擴大。據國家統計局數據，2017~2019年全國發電量逐年增加，分別為66044.47億千瓦時、71661.33億千瓦時、75034.28億千瓦時。我國電力電量平衡格局總體呈現“電量平衡有餘，季節性用電高峯期間電力平衡能力偏緊”的特點，峯谷差持續加大。以華東電網為例，2019年峯谷差高達9520萬千瓦，比2017年增加1885萬千瓦，增長24.7%。峯谷差不斷加大，給電網安全運行帶來更大壓力。
電力用户對高質量電能的需求不斷提高。隨着經濟社會的快速發展，人們對電能質量的要求日益提高。如果電能質量惡化，會引起用電設備的效率和功率因數降低，損耗增加，壽命縮短，產品品質下降，電子和自動化設備失靈等問題，會對安全生產、經濟效益和人民生活造成較大影響。電能具有即發即用的特點，電力負荷在隨時波動，電網運行要維持穩定的頻率和電壓，需要有靈活的調節電源供調度使用。為滿足電力用户對高質量電能的需要，電網對調節電源的需求在不斷增加。
電網緊急安全事件明顯增多。2020年度，國網電力調度機構緊急調用需求7442次，同比增加64.61%，累計時長19800小時，同比增長113.2%。2021年1月，受經濟復甦、大範圍寒潮等因素影響，對國內電網安全運行提出了更高強度的臨時性調節需求。今年2月美國德克薩斯州出現大範圍寒潮，導致包括居民在內的電力用户輪流停電、電力現貨價格持續高漲和大面積、長時間停電事故，我們應引以為戒。電力系統應急響應不到位、備用容量不足、跨區互濟能力較弱、市場機制設計存在短板等，是發生電網安全事故和市場價格劇烈波動的主要原因。
抽水蓄能電站是保障電網安全的優質調節電源
抽水蓄能是技術成熟、調節能力強、經濟性好的安全調節電源。除具備其他常規電源和儲能設施具有的調峯、調頻功能作用外，還具有其他常規電源和儲能設施不具備的填谷、調相、事故備用和“黑啓動”等功能。與常規電源和儲能設施相比，抽水蓄能電源在技術性、經濟性上具有絕對領先優勢。抽水蓄能比常規電源調節手段多、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。
抽水蓄能還通過發揮緊急事故備用和“黑啓動”功能保障電網安全。抽水蓄能電源從啓動到滿負荷發電僅需2分鐘，可在5分鐘內實現發電與抽水工況的緊急轉換，且幾乎不發生額外直接成本。與常規發電電源相比，性能較好的煤電機組啓動到滿負荷一般至少需要8小時；燃氣機組熱態情況下從啓動到滿負荷約2小時，熱態情況下啓動一次成本約10萬元。
抽水蓄能電源調峯容量大，單個電站規模可達到120~360萬千瓦；能量轉換效率75%~85%；日調節一般為5~6小時；使用壽命長，設計壽命30年，水工建築物50年以上。與儲能設施相比，技術相對比較成熟的化學儲能雖然調節能力強，但容量難以達到系統級調峯的規模，大規模使用還存在困難。一般化學儲能滿功率連續充放電時間在1~4小時之間，壽命週期較短多為10年左右，防火安全性問題比較突出。化學儲能造價較高，是抽水蓄能的4到6倍左右。
根據中關村儲能產業技術聯盟的統計，截至2019年底，全球已投運具備儲能功能的項目累計裝機規模184.6GW，同比增長1.9%；其中抽水蓄能累計裝機佔比最大，為92.6%，同比增長0.2%，佔據絕對主導地位。截止到2019年底，我國在運行的抽水蓄能電站3029萬千瓦，在建容量達到4635萬千瓦，均遠超投運的170萬千瓦化學儲能。化學儲能等其他儲能設施目前僅適合作為電網調峯的補充措施。
大力發展抽水蓄能勢在必行
從世界角度來看，抽水蓄能電站是被廣泛接受且認可的綜合性安全調節電源。國際可再生能源署(IRENA)的相關研究也反映了各國的抽水蓄能建設意向，IRENA展望報告《電力儲存與可再生能源：2030年的成本與市場》的基本預測情景中提出，到2030年，全球抽水蓄能裝機與2017年相比增長幅度約為40%~50%。目前，雖然我國抽水蓄能電站裝機容量居世界第一，但抽水蓄能裝機容量佔電源總裝機容量比例僅為1.5%，與發達國家相比尚有較大差距。
隨着新能源發展速度的加快和裝機規模的擴大，電網運行的安全調節問題日益突出。建設合理規模的抽水蓄能電站，是解決電網調峯調頻問題、保障電網運行安全、促進新能源消納及實現各類電源經濟運行的重要手段。在我國向世界承諾實現“碳達峯、碳中和”的背景下，預計“十四五”期間全國抽水蓄能發展規模將在現有抽水蓄能運營總容量的基礎上再增加一倍左右。近日，國家發改委發佈了《關於進一步完善抽水蓄能價格形成機制的意見》（發改價格[2021]633號），將對促進抽水蓄能電站加快發展營造更好的政策環境。
總之，隨着我國電力需求和能源結構變化、低碳清潔能源快速發展，在現有抽水蓄能佔電源裝機容量比例較低的情況下，憑藉抽水蓄能成熟的技術優勢和優越的經濟、社會、環保效益，“雙碳”目標下抽水蓄能迎來重大發展機遇。（國家發改委價格成本調查中心 趙宏）