摘要：按照我國碳達(dá)峰、碳中和發(fā)展目標(biāo)和對于構(gòu)建新型電力系統(tǒng)的總體要求，電力系統(tǒng)發(fā)展迫切需要抽水蓄能電站的合理開發(fā)和建設(shè)。中小型抽水蓄能電站具有選址布置靈活、生態(tài)環(huán)境友好、建設(shè)周期較短、投資規(guī)模較小等特點，是大型電站的重要補(bǔ)充。本文通過分析我國中小型抽水蓄能的發(fā)展現(xiàn)狀和功能定位，展望新形勢下發(fā)展前景，提出開發(fā)思路，為中小型抽蓄項目的開發(fā)及建設(shè)提供參考。

關(guān)鍵詞：中小型抽水蓄能電站；發(fā)展

DOI：10.12433/zgkjtz.20240731

目前，積極發(fā)展風(fēng)、光等可再生能源已成為世界各國有效應(yīng)對氣候變化、實現(xiàn)能源轉(zhuǎn)型的一致共識，但風(fēng)電、光伏等可再生能源大規(guī)模并網(wǎng)發(fā)電對電力系統(tǒng)的靈活性和調(diào)節(jié)能力提出了更高要求。抽水蓄能工程技術(shù)成熟且經(jīng)濟(jì)性較優(yōu)，是電力系統(tǒng)中具有大規(guī)模建設(shè)條件的調(diào)節(jié)電源，綠色低碳，清潔靈活，具有調(diào)峰填谷、調(diào)頻調(diào)相、儲能和緊急事故備用等功能，加快發(fā)展抽水蓄能是新時期下高質(zhì)量開發(fā)利用可再生能源的重要保障。截至2022年底，全國抽水蓄能電站投產(chǎn)總裝機(jī)規(guī)模4679萬kW，在建裝機(jī)總規(guī)模達(dá)1.21億kW。中小型抽水蓄能電站具備水頭要求低、選址靈活、建設(shè)周期短及接入便利等優(yōu)勢，是大型抽水蓄能項目的重要補(bǔ)充，在當(dāng)前抽水蓄能產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展時期發(fā)揮著重要作用。

一、中小型抽水蓄能電站發(fā)展現(xiàn)狀

根據(jù)現(xiàn)行行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，以裝機(jī)規(guī)模劃分，中小型抽水蓄能電站是指裝機(jī)規(guī)模小于300MW的抽蓄電站（含混合式工程），其中裝機(jī)容量低于50MW的為小型抽蓄電站。早期，中小型抽水蓄能工程以試驗性建設(shè)為主，工程項目以結(jié)合已建工程居多，并通過改建或擴(kuò)建方式降低單位千瓦造價。隨著電力系統(tǒng)互聯(lián)和新能源大規(guī)模開發(fā)利用，中小型蓄能項目難以滿足電力系統(tǒng)需求，規(guī)模效益更為突出的大型抽水蓄能電站成為發(fā)展主流，中小抽水蓄能電站未能實現(xiàn)大規(guī)模發(fā)展。2021年8月，國家能源局印發(fā)《抽水蓄能中長期發(fā)展規(guī)劃（2021—2035年）》，《規(guī)劃》提出要因地制宜建設(shè)中小型蓄能項目，部分中小型抽水蓄能站點納入重點實施項目清單，中小型抽蓄面臨嶄新的發(fā)展機(jī)遇。截至2022年底，全國已有12座中小型抽水蓄能電站項目建成，總裝機(jī)規(guī)模85萬kW，占已建總抽水蓄能規(guī)模的1.8%。截至2023年6月底，我國在建中小型抽水蓄能電站6座，總裝機(jī)規(guī)模160.1萬kW，主要分布在湖北和浙江等省。

二、中小型抽水蓄能電站的功能定位

在電力系統(tǒng)中，中小型和大型抽水蓄能電站發(fā)揮的功能作用大致相同，主要包括調(diào)峰、填谷和儲能等靜態(tài)效益功能以及調(diào)頻、調(diào)相、事故備用和黑啟動等動態(tài)效益功能。中小型項目因裝機(jī)容量相對較小，綜合考慮系統(tǒng)功能效益和工程開發(fā)的經(jīng)濟(jì)型，在大型電網(wǎng)中規(guī)?；l(fā)展中小型抽水蓄能電站并不具備優(yōu)勢。同時，中小抽水蓄能電站建設(shè)周期較短，能盡早滿足電力系統(tǒng)對儲能的需求，在地方電網(wǎng)、孤立電網(wǎng)、海島電網(wǎng)等局域電網(wǎng)中發(fā)揮的作用更為顯著。此外，中小型抽水蓄能電站可以配合新能源電源開發(fā)，配套分布式能源供應(yīng)系統(tǒng)，建立小型骨干支撐電源，促進(jìn)電力系統(tǒng)多元化發(fā)展。中小型抽水蓄能電站主要功能定位如下：

第一，提升局域電網(wǎng)運(yùn)行靈活性。受自然環(huán)境、經(jīng)濟(jì)水平和產(chǎn)業(yè)布局差異的影響，各市、縣級區(qū)域電網(wǎng)日最小負(fù)荷率差別較大，220kV及以下等級電網(wǎng)日內(nèi)負(fù)荷高峰電力需求、低谷基荷發(fā)電需求需要通過更高等級電網(wǎng)統(tǒng)籌。合理有序規(guī)劃建設(shè)一定規(guī)模的中小型抽水蓄能站點可有效提高區(qū)域電網(wǎng)運(yùn)行的靈活性，提升局部供電的可靠性，提高電力系統(tǒng)分層、分區(qū)的運(yùn)行能力。

第二，增強(qiáng)集中式發(fā)電的友好性。通過爬坡抑制、功率控制等措施，配合集中式風(fēng)電、太陽能發(fā)電等新能源電源布置的中小型蓄能電站可有效提升新能源發(fā)電電源的接入能力，減少電力波動。例如，進(jìn)一步研判風(fēng)電和光伏的發(fā)電特性和出力變化過程，配置具備日調(diào)節(jié)、周調(diào)節(jié)等功能的中小型抽水蓄能電站，進(jìn)一步平滑新能源發(fā)電的出力過程，有效解決間歇性問題，進(jìn)一步提升新能源電源的并網(wǎng)能力和電量利用率。

第三，提高分布式發(fā)電的穩(wěn)定性。中小型抽水蓄能電站與分布式能源有機(jī)結(jié)合布置，可有效提升分布式電源的功率控制、能量管理和運(yùn)行穩(wěn)定性，解決分布式電源可靠性低、電能質(zhì)量差等問題。同時，中小型抽水蓄能電站配合微電網(wǎng)，通過新能源整和電網(wǎng)功率平衡，建立缺電地區(qū)以及島嶼的支撐電源，可有效應(yīng)對電力短缺或過剩問題，進(jìn)一步提升電力系統(tǒng)供電模式的多樣性。

第四，保障輸配電及用戶側(cè)用能的可靠性。通過在負(fù)荷中心附近或在建設(shè)大型抽蓄電站條件不具備的地區(qū)靈活布置中小型抽蓄電站，可解決輸電線路的容量阻塞和功率流控制問題，有效實現(xiàn)對用電側(cè)負(fù)荷及電能質(zhì)量的管理并提高動態(tài)穩(wěn)定性，從而提升輸配電質(zhì)量和供電可靠性。

三、新形勢下中小型抽水蓄能電站的發(fā)展前景

在2021年3月召開的中央財經(jīng)委員會第九次會議上，習(xí)近平總書記提出構(gòu)建新型電力系統(tǒng)的理念，在新型電力系統(tǒng)中，安全高效是基本前提，清潔低碳是核心目標(biāo)，清潔能源將逐步轉(zhuǎn)變?yōu)槿萘亢碗娏恐黧w，風(fēng)電、光伏發(fā)電等新能源占比愈來愈高，源—網(wǎng)—荷端電力電子設(shè)備廣泛接入，電力系統(tǒng)展現(xiàn)出“可再生能源高占比、電力電子設(shè)備高占比”“供給側(cè)隨機(jī)性、需求側(cè)隨機(jī)性”等特征，出力控制、負(fù)荷預(yù)測、實時平衡及電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行等均面臨新的挑戰(zhàn)。以高比例新能源為主要特點的新型電力系統(tǒng)中，夜間風(fēng)電高峰、午間光伏高峰與用電早高峰、晚高峰錯位，凈負(fù)荷呈現(xiàn)典型的“鴨型曲線”，午間和夜間時段，系統(tǒng)對于儲能需求很大。儲能已逐步成為新型電力系統(tǒng)和新能源發(fā)展的剛性需求，而抽水蓄能電站是當(dāng)前較成熟且經(jīng)濟(jì)的儲能設(shè)備。中小型抽水蓄能電站在國家儲能激勵政策引導(dǎo)下，結(jié)合電力發(fā)展和新能源發(fā)展需求，因地制宜布局建設(shè)，滿足局部電網(wǎng)靈活調(diào)度需求，促進(jìn)新能源就近就地消納，具有較大的發(fā)展空間。

（一）中小型抽水蓄電站能是短期內(nèi)滿足電力系統(tǒng)儲能需求的必然選擇

目前，壓縮空氣儲能、飛輪儲能、電化學(xué)儲能等儲能技術(shù)仍處于規(guī)?；l(fā)展和商業(yè)化開發(fā)的初期，尚不具備大規(guī)模開發(fā)條件。大型抽水蓄能電站建設(shè)周期較長，通常為8～10年，根據(jù)目前大型抽水蓄能電站開發(fā)建設(shè)情況看，大型電站投產(chǎn)運(yùn)行預(yù)計在2028～2030年，難以滿足近五年電網(wǎng)發(fā)展的需求。中小型抽蓄項目工程建設(shè)總周期相對于大型抽水蓄能項目較短，約3～5年，近期開工項目預(yù)計可于“十四五”末、“十五五”初建成投產(chǎn)，早于其他大型抽水蓄能電站投產(chǎn)年份，可盡快填補(bǔ)電網(wǎng)調(diào)峰缺口，保障電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。

（二）中小型抽水蓄能電站是新能源大規(guī)模發(fā)展的關(guān)鍵支撐

目前，我國已提出在2030年前風(fēng)電光伏等新能源裝機(jī)容量達(dá)到12億kW及以上的發(fā)展目標(biāo)，新能源大規(guī)模開發(fā)是大勢所趨，中小型抽水蓄能是新能源大規(guī)模發(fā)展的關(guān)鍵支撐。一方面，在電源側(cè)，中小型抽水蓄能電站與集中式開發(fā)的風(fēng)電、光伏協(xié)同調(diào)度運(yùn)行，可有效平滑風(fēng)力發(fā)電、光伏發(fā)電出力，提高線路利用效率、提升出力與負(fù)荷的匹配度，支撐流域可再生能源一體化基地等新能源電源基地開發(fā)。另一方面，在電網(wǎng)側(cè)，我國積極推進(jìn)分布式風(fēng)電、光伏開發(fā)，隨著千家萬戶沐光行動、千鄉(xiāng)萬村馭風(fēng)行動的有序推進(jìn)，分布式新能源大量接入當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)，布局一定規(guī)模的中小型抽水蓄能電站以配合分布式電源運(yùn)行，可以平抑新能源電源出力的隨機(jī)波動性，促進(jìn)地區(qū)可再生能源就近消納。

（三）中小型抽水蓄能電站開發(fā)是促進(jìn)經(jīng)濟(jì)增長的有效途徑

近年來，穩(wěn)增長和穩(wěn)就業(yè)形勢面臨新的挑戰(zhàn)。國務(wù)院于2022年印發(fā)《關(guān)于印發(fā)扎實穩(wěn)住經(jīng)濟(jì)一攬子政策措施的通知》中提出“穩(wěn)定并擴(kuò)大民間投資”“抓緊實施一批能源項目”“降低市場主體用水用電用網(wǎng)等成本”等一系列措施。中小型抽水蓄能電站靜態(tài)總投資基本在30億元以下，可適應(yīng)更多開發(fā)主體投資運(yùn)營，投資及運(yùn)營模式更加靈活，是促進(jìn)地方經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展的有效途徑。

四、中小型抽水蓄能電站開發(fā)思路

按照“需求導(dǎo)向、因地制宜、經(jīng)濟(jì)合理”的原則，中小型抽水蓄能電站開發(fā)需綜合站點建設(shè)條件、系統(tǒng)需求、市場承受能力等因素，根據(jù)在電力系統(tǒng)中的功能定位，經(jīng)區(qū)域內(nèi)站點技術(shù)經(jīng)濟(jì)綜合比較選擇確定。

第一，對于配合集中式新能源電站開發(fā)的中小型抽水蓄能電站，建議布置在新能源資源具備集中開發(fā)條件，土地資源優(yōu)勢較好，消納市場明確，抽水蓄能電站需求規(guī)?？臻g較大、遠(yuǎn)距離輸送電力的區(qū)域，例如，西北地區(qū)大型抽水蓄能站點資源條件相對較差，新能源發(fā)展迅速，且大規(guī)模外送基地眾多，電力市場體量小，經(jīng)濟(jì)承受能力較低。

第二，對于保證用戶側(cè)的終端用能和保障輸配電可靠性的中小型抽水蓄能電站，各省區(qū)內(nèi)廣泛分布規(guī)模較小的獨立電網(wǎng)，可充分利用已有資源，開展技術(shù)和經(jīng)濟(jì)比較，并對其優(yōu)勢充分論證后，合理布局部分中小型抽水蓄能項目，以實現(xiàn)分層次的調(diào)度運(yùn)行。

第三，對于短期內(nèi)無法與電力基礎(chǔ)設(shè)施有效連接，且系統(tǒng)結(jié)構(gòu)具有較突出的矛盾，已嚴(yán)重影響系統(tǒng)安全運(yùn)行的微電網(wǎng)、孤立電網(wǎng)或海島電網(wǎng)等的區(qū)域，可根據(jù)實際情況分析研究，合理配置中小型抽水蓄能電站。

五、結(jié)語

在“雙碳”目標(biāo)引領(lǐng)下，在加速能源向綠色低碳轉(zhuǎn)型的新形勢下，我國電力行業(yè)進(jìn)入了構(gòu)建新型電力系統(tǒng)的發(fā)展階段，新能源大規(guī)模高比例發(fā)展將使電力系統(tǒng)面臨一系列新問題、新挑戰(zhàn)。抽水蓄能是目前成熟且經(jīng)濟(jì)的儲能電源，與新能源和火電等電源配合效果較好，對實現(xiàn)未來大規(guī)模、高比例新能源發(fā)展以及保障電力系統(tǒng)穩(wěn)定安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行具有不可替代的作用。對于位于負(fù)荷中心周邊但不具備開發(fā)建設(shè)大型抽水蓄能電站條件的地區(qū)、新能源資源總量不大且相對集中的地區(qū)以及邊遠(yuǎn)孤網(wǎng)及局域網(wǎng)地區(qū)，科學(xué)有序、因地制宜規(guī)劃建設(shè)中小型抽水蓄能，對滿足電力需求、保障系統(tǒng)運(yùn)行安全及促進(jìn)新能源發(fā)展具有舉足輕重的作用。

參考文獻(xiàn)：

[1]水電水利規(guī)劃設(shè)計總院，中國水力發(fā)電工程學(xué)會抽水蓄能行業(yè)分會.抽水蓄能產(chǎn)業(yè)發(fā)展報告2022[M].北京：中國水利水電出版社，2023.

[2]水電水利規(guī)劃設(shè)計總院.中國可再生能源行業(yè)發(fā)展報告2022[M].北京：中國水利水電出版社，2023.

[3]吳偉杰，鄭楠炯，張伊寧，等.廣東省中小型抽水蓄能電站建設(shè)淺析[J].廣東水利水電.2023（06）：12-14+30.

[4]于倩倩，楊德權(quán)，徐玲君，等.中小型抽水蓄能電站合理發(fā)展探討[J].水力發(fā)電.2021，47（08）：94-98.

[5]張智剛，康重慶.碳中和目標(biāo)下構(gòu)建新型電力系統(tǒng)的挑戰(zhàn)與展望[J].中國電機(jī)工程學(xué)報，2022，42（08）：2806-2818.

作者簡介：喬蘇杰（1991），男，北京市人，碩士研究生，注冊咨詢工程師（投資），從事可再生能源規(guī)劃咨詢工作。