水力發(fā)電是美國(guó)最古老的可再生能源，占美國(guó)發(fā)電量的6.7%。直到2019年，水電依然是美國(guó)年度可再生能源發(fā)電量的最大來源。經(jīng)歷了上百年的發(fā)展，水電行業(yè)在美國(guó)似乎進(jìn)入了發(fā)展停滯期：年均發(fā)電量較穩(wěn)定，新增凈裝機(jī)規(guī)模不大。
今年初，美國(guó)能源部發(fā)布了第三個(gè)版本的《美國(guó)水電市場(chǎng)報(bào)告》。相較于前兩個(gè)版本的報(bào)告（分別發(fā)布于2015年、2018年），本次報(bào)告匯總并更新了公共、商業(yè)來源的行業(yè)數(shù)據(jù)，以及美國(guó)能源部近年來相關(guān)的研發(fā)項(xiàng)目、成果。報(bào)告認(rèn)為，抽水蓄能電站將成為行業(yè)未來發(fā)展的重點(diǎn)。
美國(guó)水電行業(yè)數(shù)據(jù)一覽
美國(guó)公用事業(yè)規(guī)模級(jí)別的常規(guī)水力發(fā)電約有一半集中在華盛頓州、加利福尼亞州和俄勒岡州，分別占比27%、13%、10%。在美國(guó)，大部分水壩不是為發(fā)電而建造的，而是為了灌溉和防洪，用于發(fā)電的水壩只是小部分。根據(jù)美國(guó)能源部估計(jì)，非發(fā)電水壩在美國(guó)共有12吉瓦的潛在裝機(jī)容量。
截至2019年底，美國(guó)共有2270個(gè)水力發(fā)電站，裝機(jī)為80.25吉瓦，發(fā)電量為274太瓦時(shí)——接近過去十年美國(guó)水電平均年發(fā)電量（277太瓦時(shí)）。此外，美國(guó)還額外從加拿大進(jìn)口了36太瓦時(shí)的水電，約占使用量的12%。
自上一版水電市場(chǎng)報(bào)告發(fā)布以來，美國(guó)水電市場(chǎng)發(fā)生了這些變化：2017~2019年，美國(guó)新增40個(gè)額外裝機(jī)，大約為583.1兆瓦；新增21個(gè)項(xiàng)目，總計(jì)115兆瓦。新項(xiàng)目包含兩個(gè)新河段開發(fā)項(xiàng)目、15個(gè)管道工程和電力供應(yīng)項(xiàng)目，以及4個(gè)非電力水壩。這期間，還有6個(gè)水電站退役（51兆瓦）、26個(gè)水電站裝機(jī)降低（215.8兆瓦）。在過去十年中，美國(guó)投入了近80億美元用于升級(jí)和翻新水電站（含抽水蓄能電站）。
水電是全球裝機(jī)最大的可再生能源，占全球可再生能源46%的發(fā)電裝機(jī)，美國(guó)的水電“艦隊(duì)”占全球水電裝機(jī)的7%。2017~2019年，全球水電裝機(jī)增加了63吉瓦，52%的新增產(chǎn)能來自中國(guó)和巴西。相比之下，近年來美國(guó)的水電行業(yè)發(fā)展相對(duì)緩慢。
全球新增水電下降趨勢(shì)需扭轉(zhuǎn)
盡管水電在美國(guó)發(fā)展緩慢，從全球范圍內(nèi)看水電也有發(fā)展放緩的趨勢(shì)。
國(guó)際能源署在2020年6月發(fā)布了全球水力發(fā)電的追蹤報(bào)告。在報(bào)告中，國(guó)際能源署表示，水電仍是全球主要的可再生電力技術(shù)，但需要努力扭轉(zhuǎn)裝機(jī)增加下降的趨勢(shì)。
國(guó)際能源署的數(shù)據(jù)顯示，2019年，全球水電凈新增裝機(jī)僅為12.7吉瓦，比2018年下降了45%，是2001年以來的最低紀(jì)錄。按照這個(gè)增長(zhǎng)趨勢(shì)，水電行業(yè)不足以步入可持續(xù)發(fā)展方案（SDS）的水平。在SDS中，水電需要在2030年前以每年3%的速度增長(zhǎng)，才能恢復(fù)2013年創(chuàng)紀(jì)錄的增長(zhǎng)水平。但目前的數(shù)據(jù)顯示，水電新增裝機(jī)呈現(xiàn)下降的趨勢(shì)。
新冠疫情的暴發(fā)對(duì)新能源項(xiàng)目造成了沖擊。大多數(shù)水電項(xiàng)目交付周期較長(zhǎng)，因此與陸上風(fēng)能和太陽(yáng)能光伏相比，新冠疫情帶來的影響相對(duì)較小。不過，由于疫情的隔離措施、對(duì)跨境工人的旅行禁令等，一些項(xiàng)目可能會(huì)延遲。由于人力短缺，東南亞許多項(xiàng)目已經(jīng)停止建設(shè)。
好消息是，由于中國(guó)有兩個(gè)旗艦項(xiàng)目投產(chǎn)，國(guó)際能源署預(yù)計(jì)2020年全球年度水電凈增加將超過18吉瓦，并在2021年、2022年繼續(xù)增加。除中國(guó)外，預(yù)計(jì)未來五年全球新增水電將保持相對(duì)穩(wěn)定。
電力需求增長(zhǎng)、區(qū)域電力貿(mào)易推動(dòng)了亞太地區(qū)水電的增長(zhǎng)。此外，哥倫比亞、阿根廷、埃塞俄比亞、尼日利亞、安哥拉和土耳其的大型水電項(xiàng)目也有望增加。小型水電的招標(biāo)刺激了巴西水電增長(zhǎng)，而系統(tǒng)靈活性的需求則推動(dòng)了歐洲抽水蓄能電站的增加。
抽水蓄能電站是未來發(fā)展方向
數(shù)據(jù)顯示，截至2019年底，美國(guó)共有43座抽水蓄能電站，總裝機(jī)為21.9吉瓦，預(yù)計(jì)儲(chǔ)能容量為553吉瓦時(shí)，占公用事業(yè)規(guī)模儲(chǔ)存電力容量的93%。與之對(duì)應(yīng)的其他公用事業(yè)規(guī)模的儲(chǔ)能項(xiàng)目數(shù)據(jù)為：發(fā)電裝機(jī)1.6吉瓦，儲(chǔ)能容量1.75吉瓦時(shí)。
在過去十年中，美國(guó)抽水蓄能電站裝機(jī)的增長(zhǎng)幾乎是所有其他能源儲(chǔ)能的總和。幾乎所有其他形式的儲(chǔ)能增長(zhǎng)都發(fā)生在過去十年，大部分為電池儲(chǔ)能。
美國(guó)能源部表示，美國(guó)對(duì)抽水蓄能的興趣持續(xù)、顯著增長(zhǎng)，5年內(nèi)項(xiàng)目管道數(shù)量已經(jīng)翻番。此外，美國(guó)抽水蓄能電站的地域范圍也在不斷擴(kuò)大，賓夕法尼亞州、弗吉尼亞州、懷俄明州、俄克拉荷馬州、俄亥俄州、紐約州都在探索新項(xiàng)目。
根據(jù)美國(guó)能源信息署的數(shù)據(jù)，美國(guó)大部分抽水蓄能電站建設(shè)于1960~1990年之間，仍在運(yùn)行的抽水蓄能電站近一半建于上世紀(jì)70年代?；谒姽こ汤匣默F(xiàn)狀及其對(duì)保障電網(wǎng)靈活性和可靠性發(fā)揮的重要作用，美國(guó)水電協(xié)會(huì)建議，相關(guān)部門加大對(duì)水電科學(xué)的研發(fā)經(jīng)費(fèi)投入，利用新型傳感器技術(shù)并結(jié)合大數(shù)據(jù)分析，大幅提高水電產(chǎn)能。
美國(guó)能源部水電技術(shù)辦公室在最新版本的水電計(jì)劃中強(qiáng)調(diào)，由于抽水蓄能電站是美國(guó)儲(chǔ)能的最大貢獻(xiàn)者，他們將推進(jìn)改革，提升成本效益，以發(fā)展可靠的、環(huán)境可持續(xù)的水電和抽水蓄能技術(shù)，增加電網(wǎng)可靠性及彈性。
據(jù)悉，全球抽水蓄能電站裝機(jī)在2019年底已經(jīng)達(dá)到158吉瓦，六大抽水蓄能“艦隊(duì)”分別為歐盟、日本、美國(guó)、中國(guó)、印度和韓國(guó)，合計(jì)占全球產(chǎn)能的86%。
