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摘要：本文詳細(xì)探討了抽水蓄能電站五大特點(diǎn)，即抽水蓄能是特殊水電、功能很全面、建設(shè)耗時(shí)間、收益很穩(wěn)健、美麗風(fēng)景線。旨在通過五大特點(diǎn)，全面解析抽水蓄能電站在能源電力領(lǐng)域的重要性，充分挖掘其在社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展中的獨(dú)特價(jià)值。
關(guān)鍵詞：抽水蓄能、水電、電網(wǎng)、周期、收益、風(fēng)景
引言
抽水蓄能電站迄今已有上百年，作為歷史最悠久、體量最龐大、技術(shù)最成熟、轉(zhuǎn)化最高效的儲(chǔ)能方式，具有經(jīng)濟(jì)可靠、生態(tài)環(huán)保的特點(diǎn)，備受電網(wǎng)調(diào)度青睞，為保障社會(huì)用電安全，促進(jìn)電力能源消納，替代化石能源消費(fèi)，起到了積極促進(jìn)作用。當(dāng)前，我國正在調(diào)整能源結(jié)構(gòu)，構(gòu)建新能源為主體的能源供應(yīng)體系，推動(dòng)“雙碳”目標(biāo)實(shí)現(xiàn)，抽水蓄能電站作為最成熟的儲(chǔ)能方式，將在新型電力系統(tǒng)中扮演著不可或缺的角色。本文將從五個(gè)方面詳細(xì)探討抽水蓄能電站的特點(diǎn)，包括其水電屬性、電網(wǎng)對(duì)其依賴度高、較長建設(shè)周期、穩(wěn)定的資本金收益率以及其作為風(fēng)景線的美學(xué)價(jià)值。
一、抽蓄是特殊水電
抽水蓄能電站基本原理，是在電力需求低谷時(shí)利用多余電能將水從下水庫抽到上水庫，在電力需求高峰時(shí)釋放水能發(fā)電，從而實(shí)現(xiàn)電能的儲(chǔ)存和調(diào)節(jié)，其用于發(fā)電的介質(zhì)是水。根據(jù)《水電工程可行性研究報(bào)告編制規(guī)程》規(guī)定，水電工程是以水力發(fā)電為主要任務(wù)的水電站工程和以調(diào)峰、調(diào)頻和事故備用等為主要任務(wù)的抽水蓄能電站工程。由此可見水電工程包括傳統(tǒng)水電站及抽水蓄能電站。在實(shí)際建設(shè)過程中，抽水蓄能電站的基本建設(shè)程序、采用的設(shè)計(jì)和施工規(guī)范與傳統(tǒng)水電項(xiàng)目高度一致。
首先，抽水蓄能電站建設(shè)需遵循嚴(yán)格的水電工程設(shè)計(jì)規(guī)范，如預(yù)可研、可研及招標(biāo)階段勘測設(shè)計(jì)工作的具體內(nèi)容及深度要求應(yīng)符合現(xiàn)行行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《水電工程預(yù)可行性研究報(bào)告編制規(guī)程》《水電工程可行性研究報(bào)告編制規(guī)程》和《水電工程招標(biāo)設(shè)計(jì)報(bào)告編制規(guī)程》有關(guān)要求。包括水庫、大壩、水道、廠房、發(fā)電機(jī)組等基礎(chǔ)設(shè)施的設(shè)計(jì)和施工。
其次，抽水蓄能電站的基本建設(shè)程序與傳統(tǒng)水電項(xiàng)目相似，包括前期勘察、設(shè)計(jì)、施工、調(diào)試和運(yùn)行等階段，均應(yīng)按國家和行業(yè)有關(guān)要求開展相應(yīng)專題研究。每個(gè)階段都需要經(jīng)過嚴(yán)格的審批和驗(yàn)收，如可行性研究階段均需編制正常蓄水位選擇、樞紐格局總布置、施工總布置規(guī)劃等專題報(bào)告并通過相應(yīng)行政管理部門或?qū)彶閱挝慌鷱?fù)和審查。
此外，抽水蓄能電站水電屬性還體現(xiàn)在其運(yùn)行機(jī)制上，利用水能進(jìn)行發(fā)電，但其獨(dú)特之處在于其兼有水輪機(jī)和水泵的功能，以水為能量轉(zhuǎn)換的載體，能夠?qū)崿F(xiàn)電能的儲(chǔ)存和調(diào)節(jié)，能夠有效應(yīng)對(duì)電力需求的波動(dòng)和變化，提高了電力系統(tǒng)運(yùn)行的安全性和可靠性。
二、抽蓄功能很全面
抽水蓄能電站一旦投產(chǎn)，電網(wǎng)對(duì)其依賴度極高，幾乎每天都需要使用。2024年，南方區(qū)域抽水蓄能累積調(diào)節(jié)電量264億千瓦時(shí)，34臺(tái)機(jī)組調(diào)用次數(shù)41108次，平均每臺(tái)機(jī)組每天調(diào)用超過3.3次。這種高依賴度源于抽水蓄能電站在電力系統(tǒng)中的重要作用，備受電網(wǎng)喜愛。
首先，抽水蓄能電站響應(yīng)速度和啟動(dòng)時(shí)間都是分鐘級(jí)，能夠快速響應(yīng)電網(wǎng)的調(diào)頻需求，提供即時(shí)的電力調(diào)節(jié)服務(wù)。這種快速響應(yīng)能力使得電網(wǎng)在面臨突發(fā)電力需求變化時(shí)能夠保持穩(wěn)定運(yùn)行，避免電力短缺或過剩。如2020年某月，北方地區(qū)某電網(wǎng)負(fù)荷驟增，同時(shí)受到風(fēng)電出力波動(dòng)影響，電網(wǎng)頻率出現(xiàn)不穩(wěn)定趨勢(shì)，某抽水蓄能電站立即啟動(dòng)緊急調(diào)頻措施，快速調(diào)整出力。在短時(shí)間內(nèi)，電站從發(fā)電狀態(tài)轉(zhuǎn)為抽水狀態(tài)，吸收電網(wǎng)中過剩電能，隨后又根據(jù)電網(wǎng)需求迅速恢復(fù)發(fā)電。通過這種靈活的調(diào)節(jié)方式，該電站有效平抑了電網(wǎng)頻率波動(dòng)，確保了該地區(qū)電力供應(yīng)的穩(wěn)定可靠。
其次，抽水蓄能電站能夠有效平衡電力系統(tǒng)的供需關(guān)系。在電力需求低谷時(shí)，抽水蓄能電站利用多余電能將水抽到上水庫，儲(chǔ)存電能；在電力需求高峰時(shí)，釋放水能發(fā)電，補(bǔ)充電網(wǎng)電力供應(yīng)。這種平衡作用使得電網(wǎng)能夠更加高效地利用各種能源資源，減少能源浪費(fèi)。以湖北電網(wǎng)為例，日負(fù)荷特性一般呈現(xiàn)“雙峰雙谷”，夏季午高峰一般出現(xiàn)在14:00左右，晚高峰一般出現(xiàn)在20:00～22:00，午高峰負(fù)荷一般為晚高峰的95%左右；負(fù)荷最低谷一般出現(xiàn)在凌晨4:00～6:00，次低谷一般出現(xiàn)在18:00～19:00，最低谷一般為晚高峰的65%-70%，次低谷一般為晚高峰的80%-85%。風(fēng)電出力夜間最大，光伏出力午間最大，具有顯著的反調(diào)峰效應(yīng)。風(fēng)光占比越高、負(fù)荷峰谷差越大，抽水蓄能調(diào)峰作用發(fā)揮得越明顯。
最后，抽水蓄能電站的高依賴度還體現(xiàn)在其對(duì)電網(wǎng)安全性的保障作用上。在電網(wǎng)發(fā)生故障或突發(fā)事故時(shí)，抽水蓄能電站能夠迅速提供備用電力，確保電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行。2023年11月底，海南瓊中抽水蓄能電站成功開展全廠3臺(tái)機(jī)組黑啟動(dòng)試驗(yàn)，有效檢驗(yàn)了電站在極端條件下快速給電網(wǎng)系統(tǒng)注入電力、迅速恢復(fù)電網(wǎng)供電的能力。這種保障作用使得抽水蓄能電站成為現(xiàn)代電力系統(tǒng)中不可或缺的重要組成部分。
三、抽蓄建設(shè)要時(shí)間
抽水蓄能電站的建設(shè)周期通常較長，一般需要6到8年。這種較長的建設(shè)周期主要源于以下幾個(gè)方面的原因。
首先，抽水蓄能電站的建設(shè)需要進(jìn)行詳細(xì)的前期勘察和設(shè)計(jì)工作，需要開展預(yù)可行性研究、可行性研究及評(píng)估核準(zhǔn)等勘察設(shè)計(jì)及審批工作，這些工作包括地形地貌的勘察、水文及工程地質(zhì)的調(diào)查、敏感因素排查、環(huán)境影響評(píng)估、建設(shè)征地及移民安置規(guī)劃等，以確保電站的選址和設(shè)計(jì)方案的合理性和可行性。這些前期工作需要耗費(fèi)大量時(shí)間和精力，如豐寧抽蓄一期，2005年啟動(dòng)勘察設(shè)計(jì)工作，2007年完成可行性研究，2010年獲得核準(zhǔn)，耗時(shí)約5年；張河灣抽蓄，1998年啟動(dòng)勘察設(shè)計(jì)工作，1999年完成可行性研究，2002年獲得核準(zhǔn)，耗時(shí)約4年；天荒坪抽蓄，1992年啟動(dòng)勘察設(shè)計(jì)工作，1994年完成可行性研究，1997年獲得核準(zhǔn)，耗時(shí)約5年。
其次，抽水蓄能電站施工過程復(fù)雜且耗時(shí)。電站建設(shè)涉及水庫、大壩、水道、廠房、發(fā)電機(jī)組等多個(gè)水工建筑物的施工及機(jī)電設(shè)備的安裝，涉及到籌建期、準(zhǔn)備期、主體工程施工期及完建期。每個(gè)環(huán)節(jié)都需要嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)及施工規(guī)范進(jìn)行，確保工程質(zhì)量和安全。如豐寧抽蓄一期，2013年正式開工，2021年首臺(tái)機(jī)組投產(chǎn)，總工期約8年；張河灣抽蓄，2003年正式開工，2008年首臺(tái)機(jī)組投產(chǎn)，總工期約5年；天荒坪抽蓄，1998年正式開工，2002年首臺(tái)機(jī)組投產(chǎn)，總工期約5年。
此外，抽水蓄能電站的建設(shè)還需要考慮環(huán)境保護(hù)和生態(tài)平衡，采取相應(yīng)的環(huán)保及生態(tài)措施，減少對(duì)周邊環(huán)境及當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)的影響。這些措施的實(shí)施也需要額外的時(shí)間和資源。
最后，抽水蓄能電站建成投產(chǎn)后，將由建設(shè)期轉(zhuǎn)入運(yùn)行期，是電站投產(chǎn)前的關(guān)鍵階段，電站的調(diào)試和試運(yùn)行也需要一定的時(shí)間。在電站建成后，為確保各個(gè)系統(tǒng)的正常運(yùn)行和協(xié)調(diào)配合，需要進(jìn)行全面的調(diào)試和試運(yùn)行，調(diào)試過程中可能發(fā)現(xiàn)一些問題，需要進(jìn)行調(diào)整和優(yōu)化，這也會(huì)延長建設(shè)周期。如豐寧抽蓄一期，調(diào)試和試運(yùn)行周期約6個(gè)月；張河灣抽蓄，調(diào)試和試運(yùn)行周期約6個(gè)月；天荒坪抽蓄，調(diào)試和試運(yùn)行周期約1年。
四、抽蓄收益很穩(wěn)健
根據(jù)國家發(fā)改委2021年633號(hào)文的規(guī)定，抽水蓄能電站應(yīng)堅(jiān)持并優(yōu)化抽水蓄能兩部制電價(jià)政策。其中，電量電價(jià)以競爭性方式形成，體現(xiàn)抽水蓄能電站提供調(diào)峰服務(wù)的價(jià)值，抽水蓄能電站通過電量電價(jià)回收抽水、發(fā)電的運(yùn)行成本；容量電價(jià)體現(xiàn)抽水蓄能電站提供調(diào)頻、調(diào)壓、系統(tǒng)備用和黑啟動(dòng)等輔助服務(wù)的價(jià)值，抽水蓄能電站通過容量電價(jià)回收抽發(fā)運(yùn)行成本外的其他成本并獲得合理收益。
抽水蓄能電量電價(jià)主要目的為回收運(yùn)行成本，定價(jià)機(jī)制導(dǎo)致其獲取收益難度較高，即使有收益，規(guī)模也不大。容量電價(jià)是抽水蓄能電站獲取收益的主要來源。容量電價(jià)核定機(jī)制規(guī)定，經(jīng)營期內(nèi)資本金內(nèi)部收益率按6.5%核定，是抽水蓄能電站賺小錢的主要依據(jù)。
抽蓄難以通過市場化機(jī)制賺大錢主要受到以下幾個(gè)方面因素的影響。
首先，抽水蓄能電站的建設(shè)成本較高。2022年到2024年核準(zhǔn)的抽蓄電站年平均單位動(dòng)態(tài)投資分別為6683元/千瓦、7035元/千瓦、5977元/千瓦，單個(gè)項(xiàng)目投資金額高達(dá)數(shù)十億、一百多億元。電站的建設(shè)涉及多個(gè)基礎(chǔ)設(shè)施的施工，包括水庫、大壩、發(fā)電機(jī)組、輸水管道等，這些基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)需要大量的資金投入。此外，抽水蓄能電站的建設(shè)還需要考慮環(huán)境保護(hù)和生態(tài)平衡，采取相應(yīng)的環(huán)保措施，這些環(huán)保措施的實(shí)施也需要額外的資金投入。
其次，抽水蓄能電站的運(yùn)營成本較高。電站的運(yùn)營需要大量的維護(hù)和管理工作，包括設(shè)備的定期檢修、水庫的清理和管理、發(fā)電機(jī)組和輸水管道的維護(hù)等。這些維護(hù)和管理工作需要耗費(fèi)大量的人力和物力資源，增加了電站的運(yùn)營成本。一座120萬千瓦的抽水蓄能電站，每年運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用約為1.6億~2億元。
最后，抽水蓄能電站電力銷售和輔助服務(wù)收益有限。市場化的電力的銷售價(jià)格受到市場供需關(guān)系影響波動(dòng)較大，難以保證穩(wěn)定收益。輔助服務(wù)的價(jià)格也受到市場競爭和政策調(diào)控的影響，收益有限。總體來說，為了實(shí)現(xiàn)抽水蓄能合理布局、積極有序發(fā)展的目標(biāo)，必須堅(jiān)持整體規(guī)劃和穩(wěn)定的電價(jià)政策不動(dòng)搖。
五、抽蓄美麗風(fēng)景線
每一座抽水蓄能電站建好后，都成為當(dāng)?shù)匾坏漓n麗的風(fēng)景線。這種美學(xué)價(jià)值主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。
首先，抽水蓄能電站通常選址在風(fēng)景優(yōu)美的山區(qū)或湖泊附近，周邊環(huán)境自然景觀優(yōu)美。電站的建設(shè)不僅充分利用了自然地形和水資源，還與周邊環(huán)境融為一體，形成獨(dú)特的景觀。
其次，抽水蓄能電站的基礎(chǔ)設(shè)施設(shè)計(jì)注重美學(xué)和環(huán)保。水庫、大壩、發(fā)電機(jī)組等基礎(chǔ)設(shè)施的設(shè)計(jì)不僅考慮了功能性和安全性，還注重美學(xué)效果。例如，大壩的設(shè)計(jì)可以采用流線型或曲線型，增加美感；水庫的周邊可以進(jìn)行綠化和景觀設(shè)計(jì)，提升環(huán)境質(zhì)量。
最后，抽水蓄能電站的建設(shè)和運(yùn)營過程中注重環(huán)境保護(hù)和生態(tài)平衡。電站的建設(shè)采取了一系列環(huán)保措施，減少對(duì)周邊環(huán)境的影響。例如，施工過程中采取降塵、降噪措施，減少對(duì)周邊居民和生態(tài)環(huán)境的影響；運(yùn)營過程中進(jìn)行水庫的清理和管理，保持水質(zhì)的清潔和生態(tài)的平衡。這些環(huán)保措施不僅提升了電站的環(huán)境質(zhì)量，還增加了其美學(xué)價(jià)值。
六、結(jié)論
綜上所述，抽水蓄能電站具有五大特點(diǎn)：水電屬性、電網(wǎng)青睞、建設(shè)耗時(shí)、收益穩(wěn)定以及作為風(fēng)景線的美學(xué)價(jià)值。這些特點(diǎn)全面解析了抽水蓄能電站在能源領(lǐng)域及社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展中的重要性。盡管抽水蓄能電站建設(shè)周期長、資本金收益率不高，但其80%左右的轉(zhuǎn)化效率和上百年的使用壽命，性價(jià)比遠(yuǎn)超其他儲(chǔ)能方式，使其成為現(xiàn)代能源體系中不可或缺的組成部分。未來，隨著能源需求的增長和新型能源系統(tǒng)的進(jìn)一步發(fā)展，抽水蓄能電站將繼續(xù)發(fā)揮其重要作用，為能源的可持續(xù)發(fā)展做出貢獻(xiàn)，同時(shí)我們也需要認(rèn)真研究它的特點(diǎn)，解決抽蓄開發(fā)建設(shè)中的痛點(diǎn)、難點(diǎn)問題，放大其美學(xué)價(jià)值，推動(dòng)抽蓄與產(chǎn)業(yè)融合，發(fā)揮其更大社會(huì)價(jià)值。
（作者系中國葛洲壩集團(tuán)抽水蓄能與新能源事業(yè)部總經(jīng)理）
