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    “十八大”以來中國抽水蓄能建設成就與展望

    規劃總院發布時間:2022-09-20 14:23:44  作者:李昇 趙增海 任偉楠

    抽水蓄能電站具有運行靈活、反應快速的特點,是電力系統中承擔調峰、填谷、儲能、調頻、調相、備用和黑啟動等多種功能的特殊電源,在世界上已有140年的發展歷史。我國抽水蓄能電站建設始于上個世紀60、70年代,80、90年代大型抽水蓄能電站起步開發。21世紀后,電力系統對抽水蓄能電站的需求也在不斷增加,抽水蓄能得到了較快發展,2008年抽水蓄能電站規模突破1000萬千瓦,2012年,抽水蓄能裝機規模突破2000萬千瓦。十八大以來,我國風電、光伏等新能源得以快速發展。為適應新能源上網需要,抽水蓄能的重要地位得以強化。2014年,國家發改委、能源局陸續出臺了《關于促進抽水蓄能電站健康有序發展有關問題的意見》《關于完善抽水蓄能電站價格形成機制有關問題的通知》等相關文件,開展了抽水蓄能電站體制機制和電價形成機制改革試點工作,促進了抽水蓄能電站的健康發展,形成了新一輪的建設高潮。

    一、發展歷程(2012年以前)

    (一)產業起步(1968—1983年)

    中國抽水蓄能電站的發展,始于20世紀60年代后期。1968年,河北崗南水庫電站安裝了一臺容量1.1萬千瓦的進口抽水蓄能機組。1973年和1975年,北京密云水庫白河水電站分別改建并安裝了兩臺天津發電設備廠生產的1.1萬千瓦抽水蓄能機組,總裝機容量2.2萬千瓦。這兩座小型混合式抽水蓄能電站的投運,標志著我國抽水蓄能電站建設拉開序幕。

    (二)穩步發展(1984—2012年)

    1984年,以潘家口抽水蓄能電站開工建設為標志,我國抽水蓄能電站進入第一個建設高峰。尤其是廣東大亞灣核電站和浙江秦山核電站的建設,推動了廣州抽水蓄能電站和天荒坪抽水蓄能電站的建設。2004年,《國家發展改革委關于抽水蓄能電站建設管理有關問題的通知》明確抽水蓄能電站主要由電網經營企業進行建設和管理。隨后,國網新源控股有限公司,南方電網調峰調頻發電有限公司2家抽水蓄能專業建設管理及運營公司成立。這一時期,中國抽水蓄能穩步發展,電站裝機規模躍居世界第三。

    二、十八大以來的發展成就

    十八大以來,中國抽水蓄能電站建設規模屢創新高,裝機規模顯著增長。從2017年起,中國抽水蓄能在運、在建規模均連續多年位居世界第一。截至2021年,中國已投產抽水蓄能總裝機規模3639萬千瓦,主要分布在華東、華北、華中和廣東;在建抽水蓄能總裝機規模6153萬千瓦,主要分布在華東和華北;已建、在建規模均居世界首位,達到了2012年的3倍以上。這一時期,中國抽水蓄能的主要發展成就表現在以下幾個方面。

    (一)管理體制機制逐步健全

    十八大以來,為滿足能源多元供應體系下電力系統安全穩定運行需要,保障人民生產、生活對電力穩定供應的需求,抽水蓄能的重要地位得以強化。2014年,國務院印發《關于創新重點領域投融資機制鼓勵社會投資的指導意見》,國家發展改革委也相繼出臺《關于完善抽水蓄能電站價格形成機制有關問題的通知》《關于促進抽水蓄能電站健康有序發展有關問題的意見》,明確抽水蓄能電站實行兩部制電價,并鼓勵社會資本投資抽水蓄能電站。

    “碳達峰、碳中和”目標提出后,抽水蓄能被賦予了新的歷史使命,成為構建新型電力系統的重要支撐。2021年,國家發展改革委、能源局相繼印發《關于進一步完善抽水蓄能價格形成機制的意見》《抽水蓄能中長期發展規劃(2021—2035年)》,以此為標志,我國抽水蓄能電站發展進入了新發展期,加快發展成為抽水蓄能產業的主旋律。

    (二)工程建設技術跨越發展

    十八大以來,中國抽水蓄能電站工程建設技術也實現了從學習借鑒到自主創新發展的跨越式進步,建設了一批技術先進、特點鮮明的抽水蓄能電站工程,如儲能能力世界第一、地下廠房規模世界第一、地下洞室群規模世界第一的豐寧抽水蓄能電站,世界最大發電水頭756米、高壓鋼管最高HD值4800的長龍山抽水蓄能電站,瀝青混凝土防滲面板抗凍斷溫度(-45℃)世界最低的呼和浩特抽水蓄能電站,順利實現復雜地質條件大型地下洞室群開挖和支護施工的溧陽抽水蓄能電站,將定向鉆打導孔、反井鉆機打導井施工技術相結合有效解決長斜井導井造孔精度問題的敦化抽水蓄能電站,將TBM應用于隧洞施工的文登、寧海、平江、桐城、撫寧抽水蓄能電站。中國抽水蓄能在壩工、庫盆防滲、高水頭壓力管道、復雜地下洞室群以及施工技術等方面達到了世界先進或領先水平。仙游、洪屏、溧陽、深圳等抽水蓄能電站工程獲得國家優質工程獎,代表了中國抽水蓄能工程建設質量的躍升。

    (三)裝備制造能力領跑全球

    十八大以來,我國抽水蓄能電站裝備制造核心技術開發和關鍵部件的設計、制造達到了國外同等水平,部分領域處于國際領先水平。依托黑麋峰、蒲石河、呼和浩特抽水蓄能電站,國內東電、哈電兩大機組廠家積極學習國外制造技術,逐步具備自主研發的能力。2012年投運的響水澗抽水蓄能電站是第一個由國內制造商獨立完成機組設計、制造和成套供貨的抽水蓄能電站。2019年以后,我國抽水蓄能電站裝備制造技術進入“領跑”階段。這一時期投產的抽水蓄能電站均由國內制造商獨立成套設計、制造和供貨,機組朝著大容量、高水頭、高轉速、可變速方向發展。其中,廣東陽江抽水蓄能電站裝機容量安裝3臺40萬kW機組,單機容量國內最大;敦化抽水蓄能電站最大揚程712m,在國內首次實現700m級超高水頭、高轉速、大容量抽水蓄能機組的完全自主研發、設計和制造。

    (四)全產業鏈體系基本完備

    抽水蓄能電站全產業結構涉及站點規劃、勘測設計、施工建造、裝備制造、運營管理、電網調度等諸多方面。產業鏈上游為水輪機、水泵、發電機和主變壓器等設備制造企業;產業鏈中游為抽水蓄能電站投資、建設及運營企業;產業鏈下游為接入電網系統,抽水蓄能電站接受電網指令調度運行,在系統中發揮調峰、調頻、調相、事故備用等功能。十八大以來,通過一批大型抽水蓄能電站建設實踐,中國抽水蓄能電站設計、施工、機組設備制造與電站運行水平也不斷提升,基本形成涵蓋標準制定、規劃設計、工程建設、裝備制造、運營維護的全產業鏈發展體系和專業化發展模式。

     三、抽水蓄能發展展望

    抽水蓄能是當前技術最成熟、經濟性最優、最具大規模開發條件的電力系統綠色低碳清潔靈活調節電源,與風電、太陽能發電、核電等聯合運行效果最好。加快發展抽水蓄能,是構建新型電力系統的迫切要求,是保障電力系統安全穩定運行的重要支撐,是可再生能源大規模發展的重要保障。展望未來,我國抽水蓄能將進入高質量發展的新時代。

    一是建設規模大幅躍升。隨著一大批建設條件優越的抽水蓄能項目將開工建設,“十四五”期間抽水蓄能電站的建設數量將超過200個,預計到2025年我國抽水蓄能電站裝機容量達到6200萬千瓦;2035年超過3億千瓦。

    二是應用場景更加廣泛。在傳統的應用場景基礎上,水風光蓄一體化、風光蓄一體化等應用場景將逐步出現,抽水蓄能在西南水電基地和西北沙漠、戈壁、荒漠等大型新能源基地開發中儲能作用凸顯,中小微抽水蓄能電站的建設應用更加廣泛。多類型、多場景的抽水蓄能應用格局將逐步顯現。

    三是產業體系更加完善。產業鏈的完整度更加齊全,產業鏈的互動協調更加順暢,產業配套能力顯著增強,新技術新產品的應用更加快捷。抽水蓄能產業與旅游等產業的融合將會逐步增強,一批圍繞抽水蓄能電站的特色旅游項目將逐漸興起。

    四是建設技術不斷創新。面臨各種復雜條件的挑戰,抽水蓄能數字孿生與智能建造水平將持續提高并廣泛應用,設計施工一體化協同技術和管理系統將不斷改進?!吧偃嘶?、機械化、智能化、標準化”的發展趨勢將愈加明顯。裝備制造繼續朝著高水頭、大容量、高可靠性、可變速機組等方向快速發展。

    “潮平兩岸闊,風正一帆懸?!痹邳h的二十大即將到來之際,抽水蓄能產業正蓄勢待發,為構建新型電力系統、實現“雙碳”目標保駕護航,為推進能源革命、建設能源強國貢獻力量!


    豐寧抽水蓄能電站鳥瞰圖


    長龍山抽水蓄能電站樞紐總布置


    長龍山抽水蓄能電站輸水發電系統剖面圖


    長龍山抽水蓄能電站高壓岔管水壓試驗


    呼和浩特抽水蓄能電站上、下水庫全景


    冬天里的呼和浩特抽水蓄能電站上水庫


    溧陽抽水蓄能電站上、下水庫全景


    溧陽抽水蓄能電站地下廠房發電機層

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