新时代水电发展展望

　　项目来源：中国工程院与国家自然科学基金委重大咨询项目“中国工程科技未来20年战略研究（2020-2040年）——我国水能科技未来20年发展战略”，中国电力建设股份有限公司重点科技项目“西北地区可再生能源高质量发展研究”（DJ-ZDXM-2020-23）.

　　作者简介：彭程（1963-），男，湖南人，正高级工程师，水电水利规划设计总院院长，长期从事可再生能源规划设计研究工作.

　　摘 要：2021年是全面建设社会主义现代化国家新征程开局之年，根据我国2030年前碳达峰，2060年前碳中和的目标要求，水电定位逐渐从电量为主转变为容量支撑为主，助力新能源快速发展，是构建新型电力系统的重要调节性资源。为此，本研究系统梳理了水电发展现状，结合新时代新要求，明确水电功能定位，展望发展愿景，提出路径举措。

　　我国幅员辽阔，水能资源技术可开发量6.87亿kW，位居世界首位。发展水电一直是我国能源电力的重要战略方针。自新中国成立以来，常规水电发电量在全口径总发电量占比处于10%至33%，在电力工业中占据重要位置，是我国国民经济发展的中流砥柱[1]。2020年常规水电年发电量13 552亿kW·h，占总发电量的17.8%，是我国能源电力的主力军之一[2]。截至2020年底，常规水电装机规模33 867万kW，占技术可开发量的49%以上，开发程度近半。其中，水能资源最为富集的十大流域中，乌江、大渡河、红水河水电开发程度已超过90%；长江上游、金沙江水电开发程度在80%以上；雅砻江、澜沧江、黄河上游水电开发程度超过60%[3]。

　　截至2020年底，我国抽水蓄能电站总装机容量3 149万kW，在建规模5 373万kW[2]。我国的抽水蓄能电站发展始于20世纪60年代后期，在20世纪90年代逐步开展了局部地区站址资源调查和规划选点工作。2009年，国家能源局在山东泰安召开抽水蓄能电站建设工作座谈会，开启了全国范围抽水蓄能电站选点规划。到2013年底，已全部完成全国22个省（区、市）选点规划成果审查和批复。2016年起，先后有10省区启动抽水蓄能电站选点规划或规划调整工作。抽水蓄能电站具有调峰、储能、调频、调相、系统备用和黑启动等多种功能，在电力系统中的作用日益凸显。早在2004年、2007年、2014年国家先后出台了抽水蓄能电站建设管理、电价机制等相关政策。

　　2020年9月，习总在联合国大会上郑重宣示，我国力争实现2030年前碳达峰、2060年前碳中和的双碳目标。2020年12月，气候雄心峰会上重要讲线年非化石能源占一次能源消费比重将达到25%左右，风电、太阳能发电总装机容量将达到12亿kW以上。2021年3月，中央财经委员会第九次会议，提出实施可再生能源替代行动，深化电力体制改革，构建以新能源为主体的新型电力系统。为此，水电将在我国实现双碳目标，构建新型电力系统的实施路径上占据重要地位，为大力发展新能源保驾护航。

　　2021年3月，《中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035年远景目标纲要》（以下简称《纲要》），第四篇“形成强大国内市场，构建新发展格局”第十四章第二节“拓展投资空间”中提出“实施……雅鲁藏布江下游水电开发……等重大工程，推进送电输气等一批强基础、增功能、利长远的重大项目建设”。由此，为“十四五”及未来中长期水电发展开辟了较大空间。

　　2020年12月，国家能源局组织开展全国新一轮抽水蓄能中长期规划编制工作[4]。为了适应当前及未来新能源高比例发展以及新时期构建新型电力系统的需要，面向2035年启动编制新一轮抽水蓄能中长期规划，致力于指导未来中长期抽水蓄能电站建设，促进抽水蓄能行业高质量可持续发展。2021年4月底，国家发展改革委进一步完善抽水蓄能价格形成机制[5]，面向抽水蓄能电价机制问题，从构建以新能源为主体的新型电力系统，促进抽水蓄能电站加快发展等方面提出了其价格形成机制。价格机制明确了容量电价纳入输配电价回收的思路，为长期以来困扰抽水蓄能电站的电价疏导问题，调节性电源的容量电价机制等提供了解决途径。

　　常规水电可依托高坝大库，实现优越的调蓄能力，是电力系统中最重要的调节形式之一；而且还具有其他储能设施无法比拟的长周期储能作用，其功能定位正在逐步从为电力系统提供电量为主，兼顾调峰及容量作用，转变为在提供电量的基础上，满足电力系统调峰调频需求，为风电、光伏等新能源消纳提供支持，逐渐成为以新能源为主体新型电力系统安全、稳定、经济运行的重要保障之一。我国常规水电装机和发电量均多年稳居世界第一，在可持续发展中：首先，生态优先、绿色发展，在河流水电规划前期工作的基础上，继续做好调蓄性能优越的龙头水库、重要工程、清洁能源基地建设；二是，挖潜发挥已建水电调节作用，引领水电二次开发，一方面，对具备条件的水电工程增容改造、提质增效，以低成本拉动高效益；另一方面，拓宽思路、创新思维模式，以梯级水电站为依托，通过可逆式机组、储能泵站等扩机方式，在梯级水库之间建立循环水力联系，充分利用新能源富余电量、电力市场低价电量，从低梯级抽水储能，用高梯级发电产生错峰效益，为电力系统提供容量增量和电量时移，建设形成储能工厂。

　　抽水蓄能是技术成熟、清洁高效、经济安全的电力系统优质调节手段，具有电能效益和辅助服务功能。我国抽水蓄能电站装机规模位居世界第一。面向新能源、核电等清洁能源发电在电力系统快速增长，抽水蓄能电站凭借其灵活的运行方式、卓越的调峰能力、快捷的反应速度和良好的经济指标，建设重要性和紧迫性日益显现。抽水蓄能电站建设运营：首先，根据经济社会发展，面向负荷中心能源电力需求，为电力系统综合调节，从电网侧满足高质量电能需求。二是，针对风电、光伏、核电等清洁能源为主体的多能互补综合能源基地建设，通过抽水蓄能电站容量配置和配合运行，从电源侧实现高质量电能输出。

　　在生态文明建设和全球能源转型，实现双碳目标的时代背景下，水电发展需要从创新流域水电综合管理体系、打造流域清洁能源综合基地、依托水电梯级建设储能工厂、以抽水蓄能服务新型电力系统等多方面擘画新蓝图，开启新征程。

　　流域水电综合管理应坚持新发展理念，更好造福人民；应围绕经济社会发展、能源电力和资源环境需求，在保护中发展、在发展中保护，一是，秉承生态文明建设理念，全面落实流域规划所确定的开发保护任务与目标，统筹考虑，持续有序推动水电开发进程，尤其是综合利用效益显著的战略性工程建设。二是，以生态文明理念规划水电工程生态修复，以生态文明建设促进水电工程后续发展。深刻把握山水林田湖草是生命共同体的系统思想，开展水电开发后评价，考虑干支流水电开发及其生态环境状况，从流域层面统筹制定生态环境保护和修复规划。三是，结合乡村振兴战略，以水电开发促进当地经济社会发展，形成并落实后续发展综合规划与资金支持机制。四是，统筹流域梯级调度，适应电力市场体制改革。在市场化改革的方向下，完善水电竞价软硬件条件，建立流域梯级水电参与市场竞价规划。合理配置梯级电站竞价单元，通过整合梯级电站开发主体和建立全流域协同调节机制，实施流域梯级优化调度。五是，统筹调整流域多部门、多业主的多头管理模式，建立健全流域管理法规体系，全方位提升流域管控水平。六是，实现流域多目标综合管理，加强流域安全与应急。从公共安全、流域安全、工程安全度保障社会安全稳定，建立统一高效的防洪、发电、生态调度和安全应急监控管理平台，全面完善流域水电综合利用技术标准体系。七是，健全完善水电的价格形成机制，维护健康的市场秩序。

　　流域清洁能源综合基地，定位于送端流域。利用已建和规划建设的水电梯级和水电送出通道，实现水风光互补一体化开发，集约化利用清洁能源，通过资源优势互补，送出高质量电能，提升送出通道的利用率，开发流域主要在水风光资源富集的西南地区。一方面，通过水电平抑间歇性风光电的波动性、随机性，实现水风光在运行特性上的互补和风光资源的高效利用；另一方面，充分利用风光电的低成本趋势，实现水电与其他能源品种经济性互补，提升基地的整体竞争能力，反过来拉动水电开发。在实现路径上，一是，提前谋划，充分考虑建设时序，分析论证水风光合理配比，统筹规划布局水电与光伏、风电等清洁能源电源，实现整体效益；二是，创新建立水风光一体化运行、一体化统筹送出、一体化参与市场竞争的体制机制，保障流域清洁能源综合基地健康和有序发展。

　　水电梯级储能工厂，主要定位于负荷中心及邻近地区局域电网。充分发挥水电的长周期储能调节功效，实现低质低价电量向可调节高价电量转变；以服务于电力系统为主要目标，促进不同层级源网荷储发展，通过储能工厂将水电功能从电量兼顾容量，转变为储能和容量补偿为主体。在实现路径上，一是，开发方式多样，包含了常规水电机组扩机、可逆式机组、抽水储能泵站等多种技术形式，要因地制宜、深入分析论证；二是，在价格形成机制上宜参照新的抽水蓄能价格形成机制，通过两部制电价，激发各开发主体的积极性。

　　新型电力系统以新能源为主体，需要吸纳大规模、高比例间歇性可再生能源，对灵活调节资源提出了更高要求。在双碳目标背景下，清洁环保、高效循环利用的灵活调节资源尤为宝贵。抽水蓄能电站，站点资源丰富，技术成熟，定位于服务新能源快速发展，是建设新型电力系统的重要支撑性方式之一。其优势及在电力系统中的作用：一是，增强电力系统调节能力。抽水蓄能电站启停灵活、调节速度快、爬坡卸负荷能力强，是目前大规模且具灵活性的调节手段，在系统中充分发挥调峰填谷、调频、无功调节、事故备用等作用，提高系统供电质量。二是，发挥储能作用。通过中长周期储能，与新能源联合运行，显著提高新能源资源利用率，有效缓解弃风、弃光；与核电配合运行，响应负荷需求，提高运行安全性和经济性。三是，保障电网安全运行。作为负荷中心或电力输送的支撑电源，增强电力系统应对事故的能力，保障电力系统安全可靠和稳定运行。提供转动惯量，提升系统抗扰动能力。对于承担黑启动功能的抽水蓄能电站，可在无外界帮助的情况下使电力系统在较短时间内恢复供电能力。

　　在生态文明建设和全球能源转型，实现双碳目标的时代背景下，水电发展需要从创新流域水电综合管理体系、打造流域清洁能源综合基地、依托水电梯级建设储能工厂、以抽水蓄能服务新型电力系统等多方面擘画新蓝图，开启新征程。

　　根据《纲要》部署，加快发展非化石能源，加快西南水电基地建设，建设一批多能互补的清洁能源基地。在现代能源体系建设工程专栏“大型清洁能源基地”中“建设雅鲁藏布江下游水电基地。建设金沙江上下游、雅砻江流域、黄河上游和几字湾、河西走廊、新疆、冀北、松辽等清洁能源基地”。诸多大型清洁能源基地与水电密切相关，以常规水电基地为依托促进清洁能源发展，重点体现在金沙江、雅砻江、黄河上游等清洁能源基地建设。此外，抽水蓄能也将为水能资源相对缺乏地区的清洁能源基地建设提供重要助力。

　　根据《纲要》要求，加强源网荷储衔接，提升清洁能源消纳和存储能力。在现代能源体系建设工程专栏“电力系统调节”中提出“开展黄河梯级电站大型储能项目研究”。根据已开展的水电前期工作部署，在雅砻江、黄河上游、乌江、红水河等流域开展河流水电优化调整规划研究。总体布局水电扩机，以充分挖掘水电潜力为导向，通过可逆式机组、储能泵站等形式，在黄河上游等流域探索研究、试点示范、应用推广储能工厂形式，引领水电二次开发。

　　根据《纲要》安排，加快抽水蓄能电站建设和新型储能技术规模化应用。抽水蓄能中长期规划已启动，在统筹考虑区域电网需求和当地资源条件的基础上，按照环境友好、技术可行的要求，对全国各省区市进行系统梳理，形成抽水蓄能电站未来建设的资源储备库，促进其有序建设、可持续发展。

　　[3] 水电水利规划设计总院.中国可再生能源发展报告2020[M]. 北京：中国水利水电出版社，2021.

　　[4] 国家能源局综合司.关于开展全国新一轮抽水蓄能中长期规划编制工作的通知（国能综通新能[2020]138号）[R]，2020.12.18.

　　[5] 国家发展改革委. 关于进一步完善抽水蓄能价格形成机制的意见（发改价格[2021]663号）[R].2021.4.30.