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        到2030年,全球抽水蓄能裝機增長幅度約為40%~50%
        2021/10/9 7:05:16    新聞來源:彭拜新聞

        特別關注 | 到2030年,全球抽水蓄能裝機增長幅度約為40%~50% 原創 唐修波 能源發展與政策

        編者按

        在構建以新能源為主體的新型電力系統,實現“碳達峰、碳中和”目標的新形勢下,加快抽水蓄能發展已勢在必行。9月9日,國家能源局正式宣布印發實施《抽水蓄能中長期發展規劃(2021-2035)》,規劃為今后中長期抽水蓄能產業發展、建設與運行提出了清晰的時間表、任務書和路線圖,是指導抽水蓄能行業發展的重要指南?!赌茉窗l展與政策》從今日起特刊發能源領域部分專家的文章,以饗讀者。

         

        全球第一座抽水蓄能電站1882年誕生于瑞士蘇黎世,已經一百三十余年。抽水蓄能電站從最初的四機式(水輪機、發電機、水泵、電動機)、過渡到三機式(水輪機、發電-電動機、水泵)、最后發展到兩機可逆式水泵水輪機組,從配合常規水電的豐枯季調節到配合火電、核電運行、逐漸轉變為配合新能源運行,從定速機組發展到交流勵磁變速機組和全功率變頻機組,技術在不斷更新,在電網中承擔調峰填谷、調頻調相、配合新能源儲能、事故備用、黑啟動等功能,為電網安全穩定運行起到了重要作用。未來在全球綠色低碳轉型的大潮下,風電、光伏發電大規模建設,特高壓輸電廣泛應用,抽水蓄能電站將起到至關重要的作用。全球抽水蓄能電站規模統計見圖1所示。

         

        圖1 全球抽水蓄能電站規模統計圖

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        全世界抽水蓄能發展歷程

        (一)抽水蓄能電站發展起步階段

        瑞士蘇黎世奈特拉電站是第一座抽水蓄能電站,裝機容量515kW,利用落差153m,汛期將河流多余水量(下庫)抽蓄到山上的湖泊(上庫),供枯水期發電用,是一座季調節型抽水蓄能電站。

        截至1950年底,全世界建成抽水蓄能電站31座,總裝機容量約1300MW(部分混合式電站按泵工況最大入力統計),主要分布在瑞士、意大利、德國、奧地利、捷克、法國、西班牙、美國、巴西、智利和日本,其中最早采用可逆式機組的是西班牙于1929年建成的烏爾迪賽電站,裝機容量7.2MW。

        (二)20世紀50年代~60年代

        從第二次世界大戰后經濟復蘇期結束到1973年世界石油危機前,美歐日等發達國家經歷了長達20余年的經濟高速增長期,隨著工業化時代的來臨,電力負荷迅速增長;家用電器普及化,電力負荷的峰谷差也迅速增加,具有良好調峰填谷性能的抽水蓄能電站得以迅速發展。

        20世紀50年代是抽水蓄能電站開始迅速發展的起步階段,年均增加裝機容量200MW,到1960年全世界抽水蓄能電站裝機容量3420MW。西歐國家始終引領著世界抽水蓄能電站建設的潮流。

        20世紀60年代年均增長1259MW,到1970年,全世界抽水蓄能電站裝機容量增至16010MW,已占總裝機容量的1.42%。到60年代后期,美國抽水蓄能裝機容量躍居世界第一,并保持20多年。

        (三)20世紀70年代~80年代

        1973年和1979年的兩次石油危機,使燃油電站比重下降,核電站建設開始迅猛發展,同時常規水電比重下降,電網調峰能力下降,低谷富裕電量大增,急需調峰填谷性能優越的抽水蓄能電站與之配套。

        20世紀70年代和80年代為發展黃金時期,年均增長率分別達到11.26%和6.45%。到1990年底,全世界抽水蓄能電站裝機容量增至86879MW,已占總裝機容量的3.15%。

        (四)20世紀90年代

        受到1979年美國三里島核電站和1986年前蘇聯切爾諾貝利核電站嚴重事故的影響,對核電站安全性的擔憂大大增加,歐美一些國家民眾反核呼聲高漲,不僅影響新核電站的建設,甚至使已運行的核電站關閉。核電站的減少、調峰性能良好的燃氣電站的大量建設,調峰填谷的需求有所下降,同時水庫大壩對局部生態環境影響的爭論,必然影響抽水蓄能電站的建設。

        進入20世紀90年代后,發達國家經濟增長速度有所放慢,抽水蓄能電站建設年均增長率從80年代的6.45%猛降至2.75%,到2000年全世界抽水蓄能電站裝機容量達到114000MW。進入90年代,日本后來居上,超過美國成為抽水蓄能電站裝機容量最大的國家。

        (五)2000年~2020年

        進入21世紀,西方發達國家經濟增速放緩,抽水蓄能電站的建設規模有限。隨著亞洲國家經濟增長速度提升,特別是中國、韓國和印度,電力需求旺盛,對抽水蓄能電站的需求增加迅猛。

        2010年全世界抽水蓄能電站裝機容量達到135000MW,年均增長率為1.71%。2020年達到159490MW,年均增長率為1.68%。2017年中國超越了日本達到28490MW,成為全世界抽水蓄能電站規模最大的國家。

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        中國抽水蓄能電站發展歷程

        我國開展抽水蓄能電站建設已經五十余年。從我國抽水蓄能電站的發展趨勢來看,在時間上呈現為年代波浪式發展,空間上則呈現為跨區輻射式發展。在這期間,基于大型水電建設所積累的技術和工程經驗,加上引進和消化吸收國外先進技術,及一批大型抽水蓄能電站的建設實踐,已讓我國累積了豐富的建設經驗,掌握了較先進的機組制造技術,電站的整體設計、制造和安裝技術更是達到了國際先進水平。我國抽水蓄能電站規模統計見圖2所示。

         

        圖2 我國抽水蓄能電站規模統計圖

        (一)20世紀60年代~70年代

        1968年,河北崗南水庫電站安裝了一臺容量11MW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安裝了兩臺國產11MW抽水蓄能機組。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)20世紀80年代~90年代

        十一屆三中全會的召開,我國決定實行改革開放,隨著國民經濟的快速發展,在電力負荷急劇增長的同時,峰谷差逐漸增大。在嚴重缺電的形勢下,各地加快了電源建設,特別是燃煤火電,水電比重迅速下降,調峰問題日益嚴重,拉閘限電頻繁,影響各項事業快速發展,電網安全受到嚴重威脅。

        20世紀90年代,為配合核電、火電運行及作為重點地區安保電源,在華北、華東、南方等地區相繼建成十三陵(800MW)、廣蓄(2400MW)、天荒坪(1800MW)等一批大型抽水蓄能電站,到2000年底總容量達到5520MW。該階段電站單機容量、裝機規模已達到較高水平,但機組設計制造嚴重依賴進口。

        (三)2001年~2010年

        進入21世紀,中共十六大提出到2020年GDP再翻兩番的宏偉目標,我國經濟建設進入新一輪的快速發展期,隨之電力負荷也迅速增長,多省市出現缺電現象,調峰需求進一步加大。

        從1999年起,又一批共11座抽水蓄能電站陸續開工建設,建設規模達到11220MW。從惠州、寶泉和白蓮河三座電站開始,機組國產化的步伐大大加快。截至2010年底,隨著張河灣、西龍池、桐柏、泰安、宜興、瑯琊山等一批大型抽水蓄能電站相繼投產,全國抽水蓄能電站裝機容量達到14510MW。

        (四)2011年~2020年

        2009年~2013年,國家能源局組織水電總院、國網新源、南網調峰調頻公司等單位,開展了新一輪的抽水蓄能選點規劃工作?!笆濉?、“十三五”期間,為適應新能源、特高壓電網快速發展,抽水蓄能發展迎來新的高峰,相繼開工了吉林敦化、河北豐寧、山東文登、山東沂蒙、安徽績溪等抽水蓄能電站。目前,通過引進、消化、吸收、創新等,國內在抽水蓄能工程勘察設計施工、成套設備設計制造及電站運行等方面已經達到世界先進水平。

        截至2020年底,全國運行抽水蓄能電站32座、31490MW,在建抽蓄裝機45450MW。

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        抽水蓄能電站建設展望

        國際可再生能源署(IRENA)《電力儲存與可再生能源:2030年的成本與市場》提出,到2030年,全球儲能裝機將在2017年基礎上增長42%~68%,抽水蓄能裝機增長幅度約為40%~50%。

        為實現我國“碳達峰、碳中和”的宏偉目標,國家能源局在《抽水蓄能中長期發展規劃(2021~2035年)》提出,到2025年,抽水蓄能投產總規模較“十三五”翻一番,達到6200萬kW以上;到2030年,抽水蓄能總投產規模較“十四五”再翻一番,達到1.2億kW左右;到2035年,形成滿足新能源高比例大規模發展需求的,技術先進、管理優質、國際競爭力強的抽水蓄能現代化產業,培育形成一批抽水蓄能大型骨干企業。

        《巴黎協定》的簽訂掀起了全球綠色低碳的轉型大潮,隨著新能源的快速發展,抽水蓄能電站因其靈活調節特性成為了保障風電、太陽能等不可控新能源發電的重要手段,抽水蓄能電站的規劃建設又一次進入各主要國家決策者視野,抽水蓄能電站將進入新一輪的建設高潮。(作者系中國電建集團北京勘測設計研究院有限公司規劃發展研究院規劃院??偅?

        來源:中國改革報《能源發展》周刊

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