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        到2030年,全球抽水蓄能装机增长幅度约为40%~50%
        来源:彭拜新闻 时间:2021-10-09 字体:[ ]

        编者按

        在构建以新能源为主体的新型电力系统,实现“碳达峰、碳中和”目标的新形势下,加快抽水蓄能发展已势在必行。9月9日,国家能源局正式宣布印发实施《抽水蓄能中长期发展规划(2021-2035)》,规划为今后中长期抽水蓄能产业发展、建设与运行提出了清晰的时间表、任务书和路线图,是指导抽水蓄能行业发展的重要指南。《能源发展与政策》从今日起特刊发能源领域部分专家的文章,以飨读者。

        全球第一座抽水蓄能电站1882年诞生于瑞士苏黎世,已经一百三十余年。抽水蓄能电站从最初的四机式(水轮机、发电机、水泵、电动机)、过渡到三机式(水轮机、发电-电动机、水泵)、最后发展到两机可逆式水泵水轮机组,从配合常规水电的丰枯季调节到配合火电、核电运行、逐渐转变为配合新能源运行,从定速机组发展到交流励磁变速机组和全功率变频机组,技术在不断更新,在电网中承担调峰填谷、调频调相、配合新能源储能、事故备用、黑启动等功能,为电网安全稳定运行起到了重要作用。未来在全球绿色低碳转型的大潮下,风电、光伏发电大规模建设,特高压输电广泛应用,抽水蓄能电站将起到至关重要的作用。全球抽水蓄能电站规模统计见图1所示。

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        全世界抽水蓄能发展历程

        (一)抽水蓄能电站发展起步阶段

        瑞士苏黎世奈特拉电站是第一座抽水蓄能电站,装机容量515kW,利用落差153m,汛期将河流多余水量(下库)抽蓄到山上的湖泊(上库),供枯水期发电用,是一座季调节型抽水蓄能电站。

        截至1950年底,全世界建成抽水蓄能电站31座,总装机容量约1300MW(部分混合式电站按泵工况最大入力统计),主要分布在瑞士、意大利、德国、奥地利、捷克、法国、西班牙、美国、巴西、智利和日本,其中最早采用可逆式机组的是西班牙于1929年建成的乌尔迪赛电站,装机容量7.2MW。

        (二)20世纪50年代~60年代

        从第二次世界大战后经济复苏期结束到1973年世界石油危机前,美欧日等发达国家经历了长达20余年的经济高速增长期,随着工业化时代的来临,电力负荷迅速增长;家用电器普及化,电力负荷的峰谷差也迅速增加,具有良好调峰填谷性能的抽水蓄能电站得以迅速发展。

        20世纪50年代是抽水蓄能电站开始迅速发展的起步阶段,年均增加装机容量200MW,到1960年全世界抽水蓄能电站装机容量3420MW。西欧国家始终引领着世界抽水蓄能电站建设的潮流。

        20世纪60年代年均增长1259MW,到1970年,全世界抽水蓄能电站装机容量增至16010MW,已占总装机容量的1.42%。到60年代后期,美国抽水蓄能装机容量跃居世界第一,并保持20多年。

        (三)20世纪70年代~80年代

        1973年和1979年的两次石油危机,使燃油电站比重下降,核电站建设开始迅猛发展,同时常规水电比重下降,电网调峰能力下降,低谷富裕电量大增,急需调峰填谷性能优越的抽水蓄能电站与之配套。

        20世纪70年代和80年代为发展黄金时期,年均增长率分别达到11.26%和6.45%。到1990年底,全世界抽水蓄能电站装机容量增至86879MW,已占总装机容量的3.15%。

        (四)20世纪90年代

        受到1979年美国三里岛核电站和1986年前苏联切尔诺贝利核电站严重事故的影响,对核电站安全性的担忧大大增加,欧美一些国家民众反核呼声高涨,不仅影响新核电站的建设,甚至使已运行的核电站关闭。核电站的减少、调峰性能良好的燃气电站的大量建设,调峰填谷的需求有所下降,同时水库大坝对局部生态环境影响的争论,必然影响抽水蓄能电站的建设。

        进入20世纪90年代后,发达国家经济增长速度有所放慢,抽水蓄能电站建设年均增长率从80年代的6.45%猛降至2.75%,到2000年全世界抽水蓄能电站装机容量达到114000MW。进入90年代,日本后来居上,超过美国成为抽水蓄能电站装机容量最大的国家。

        (五)2000年~2020年

        进入21世纪,西方发达国家经济增速放缓,抽水蓄能电站的建设规模有限。随着亚洲国家经济增长速度提升,特别是中国、韩国和印度,电力需求旺盛,对抽水蓄能电站的需求增加迅猛。

        2010年全世界抽水蓄能电站装机容量达到135000MW,年均增长率为1.71%。2020年达到159490MW,年均增长率为1.68%。2017年中国超越了日本达到28490MW,成为全世界抽水蓄能电站规模最大的国家。

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        中国抽水蓄能电站发展历程

        我国开展抽水蓄能电站建设已经五十余年。从我国抽水蓄能电站的发展趋势来看,在时间上呈现为年代波浪式发展,空间上则呈现为跨区辐射式发展。在这期间,基于大型水电建设所积累的技术和工程经验,加上引进和消化吸收国外先进技术,及一批大型抽水蓄能电站的建设实践,已让我国累积了丰富的建设经验,掌握了较先进的机组制造技术,电站的整体设计、制造和安装技术更是达到了国际先进水平。我国抽水蓄能电站规模统计见图2所示。

        (一)20世纪60年代~70年代

        1968年,河北岗南水库电站安装了一台容量11MW的进口抽水蓄能机组。1973年和1975年,北京密云水库白河水电站安装了两台国产11MW抽水蓄能机组。这两座小型混合式抽水蓄能电站的投运,标志着我国抽水蓄能电站建设拉开序幕。

        (二)20世纪80年代~90年代

        十一届三中全会的召开,我国决定实行改革开放,随着国民经济的快速发展,在电力负荷急剧增长的同时,峰谷差逐渐增大。在严重缺电的形势下,各地加快了电源建设,特别是燃煤火电,水电比重迅速下降,调峰问题日益严重,拉闸限电频繁,影响各项事业快速发展,电网安全受到严重威胁。

        20世纪90年代,为配合核电、火电运行及作为重点地区安保电源,在华北、华东、南方等地区相继建成十三陵(800MW)、广蓄(2400MW)、天荒坪(1800MW)等一批大型抽水蓄能电站,到2000年底总容量达到5520MW。该阶段电站单机容量、装机规模已达到较高水平,但机组设计制造严重依赖进口。

        (三)2001年~2010年

        进入21世纪,中共十六大提出到2020年GDP再翻两番的宏伟目标,我国经济建设进入新一轮的快速发展期,随之电力负荷也迅速增长,多省市出现缺电现象,调峰需求进一步加大。

        从1999年起,又一批共11座抽水蓄能电站陆续开工建设,建设规模达到11220MW。从惠州、宝泉和白莲河三座电站开始,机组国产化的步伐大大加快。截至2010年底,随着张河湾、西龙池、桐柏、泰安、宜兴、琅琊山等一批大型抽水蓄能电站相继投产,全国抽水蓄能电站装机容量达到14510MW。

        (四)2011年~2020年

        2009年~2013年,国家能源局组织水电总院、国网新源、南网调峰调频公司等单位,开展了新一轮的抽水蓄能选点规划工作。“十二五”、“十三五”期间,为适应新能源、特高压电网快速发展,抽水蓄能发展迎来新的高峰,相继开工了吉林敦化、河北丰宁、山东文登、山东沂蒙、安徽绩溪等抽水蓄能电站。目前,通过引进、消化、吸收、创新等,国内在抽水蓄能工程勘察设计施工、成套设备设计制造及电站运行等方面已经达到世界先进水平。

        截至2020年底,全国运行抽水蓄能电站32座、31490MW,在建抽蓄装机45450MW。

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        抽水蓄能电站建设展望

        国际可再生能源署(IRENA)《电力储存与可再生能源:2030年的成本与市场》提出,到2030年,全球储能装机将在2017年基础上增长42%~68%,抽水蓄能装机增长幅度约为40%~50%。

        为实现我国“碳达峰、碳中和”的宏伟目标,国家能源局在《抽水蓄能中长期发展规划(2021~2035年)》提出,到2025年,抽水蓄能投产总规模较“十三五”翻一番,达到6200万kW以上;到2030年,抽水蓄能总投产规模较“十四五”再翻一番,达到1.2亿kW左右;到2035年,形成满足新能源高比例大规模发展需求的,技术先进、管理优质、国际竞争力强的抽水蓄能现代化产业,培育形成一批抽水蓄能大型骨干企业。

        《巴黎协定》的签订掀起了全球绿色低碳的转型大潮,随着新能源的快速发展,抽水蓄能电站因其灵活调节特性成为了保障风电、太阳能等不可控新能源发电的重要手段,抽水蓄能电站的规划建设又一次进入各主要国家决策者视野,抽水蓄能电站将进入新一轮的建设高潮。

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