随着常规水电开发放缓,抽水蓄能高速发展,在常规水电基础上增建的混合式抽水蓄能成为水电行业关注的新方向。
我国已建成的混合式抽水蓄能电站有岗南、密云、潘家口、响洪甸、白山等,这些混合式抽水蓄能电站装机规模普遍较小,数量也不多。自2022年以来,混合式抽水蓄能发展迅速,全国已经有5个混合式抽水蓄能电站获得核准,核准数量和装机容量创下新高,另有4个混合式抽水蓄能电站项目正在开展可行性研究工作。
常规水电开发放缓
经过多年开发,水电发展进入新阶段。
在全国电力装机结构中,水电是仅次于煤电、光伏发电的第三大电源。中国电力企业联合会(以下简称“中电联”)的统计数据显示,截至2023年6月,全国全口径发电装机容量27.1亿千瓦,其中水电装机4.2亿千瓦,占总装机容量的比重为15.5%。水电也是我国电力供应的主要来源。国家能源局的数据显示,2022年,全国水电发电量为1.35万亿千瓦时,占全国总发电量的比重为15.3%。
近年来,国内常规水电的装机规模增长在放缓。中电联的统计数据显示,截至2022年底,全国常规水电装机容量3.68亿千瓦,同比增长5.1%。与此同时,由于新型电力系统建设对灵活性资源需求不断增加,抽水蓄能在快速发展。2022年,全国抽水蓄能装机容量4579万千瓦,同比增长25.8%。
2021年9月,国家能源局发布《抽水蓄能中长期发展规划(2021—2035年)》(以下简称《规划》),提出到2025年,抽水蓄能投产总规模6200万千瓦以上;到2030年,投产总规模1.2亿千瓦左右。
在2022年中国水电发展论坛上,国家能源局总工程师向海平表示,考虑到我国未来电力系统大规模高比例新能源发展的格局,水电将长期作为承担灵活调节功能的可靠电源,在实现“双碳”目标、构建新型电力系统的实施路径上发挥关键作用,为电力系统安全稳定运行和新能源电力消纳贡献不可替代的力量,水电的功能定位将由传统的“电量供应为主”转变为“电量供应与灵活调节并重”。
抽水蓄能建设新思路
混合式抽水蓄能是结合常规水电站建设而来,具有抽水蓄能电站的削峰填谷、备用等功能,同时又具有建设周期相对短、增加汛期发电量的优势。行业内有观点认为,对于运行时间较长、存在装机容量不足的水电站,可以考虑增加常规机组或者可逆机组,开发成混合式抽水蓄能电站,以此来增加电站的整体效益。
上述《规划》也提出,开展水电梯级融合改造潜力评估工作,鼓励依托常规水电站增建混合式抽水蓄能,加强环境影响评价。
目前部分梯级水电站也在扩建改造成为混合式抽水蓄能,相关投资主体以此谋划风光水储一体化发展。
注:“三大专题”报告指的是《枢纽布置格局研究专题报告》《正常蓄水位选择施工总布置规划专题报告》和《施工总布置规划专题报告》
数据来源:各地发展改革委、公司公告
2022年12月,两河口混合式抽水蓄能项目开工建设,该项目是依托两河口电站水库(已建)为上水库,牙根一级电站水库(待建)为下水库建设,计划安装4台30万千瓦可逆式机组,总装机容量120万千瓦。
雅砻江流域水电开发有限公司为该项目的业主方。公开信息显示,两河口电站周边的风能、光伏资源规模超过2000万千瓦,两河口混合式抽水蓄能电站、两河口水电站总装机达到420万千瓦,能够为700万千瓦的新能源提供调节服务。利用已有的水电外送通道,可以实现可再生能源打捆送出和跨区域消纳,促进雅砻江流域水风光清洁能源协同集中开发。
此外,叶巴滩混合式抽水蓄能电站已于2023年6月完成可行性研究阶段的“三大专题”报告审查。该电站以叶巴滩水电站为上库,拉哇水电站为下库,计划安装18台单机25万千瓦的可逆式机组,总装机容量450万千瓦,是全球装机规模最大、机组台数最多的抽水蓄能电站,也是我国首个以两座季调节水库作上下库、可实现整体周调节的抽水蓄能电站。
叶巴滩混合式抽水蓄能电站是金沙江上游清洁能源基地的重要组成部分,华电集团是该基地的主要开发企业,目前已经完成沿江风光电规划、抽水蓄能选址规划研究,形成了常规水电近1000万千瓦、风光电超5000万千瓦、抽水蓄能近1800万千瓦的风光水储一体化规划。
但在风光储一体化开发的模式中,混合式抽水蓄能电站面临复杂的收益划分问题。在2023年中国水电发展论坛中,有相关专家表示,如果混合式抽水蓄能电站与原常规水电站作为整体,一起配合新能源基地运行,按照服务于新能源基地统一核算,则不存在收益切分问题。如果混合式抽水蓄能电站同时服务于电力系统和特定电源,其容量电价核定可能就要打折扣。
根据国家发展改革委印发的《关于进一步完善抽水蓄能价格形成机制的意见》,抽水蓄能电站明确同时服务于特定电源和电力系统的,应明确机组容量分摊比例,容量电费按容量分摊比例在特定电源和电力系统之间进行分摊。特定电源应分摊的容量电费由相关受益主体承担,并在核定抽水蓄能电站容量电价时相应扣减。
上述专家认为,混合式抽水蓄能电站存在明显的优势和劣势,优势主要体现在上下水库利用已有水库,上下库对外交通便利,电站运行上与常规水电站互补,增加汛期发电量;劣势体现在电站水头偏低,机电及输水系统投资大,运行调度复杂,部分水库存在抽水可靠性不高、容量电价测算复杂等问题。如果上下水库分属不同投资主体,需要协调处理复杂关系。推荐混合式抽水蓄能电站作为重点实施项目时,需要充分论证,慎重选择,不可以简单地认为混合式抽水蓄能电站的经济性一定更好。