ｚ。ｎｇｈｅ Ｙａｎｊｉｕ 垒 Ｉ 国内外抽水蓄能电站的发展及思考 黄阮明 施涛 （１．华东电网有限公司，上海２００００２：２．国网电力科学研究院，江苏南京２１０００３） 摘要：介绍了国内外抽水蓄能电站的发展历程及现状，分析了抽蓄电站的发展背景及影响因素，阐述了抽蓄电站的主要经营发展模式。借 鉴国外抽蓄电站发展经验，结合我国国情，对我国抽蓄电站的发展前景进行了展望，并对抽蓄电站的规划建设及运营模式做了思考。 关键词：抽水蓄能；削峰；填谷；新能源 ０ 引言 抽水蓄能电站是具有削峰、填谷、调频、调相、事故备用及“黑 启动”等多种作用的特殊电力装置，是电力系统运行管理的重要工 具。抽蓄电站已有１００多年的发展历史，世界各国尤其是美、日、欧 等发达国家和地区，都曾大力开发抽蓄电站，在建设和运营中积累 了大量经验。我国当前正处于工业化初期，电力需求增长旺盛，核 电、风电等新能源发展较快，电源结构日趋复杂，大型储能设施需 求迫切，抽蓄电站的发展面临着机遇和挑战。学习借鉴国外先进经 验，可促进我国抽蓄电站的持续健康发展。 １ 抽水蓄能电站发展概况 据统计，１９６０年全球抽蓄电站总装机容量仅为３５０万ｋＷ・ｈ， 至２０１０年已增至１３ ５００万ｋＷ・ｈ（图１），５Ｏ年内增加了近４０倍， 而同期全球发电总装机仅增长了９倍，２０世纪６０￣８０年代是抽蓄 电站高速发展的黄金时期。 —－装机容量＋增速 图１ 全球抽水蓄能电站装机容量及其增速的变化 已建成的抽蓄电站主要分布在日本、美国、中国、意大利、西班 牙、德国、法国等国家，近８成分布在欧洲、美国、日本及中国（图２）。 ％ 中国 图２ ２０１０年全球抽水蓄能电站分布 目前全球抽蓄在建项目主要分布在亚洲，“中、日、印、韩、泰”５ 国的在建规模合计２ ４６５万ｋＷ・ｈ，中国最多（约１ ０００万ｋＷ．ｈ）。 从抽蓄装机容量绝对值看，我国抽蓄电站的发展并不落后，然而从 抽蓄占本国发电总装机比重、设备国产化程度、投资管理等方 面看，我国仍然与国外发达国家存在差距。 ２抽水蓄能电站的发展背景 早期的抽蓄电站以蓄水为主要目标，随着工业化发展和家用 电器的普及，负荷率不断下降，电网调峰压力逐渐凸显；２０世纪７Ｏ 年代以来，随着大容量机组及核电、风电等新能源的快速发展，系 统运行风险增大，抽蓄电站逐渐承担起调峰调频和事故备用等重 要功能。此外，抽蓄电站在优化系统运行方式、促进系统节能减排 方面的作用也越来越受重视。 从发达国家的抽蓄发展规律看，抽蓄的建设受当地经济水平、 能源结构、资源禀赋及开发情况等相关因素的影响，主要表现在以 下几个方面： ２．１ 与地区经济水平相关 从统计数据看，全球抽蓄电站主要分布在美、日、欧等经济发 达国家和地区，这些国家对电能质量要求较高、电网调峰需求大。 （１）发达国家的工业自动化水平较高，精密仪器对电能质量的 要求高： （２）发达国家的生活水平较高，家用电器普及率高，且具有“时 段性”使用的特点，易造成负荷的大幅波动； （３）随着低端制造业的外迁，发达国家的工作从“三班制”到 “两班制’，甚至“全日班”，电网调峰难度增加； 在发达国家，调频调峰性能卓越的抽蓄电站倍受青睐，抽蓄装 机比例较高（表１）。 表１ ２００７年全球抽蓄电站分布情况 ２．２与区域内电源结构有关 不同类型机组的性能差异较大，就调峰而言，常规水电、燃油／ 燃气机组及煤电机组等都具有调峰功能，但是抽蓄机组调峰幅度 更大。对于一个互联电网，区域内的电源结构决定了系统对抽蓄的 需求。由表１可见，多数发达国家的抽蓄占本国电源总装机的比例 在５％～１０％之间。但也有例外，美国的抽蓄比例仅２．２％，因为其燃 机比例高达４７％，承担了主要的调峰任务。法国是全球核电比例最 高的国家，但抽蓄比例仅３．７％，周边国家丰富的水电及抽蓄资源可 为法国调峰，此外，法国核电也积极参与部分调峰。 ２．３与核电、风电等新能源的开发进程有关 近几十年来，随着核电、风电等新兴能源的大力开发，抽蓄电站 迎来了发展机遇，图３表（．ＬｆｋＷ） 明抽蓄与核电的发展存 在较明显的关联。 ／、 ／ ＼ ７Ｏ年代前后，石油危 ／ 、 ／ 、 —．－抽蓄 机背景下的核电事业发展 ， 、 ＋核电 迅速，然而核电却不能参 ， 、 ／ ． 与系统调峰，因此抽蓄电 ／ 一’＼＼． 站的建设随之加快。８０年 代后，三里岛、切尔诺贝利 图３抽蓄和核电装机增幅的对比 机电信息２０１２年第９期总第３２７期１８１ 羹 垒 ｚ。ｎ９ｈｅ Ｙａｎｊｉｕ 事故以及９・ｌ１事件等，加大了人们对核电安全的担忧，核电发展陷入 将达到８ ７００万ｋＷ・ｈ，风电装机达到１－３亿ｋＷ・ｈ，而太阳能和生 低潮，抽蓄发展也因此停滞不前。近几年，随着风电、太阳能等清洁新能 物质等新能源发电也将达到３ ０００万ｋＷ・ｈ。如此大规模的新能源 源的快速发展，电网调频、调峰需求增大，抽蓄发展又出现回暖迹象。 开发，对配套抽蓄的建设需求巨大。 ２．４与水资源开发程度有关 有关文献研究认为，我国抽蓄比例在５％～８％之问比较合理， 因此抽蓄电站在我国的发展前景十分广阔。 ２０世纪９Ｏ年代后，发达国家的水电资源开发率基本在５０％以 ２统筹规划．有序开发 上，法国、日本、瑞士等国甚至接近９０￣／ｏ。随着常规水电资源开发殆尽， ４．我国能源资源与用电需求分布不均，负荷中心主要在东部沿 改造或新建对厂址要求不高的抽蓄电站，已成为提高系统调峰能力的 然而煤炭资源主要分布在“三西”（山西、蒙西、陕西），水电资源在 最好选择。据不完全统计，美国已将８座装机容量大于１ ０００ Ｍｗ的 海，西南地区，风电资源在“三北”（西北、东北和华北），太阳能资源也在 大型抽水蓄能电站进行了更新改造，机组出力提高１０ＯＯ／￣２０％。 ３抽水蓄能电站的经营发展模式 抽蓄电站的经营发展，受投资、电价机制和运营管理模式 西部。随着电网互联建设的进度加快、资源优化配置的范围扩大，与 新能源配套的抽蓄电站的规划建设也需在更大范围内统筹考虑。 抽蓄电站的规划选点，除需满足厂址基本条件外，还应考虑当 等多方面影响，这些因素相互关联、相互制约。实践中，抽蓄电站的 投资、电价机制及运营管理模式存在诸多创新，但归纳起来， 主要有以下几种模式： ３．１ 电网统一经营模式 该模式下抽蓄电站为发输配售一体化的电力公司投资建设并 拥有产权，与其他电力设施一样，抽蓄电站的投资回报通过销售电 价加价的方式疏导出去。该模式将抽蓄电站的规划建设及运营管理 等所有事 ‘打包”给电力公司内部解决，减轻了管理负担。日 本、法国、美国等国家均有采用该模式运作的抽蓄电站，我国也逐渐 确立了抽蓄电站南电网企业全资建设、统一经营的思路。但目前国 内销售电价调整困难、抽蓄成本无法疏导，电网企业经营压力颇大。 ３．２租赁经营模式 租赁式抽蓄电站一般由电源企业建设和运营，向电网公司 出租其使用权，按照成本主义原则确定租赁费。电网公司在对电站 运行考核后支付租赁费，并在销售电价中将租赁费纳入购电成本中 疏导。这种模式下抽蓄电站的费用结算比较简便，所有权与使用权 分离，权责分明，国内外抽蓄电站的经营模式中，租赁制比较常见。 ３．３自由竞价模式 也称单一电价模式、经营模式，根据约定电价或实时交易 电价以及实际发生电量数额来结算费用，也可对辅助服务收费。该 模式下的抽蓄投资主体不限，建成后与其他类型机组一起竞价上 网。一‘般在电力市场机制比较健全、峰谷电价差较大的前提下，该 模式才能取得较好的经营业绩，如英国的迪诺威克抽蓄，其参与调 峰、填谷和辅助服务的收益各占１／３，盈利能力可观。目前我国电力 市场尚未培育成熟，经营存在困难。 ３．４两部制电价模式 两部制电价包含容量费用和电量费用，综合了租赁模式与单一 电价模式的特点，既体现了电站固定资产投资的成本回收和电站装 机的容量效益，又激发了电站根据现实条件积极参与电量交易，将 低谷电能“搬 ０高峰时段发电。浙江天荒坪抽蓄电站采取的两部制 电价模式，事实证明比较适合我国当前的国情和电网管理模式。 ４对我国抽水蓄能电站发展的思考 ４．１ 抽蓄比例偏低。发展前景广阔 抽蓄电站具有运行方式灵活、调峰幅度最大、技术成熟可靠、 环境影响较小等特点，目前仍然是大型调峰电源建设的首选类型， 同时也是重要的事故备用、调频调相电源。 从困外抽蓄的发展经验看，大多数发达国家抽蓄占比在５％～ １Ｏ％之间，而我国２０１０年底的抽蓄仅占１．６％，远低于发达国家。 ２０１０年我国ＧＤＰ总量已经跃居全球第２，京津唐、长三角、珠三角 等地区的人均ＧＤＰ约１万美元，已接近中等发达国家水平。从长 远来看，我国经济发展前景向好，对抽蓄的潜在需求较大。 预计到２０２０年，我国水电装机将达到３－３亿ｋＷ・ｈ，核电装机 １８２ 地电源结构、送（受）端电网的安全稳定性、以及输电走廊的利用率 等。未来抽蓄建设任务将比较繁重，做好有序开发十分必要。 ４．３理清受益主体。明确投资回报 随着社会的发展进步，抽蓄电站在调峰调频、事故备用等方面 的作用得到加强。合理利用抽蓄，还可优化系统开机方式，提高煤 电机组出力、降低单位发电煤耗，从而促进系统节能减排。此外，抽 蓄还可平滑风电、太阳能发电等新能源机组的出力波动，改善电能 质量，提高供电可靠性。因此，发电商和电力用户都是抽蓄电站的 直接受益主体，而节能减排带来的巨大效益更是利及全社会。 然而长期以来，抽蓄电站在改善煤电机组性能、促进系统节能 减排、提高用户电能质量和用电安全性等方面的效益评估一直存 在难度，量化分析缺少统一标准和依据，抽蓄的经济效益往往是 “看得见、摸不着”。在当前的电力市场环境和投资管理下，抽 蓄电站的经济效益没有得到有效体现，企业投资积极性不高。当务 之急，是将抽蓄的建设运营成本从销售电价中顺利疏导出去，以减 轻现有抽蓄电站的经营压力；长久来看，理清抽蓄受益主体间的利 益关系、建立抽蓄效益评估体系，明确投资回报方式，健全电价疏 导机制，才能确保抽蓄电站的可持续健康发展。 ５ 结语 抽水蓄能电站经过１００多年的发展，设计建造技术成熟、运营 管理经验丰富，对促进电力系统的发展发挥了重要作用。从发达国 家的抽蓄发展历程看，经济发展水平、电源结构、核电／风电新能源 及水资源的开发程度等因素，都对抽蓄的发展产生一定影响。我国 经济发展形势向好，新能源开发步伐加快，抽蓄发展前景广阔。在 电网互联建设加快、新能源大规模开发、资源大范围优化配置的发 展趋势下，需加紧研究抽蓄电站的规划建设管理制度，做到统筹规 划、合理布局、有序开发。呼吁国家相关部门加大研究，理清抽蓄受 益主体间的利益关系、建立抽蓄效益评估体系，明确投资回报方 式，健全电价疏导机制，以保障抽蓄电站的可持续健康发展。 ［参考文献］ Ｅ１］唐琅，高苏杰，郑爱民．国外抽水蓄能电站的运营模式和电价机制 ［Ｊ］．中国电力，２００７，４０（９）：１５～１８ Ｅ２３朱美芳，姚瑜．现有抽水蓄能电站电价机制及经营模式的探究［Ｊ］． 华东电力，２００７，３５（５）：６５￣６７ Ｅ３３赵恺，董化宏，靳亚东．国外抽水蓄能电站建设情况［Ｊ］．中国三峡， ２０１０（６）：２９～３Ｏ Ｅ４３翟国寿．我国抽水蓄能电站建设现状及前景展望Ｅ３－１．电力设备， ２００６，７（１０）：９７～１ＯＯ 收稿日期：２０１２一Ｏ２—０８ 作者简介：黄阮明（１９８ ，男，安徽桐城人，电力工程师，研究方 向：电网规划、电源特性及系统运行优化。
