我国抽水蓄能开发情况及储能支撑新型电力系统构建的认识与思考-国家电网刘永奇-2023.5-44页_3mb

我国抽水蓄能开发情况及储能支撑新型电力系统构建的认识与思考

核心内容

我国抽水蓄能技术在电力系统中发挥着重要作用，是新型电力系统构建的关键支撑。随着新能源的快速发展，抽水蓄能的开发与运行面临新的挑战与机遇。本文从抽水蓄能的基本原理、功能演进、资源价值、成套设备、开发条件、发展情况、运行特点、国外经验、安全与经济性等方面进行了系统分析，并提出储能技术在新型电力系统中的重要地位及发展方向。

主要观点

• 抽水蓄能是当前我国储能体系中占比最高（83.9%）的储能方式，具备大规模存储能力和多种运行工况（发电、储能、调相机等）。
• 新能源快速发展使电力系统面临“不可能三角”问题，即新能源占比提升与系统安全、公平性之间的矛盾。
• 抽水蓄能的开发条件包括系统需求、经济特性、地形、地质和水源等，其选址和建设需满足较高要求。
• 抽水蓄能的运行特点表现为高利用小时数（2500-3200小时）、高效率（≥75%），以及在不同时间段（冬、夏双高峰）的调峰需求。
• 抽水蓄能的多重功能包括调相、频率电压调节、提升系统惯量等，是支撑新型电力系统安全运行的重要手段。
• 新型电力系统构建需增强系统扰动应对能力，发展多元调节支撑体系，包括储能、构网型电力电子技术、调相机和可控负荷等。
• 储能技术在新型电力系统中具有重要地位，需突破核心技术、协调技术及长时储能技术，以应对高比例新能源接入带来的挑战。

关键信息

抽水蓄能开发情况

• 装机容量：截至2022年底，中国抽水蓄能总装机达4539万千瓦，占储能总装机的83.9%。
• 发展规模：国家能源局《抽水蓄能中长期发展规划（2021-2035年）》明确重点实施项目库为4.21亿千瓦，储备项目库为3.05亿千瓦。
• 国网公司是抽水蓄能行业的主力军，截至2022年底，其在运在建电站共62座，装机容量达7789万千瓦。

抽水蓄能技术特性

• 抽水蓄能机组可实现快速工况转换，如静止→发电满载需190秒，发电空载→静止需330秒。
• 抽水蓄能具有高调节能力，可有效应对新能源发电的随机波动性，保障系统安全运行。

抽水蓄能运行特点

• 时间分布：抽水蓄能运行呈现“两抽两发”模式，冬、夏双高峰特征明显。
• 区域差异：抽水运行主要集中在华东、华中夜间，华北午间，东北则呈现昼夜均衡。
• 经济价值：抽水蓄能可将低价值能源转换为高价值能源，具备显著的经济价值。

抽水蓄能的开发条件

• 系统需求：包括电源结构、电网结构和负荷结构。
• 经济特性：单位千瓦造价较高，需进行系统经济优化。
• 地形条件：要求合理水头（200-700米）和距高比（2-10）。
• 地质条件：需满足上下库防渗、边坡稳定及输水隧洞、地下厂房围岩要求。
• 水源条件：需满足初期蓄水和运行期的水量补充。

抽水蓄能与新型电力系统

• 抽水蓄能是新型电力系统的重要支撑，需在规划、运行、市场机制等方面进行优化。
• 新型电力系统需重构调蓄能力，由多元主体共同承担，包括储能、构网型技术、调相机、可控负荷等。
• 需增强系统扰动应对能力，保持系统“强度”（转动惯量、短路容量）并丰富应对“工具”（AGC/AVC、继电保护、稳定控制等）。

储能技术发展

• 新型储能增长迅速，2022年总装机达870万千瓦，其中以锂电池为主（占比94.5%）。
• 需突破储能核心技术、网储协调技术及长时储能技术，以满足未来电力系统对储能的需求。

未来发展方向

• 政策支持：完善抽水蓄能电价政策，明确其成本费用核算及收益机制。
• 技术突破：推动变速抽水蓄能技术、网储协调技术及长时储能技术的发展。
• 市场机制：丰富电力市场尤其是辅助服务市场交易机制，为储能提供价值实现方式。
• 系统安全：提升系统扰动应对能力，保障新能源高比例接入下的安全稳定运行。

总结

抽水蓄能作为我国储能体系的重要组成部分，其开发与运行对新型电力系统的构建具有重要意义。随着新能源的持续发展，抽水蓄能需在技术、政策、市场等方面不断优化，以适应新型电力系统的运行需求，保障系统安全、公平与可持续发展。