康华 南方周末 2024年09月02日 17:38
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2024年8月11日，中共中央、国务院《关于加快经济社会发展全面绿色转型的意见》发布，明确提出“科学布局抽水蓄能、新型储能、光热发电，提升电力系统安全运行和综合调节能力”“到2030年，抽水蓄能装机容量超过1.2亿千瓦”。
2024年8月30日，水电水利规划设计总院联合中国水力发电工程学会抽水蓄能行业分会共同发布了《抽水蓄能产业发展报告2023年度》，披露“截至2024年6月底，全国抽水蓄能累计装机容量达5439万千瓦。抽水蓄能投资增势加快，上半年投资增速较去年同期增加30.4个百分点”。
碳中和时钟作响，可再生能源发展不断实现新突破，抽水蓄能电站在电网负荷平衡中充当“调节器”“充电宝”和“稳定器”的作用日益凸显。
文 | 康华
这个夏天，我们经历的极端天气令人瞠目结舌。
贵州、云南、广西多个景区，游客一觉醒来，洪水淹上民宿，侵入帐篷，老板收拾行李准备“搬家”；广东梅州发生百年罕见暴雨，6万人被迫离开家园，16万人生活受到影响；山东菏泽出现13级龙卷风，推翻车辆、拔倒树木，2820间房屋受损，6万亩农田受灾；河南在5月经历极端干旱，7月又迎来严重暴雨，29座水库被迫泄洪，玉米等刚收获的粮食泡在水里……
中国气象局表示，由于全球持续变暖加剧了气候系统的不确定性，中国的极端高温和极端强降水事件正在趋多趋强。
自工业革命以来，由于人类活动产生的温室气体驱动了全球异常的高温，海平面上涨，暴雨、洪水、干旱等极端天气以更高密度、更高频率在不同地区出现。
世界卫生组织指出，全球气温上升和过度燃烧化石燃料已成为对人类健康的最大威胁之一。不只是中暑、热射病、心血管疾病的威胁，气候变化可能导致50%以上的已知人类病原体恶化。
气候变化是当今时代人类面临的重大挑战。作为温室气体排放大国，中国在2020年公布“碳达峰·碳中和”目标，对国际社会作出庄严承诺，展现大国责任和担当，也体现国家推动经济结构转型升级，促进人与自然和谐共生的迫切需要。
电力系统的动荡挑战
能源领域是落实“双碳”备受瞩目的战场。
全球平均气温每升高1摄氏度，煤炭贡献超过0.3摄氏度。深入推进能源革命，需要控制化石能源消费，加快建设新型能源体系。2022-2023年，中国出台“双碳”有关政策超过120项，尤其强调重点支持可再生能源的开发利用。
在政策的大力推动下，中国已经成为世界利用新能源和可再生能源第一大国。国家能源局数据显示，2024年上半年，全国可再生能源发电新增装机1.34亿千瓦，占新增电力装机的88%；可再生能源发电量1.56万亿千瓦时，约占全部发电量的35%。
更多的风电、光伏被纳入电网，为人们生产生活带来更清洁的绿色电力，但也挑战着电网传统的运行模式。
传统电网供电模式是即时的、计划性的，当你打开电源，意味着有人已提前算准了你的需要，在某处同时为你发电。电厂的发电曲线、输电通道的送电曲线，根据历史数据提前计划好，即使用电需求量突然大增，也可以通过启动备用火电机组及时满足需要，实现电网系统安全稳定运行。
然而，随着大批风电、光伏引入，何时能发电、能发多少电，全由天气说了算，很难计划。天气条件好时，新能源机组开足马力运转，产生大量的绿电，但若需求没有增加，这些电力便无法上网；用电需求旺盛时，偏偏遇到阴雨连天，风机不转，光伏板不热，缺电停电问题就发生了。
此前，甘肃、新疆等新能源大省出现弃风、弃光现象，就与地区季节性用电不足、电网无法及时消纳相关。清洁能源的不可控性，为电网调度带来挑战，增加了电力系统的运行风险，在人们高度依赖稳定电力供应生产生活的今天，任何发电和用电的不匹配都将带来严重的经济和社会影响。
新能源装机容量与实际发电量之间存在一定差异，用户需求电量与电厂发出电量之间无法做到“源随荷动”“动态平衡”。“新鲜”发的电，要么及时用掉，要么储存起来，这是井井有条的电网稳定运行的必要条件。要实现这个目的，除了通过精确分析天气、历史发电量数据等构建精准的清洁能源预测模型，还需要通过储能系统、虚拟电厂等工具增加电力系统调度的灵活性。国家强调“加快规划建设新型能源体系”，储能是其中必不可少的技术。
新型能源体系中的“绿色银行”
能源革命之下，抽水蓄能电站的重要角色日益凸显。这项诞生于19世纪末的技术，最初建设目的是为调节河流季节性水资源来发电，在工业化加速、核电站建设背景下快速发展起来，逐渐走向成熟。
它的原理非常简单，在山上、山下建设两个水库，当夜晚或周末来临，电力需求下降，用这些廉价、富余的电抽水到上游水库；用电高峰时，再放水发电，使电能在时间、空间上得以重新调节分配。
▲广东梅州抽水蓄能电站。
抽水蓄能作为具有百年历史的储能技术，在“双碳”进程中，被赋予了新的重任。当光伏、风电等发电能力强、用户用电需要减少时，抽水蓄能可以将过剩的电力储存起来，当用电需求上涨时，释放这些电能，帮助电网实现供需平衡。
它灵活可靠、启停快，从启动到满负荷发电不到4分钟，若电网发生大面积事故，抽水蓄能可以快速启动，恢复电网供电，被视为点亮全黑电网的最后一根“火柴”。
▲广东深圳抽水蓄能电站主厂房。
作为技术最成熟、应用最广泛的储能技术之一，抽水蓄能是目前全球最大的“电池”，占全球储能装机容量的86%以上。相较于电化学储能、氢储能等新型储能，抽水蓄能具有技术稳定、成本较低、容量大等优势。
一座抽水蓄能电站有40年的设计使用寿命，每天可以工作5～7个小时持续放电，而且以水为“燃料”，运维成本低，不受锂、钠、钒等原材料价格波动影响，它的经济效益、服务能力对降低绿电成本、减少电网碳排放至关重要。
2024年7月，我国首份省级抽水蓄能参与电力市场实施方案在广东正式印发。抽水蓄能电站将以“报量报价”的新方式现货交易全部电量，在电力市场中高效灵活地“抽水存电”和“放水取电”，扮演存取新能源“绿电银行”的新角色，开辟获得市场化收益的新路径。
“我们将科学制定报价策略，积极参与电量交易，提高机组综合效率，在促进新能源消纳比重提高的同时，努力争取获得电量电费的激励收益。”南网储能计划与财务部副总经理王备表示。
成熟的技术、巨大的容量、灵活的存取、持久的输出、全生命周期较低的成本以及日益完善的市场化机制，使抽水蓄能成为能源革命进程中最具经济性、实用性的“多面手”，发挥着促进可再生能源有效利用，保障电力系统安全稳定的关键作用。
存在争议的大工程
在国家能源结构调整和新能源快速发展的背景下，抽水蓄能电站迎来建设热潮。2024年上半年，全国抽水蓄能累计装机容量达5439万千瓦，投资增速较去年同期增加30.4个百分点，未来十年我国抽水蓄能投资空间接近万亿。
2024年8月，中共中央、国务院《关于加快经济社会发展全面绿色转型的意见》发布，到2030年，抽水蓄能电站装机容量超过1.2亿千瓦。
机遇到来的同时，也造成投资过热的问题。抽水蓄能电站的建设是一个严谨而复杂的系统工程，涉及纳规、前期和核准等多个环节。在投资热潮下，一些地方政府和业主方往往忽视选点的科学性和容量的饱和性，过度追求项目开发的速度和规模，带来一系列负面影响。
抽水蓄能电站选址需考虑地质条件、地理位置（距离负荷中心近、靠近能源基地）、生态红线、水头落差、征地移民等多种因素，规划布局不合理，会导致电站建设脱离电网实际需要或无法使用，不仅建设成本和运行成本一时难以消化，甚至在建设中出现侵占生态红线等问题；建成后技术和运维水平不过关，更会引起安全风险。
“仍然存在部分项目选点不合理的情况。”南网储能公司基建部副总经理雷兴春说，“抽水蓄能电站的本质是服务电网需要、保障新能源上网，需根据电源分布特点、电网运行特性、用电负荷分布、电力结构等确定抽水蓄能电站选址和容量。”
“项目工程规模大，前期投入多，更需加强与自然资源、生态环境、林草、水利等部门沟通协调，做好与生态保护红线及相关规划的衔接。”南网储能公司规划部主管江淑文补充说。
耗资几十亿甚至上百亿的建设投入、水库建设数百公顷的占地面积、耗时5～7年的建设工期，也是不少人诟病抽水蓄能相比其他储能不够“经济、环保”的原因。
但事实上，相比目前化学储能有限的放电次数、10年左右的运行寿命，抽水蓄能电站实际使用寿命可达50年甚至更久，大容量的储能功效，不受限的抽水发电频次，更加低廉的度电成本，其经济性仍高出其他储能不少。
▲广东阳江抽水蓄能电站上水库。
水利水电规划设计总院高级工程师郑静做过一项研究：“对项目经济性分析，抽水蓄能电站平准化度电成本为0.207元/kWh。电化学储能平准化度电成本为0.563元/kWh，是抽水蓄能电站的2.7倍。”
“电化学储能在近年规模增长迅速，但是存在各方面隐患，需要不断延长生命周期、降低单位造价，并且在保障安全的角度下提高电站规模、配置调相功能，才具有和抽水蓄能电站的可比性。”郑静指出。
建一座电站，美一方水土
南网储能数据显示，2024年上半年，南方区域抽水蓄能电站累计发电量近60亿千瓦时，相当于550万居民用户半年的用电需求，同比增长1.3%；机组发电启动次数累计超2万次，同比增长20.9%。平均每座电站每台机组每天顶峰发电超过3次，为清洁能源稳定接入电网，做出了重要贡献。
在帮助电网提升调峰储能能力，为社会经济发展提供清洁电力的基础上，南网储能致力于美丽电站建设，为当地群众提供“绿色、开放、共享”生态环境产品。
每到春天，满山樱花开遍，骑行者和徒步者纷纷前往深圳盐田区打卡，映着湖光山色，漫步樱花海，仿佛置身世外桃源。这里是深圳抽水蓄能电站上水库，是全国首个建在城市中心的抽水蓄能电站，是游客口中的“山海公园”。
深圳抽水蓄能电站在规划之初就融入绿色生态理念，环保、水保设施设备与工程同步设计、建设和投运，项目先后获得了“国家优质工程”“国家水土保持示范工程”等奖项。电站投产后，南网储能以生态公园标准对上水库区进行“去工业化”景观升级，配合盐田区政府在上水库库周种植樱花，打造了“山海花城”盐田名片。
▲广东深圳抽水蓄能电站上水库樱花林。
对生态保护的重视，并非深圳抽水蓄能电站的特例。南网储能制定了严格的绿色施工管理制度和评价标准，贯穿项目建设全过程；每一个项目结合周边自然环境、人文特点及当地政府相关规划，在环保预算中设置了生态环境修复治理和环境提升的专项费用，保证项目的工业景观与周边生态环境和谐共融。
“抽水蓄能电站对选址要求比较高，在避开生态红线基础上，若在施工区域存在珍稀保护植物或古木名树等，需要提前与林业部门沟通，在林业部门指导下采取保护措施，进行就地保护或迁移保护。”江淑文说。
在南网储能的每个抽水蓄能电站，都能看到巨大的电子显示屏，实时公布环境的负离子含量、空气质量、紫外线、温度、湿度等数据。“这是我们自己要求监测的，让利益相关方清楚看到电站的环境质量。”江淑文说，“阳江、梅州抽水蓄能电站建成后，被称为‘环境监测鸟’的白鹭就成群结对前来栖息，是对电站区域空气、水库水质等生态环境质量最直观的认可。”
自1993年在广州建成国内首座大型抽水蓄能电站，对于如何贯彻全生命周期绿色工程，南网储能已积累了成熟的经验。2023年，公司推出《抽蓄电站绿色施工管理办法和评价指标》，明确项目各参建单位在建设过程中的绿色施工的职责和评价标准，有切实可行的目标和落地抓手，对指引行业落实生态保护有重要意义。
抽水蓄能电站从无到有，很多技术、管理没有先例可循，靠的是南网储能这样的行业领导者，带动上下游产业链不断地创新、探索、验证，一步步推动产业升级。生态保护也是抽水蓄能行业可持续发展必不可少的一环，不仅代表了公司的责任，更凸显出这项绿色储能工程“绿”色的价值和含金量。
碳中和时钟作响，可再生能源发展不断实现新突破，抽水蓄能电站在电网负荷平衡中充当“调节器”“充电宝”和“稳定器”的作用日益凸显。
“未来，我们将依托自身的技术和管理经验、庞大的资源调配能力，做好建设、运营、维护等环节的标准化建设工作，同时输出管理和技术服务，支持建设运行管理经验不足的企业，与大家一起努力，更好地服务‘双碳’，促进新型电力系统建设。”雷兴春说。
（本文转自 南方周末 微信公众号，文章内容由记者康华到南网储能公司采访所作）
