论抽水蓄能发展的底层逻辑

学术 2024-11-12 12:49 浙江

来源：韩冬水电水利规划设计总院

论抽水蓄能发展的底层逻辑

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我有一个研究抽水蓄能的朋友。

亦所谓“银鞍照白马，飒沓如流星”者也。

有诗赞曰：立如芝兰玉树，笑如朗月入怀。

2024年11月8日，第十四届全国人民代表大会常务委员会第十二次会议表决通过《中华人民共和国能源法》，作为我国能源领域的基础性、统领性法律，对于进一步夯实能源行业法治根基，保障国家能源安全和推动绿色低碳转型，具有重大且深远的意义。

其中第三十二条提到，“国家合理布局、积极有序开发建设抽水蓄能电站，推进新型储能高质量发展，发挥各类储能在电力系统中的调节作用。”

如何理解《能源法》三十二条？我带着酒和问题，又一次敲响了朋友的家门。

朋友，好久不见。三杯两盏淡酒过后，“此时情绪此时天，无事小神仙”。且听他道如何。

一、为什么要建设抽水蓄能？

《能源法》中指出“能源工作应当坚持中国共产党的领导，贯彻新发展理念和总体国家安全观，统筹发展和安全，实施推动能源消费革命、能源供给革命、能源技术革命、能源体制革命和全方位加强国际合作的能源安全新战略，坚持立足国内、多元保障、节约优先、绿色发展，加快构建清洁低碳、安全高效的新型能源体系。”

大巧不工，重剑无锋。

真理总是以最朴实无华的方式出现。坚持“四个革命、一个合作”能源安全新战略，构建清洁低碳、安全高效的新型能源体系。这就是我们的目标。

如何实现这个目标，《能源法》中提到了六个条目，分别是能源规划、能源开发利用、能源市场体系、能源储备和应急、能源科技创新、监督管理。其中从二十一条到三十九条讲的都是能源开发利用。

第二十五条讲风电、光伏等新能源的开发和利用。“国家推进风能、太阳能开发利用，坚持集中式与分布式并举，加快风电和光伏发电基地建设，支持分布式风电和光伏发电就近开发利用，合理有序开发海上风电，积极发展光热发电。”

近年来，随着双碳目标的提出，以及风电、光伏发电成本的快速下降，以风能、太阳能大规模开发利用为标志的能源供给革命已经成为我国能源发展的重要方向，也是保障我国能源安全的重要手段。

与此同时，风电、光伏发电具有间歇性、波动性的特点。具体来说，比如光伏发电，晴天发电多、阴天发电少、晚上没有。风力发电，风大则多、风小则少。靠天吃饭，这就是风电、光伏发电的主要特点。

但是电力用户需要的是电力的稳定供应。比如炎热的夏日晚上八点钟，风清月朗，大家辛苦了一天回到家中，打开空调，想用一缕凉风来宽慰一天的疲惫。此外，还有工业生产、电动车充电等需求。但是此时，风电和光伏发电的供应基本为零，所以我们必须要保有一定规模的调节支撑保障电源。

这些调节支撑保障电源是新型电力系统的四梁八柱，是建立新型电力系统的基础。

以中国的国情来说，新型电力系统的调节支撑保障电源主要包括水电、核电、煤电、气电，抽水蓄能和新型储能。

这些调节支撑保障电源都具有或多或少的调节能力，但是调节机理不同，主要可以分为“让”和“储”两种。

其中水电、核电、煤电、气电可以做到“让”。在风、光都好的时候，可以把自己的发电空间让出来。举个例子，比如当时电力系统的需求100万千瓦，水电、核电、煤电、气电的出力功率也是100万千瓦，需求和供给是平衡的。考虑风、光同时大发，出力功率可以达到了80万千瓦，这时候就需要水电、核电、煤电、气电把自己的发电能力降下来到20万千瓦，给新能源让路，这就是所谓的“让”。

一般认为，水电具有较好的调节能力，水放在上水库暂时不放下来，把100%的发电能力全部让出来给新能源。核电具有一定的调节能力，但是要付出较大的代价。煤电冷启动需要付出较大的时间和经济成本，所以一般不能彻底关停让出100%的空间，其经过灵活性改造之后，按照纯凝工况最小基础出力达到35%的额定功率考虑，也就是煤电最多可以让出自己65%的发电能力。气电同样可以把100%的发电能力让给新能源。

注：不同的水电调节能力不同，具备周调节以上能力的水电站调节能力基本上可以达到100%，部分径流式电站汛期会有强迫出力，此外，还有生态流量下泄的要求。考虑到灵活性改造之后，煤电只能把自己的容量“让”出来65%，但是没有办法把其他电源超发的电量储存起来。核电的调节能力为示意值。

另外一种调节的方式就是“储”。如果某时电力系统需求是100万千瓦，风光发电出力可以达到120万千瓦，“让”这个时候就无计可施了，而抽水蓄能电站就可以把多余的发电量储存起来。电化学储能、压缩空气储能等新型储能在电力系统中也发挥类似的作用。

抽水蓄能自己不发电，是新能源发电的搬运工。这风、光大发的时候可以用上清洁电力，风、光少发的时候可以用上抽水蓄能预先存下来的清洁电力。无论风、光多少，我们都可以用上清洁零碳电力。这就为大比例可再生能源发展奠定了坚实基础。

老子说“凿户牖以为室，当其无，有室之用”“故有之以为利，无之以为用”，庄子说“唯道集虚”。因为“虚“和”无”，可以“储”。这也正是抽水蓄能和新型储能的作用所在。

河南五岳抽水蓄能电站赵全胜摄

为了建设新型电力系统，促进新能源的大规模发展，美国、欧洲、日本等发达国家和地区也进行了很多探索。基于资源禀赋，他们大多选择建设燃气电站作为调节电源，以发挥“让”的功能。但是中国的资源特点是贫油少气，如果大规模建设燃气电站，一是能源安全受制于人，二是也会出现与民用争气的情况。所以目前最主要的两条的技术路线，一是“让”，即三十条“国家推动燃煤发电清洁高效发展，根据电力系统稳定运行和电力供应保障的需要，合理布局燃煤发电建设，提高燃煤发电的调节能力。”二是“储”，即三十二条“国家合理布局、积极有序开发建设抽水蓄能电站，推进新型储能高质量发展，发挥各类储能在电力系统中的调节作用。”

但是，我们也应该注意到，燃煤发电“让”的能力是有限的，每多建设100万千瓦的燃煤发电，都会导致至少出现35万千瓦的固定出力，进而新增固定的“碳”排放，这也是推进碳中和阶段需要我们着力解决的问题。

二、抽水蓄能必须要坚持合理布局

刚才我们谈到了为什么建设抽水蓄能的问题，下面我们说一下抽水蓄能合理布局的问题。

我们要注意到，二十五条中指出“国家推进风能、太阳能开发利用，坚持集中式与分布式并举，加快风电和光伏发电基地建设，支持分布式风电和光伏发电就近开发利用”，这句话就是理解抽水蓄能合理布局的纲目。

在碳中和的大背景之下，新能源的发展是目的，建设抽水蓄能是我们的手段。所以抽水蓄能的布局要和新能源的发展布局相匹配。我国的资源禀赋特点，风、光等可再生能源主要集中在西部和北部地区，经济发展中心和用电负荷中心主要集中在东部和南部地区。能源的总体发展格局主要就是两个选择，一个在西部和北部地区建设风电和光伏发电基地，通过“西电东送”“北电南送”送到东部和南部用电地区。二是在东部和南部地区推动分布式风电和光伏发电就近开发利用，同时合理有序开发海上风电。

无论对于哪个选择，全国对于调节支撑保障的需求总量是差不多的。所以如果未来的能源发展偏重于大基地、大通道，那么调节支撑保障电源的布局就要在西部和北部布局多一点；如果未来的能源发展偏重于分布式发展，那么调节支撑保障电源的布局就要在东部和南部多一点。无论是煤电也好，抽水蓄能也好，对于这样长周期、高投入的基础设施，就一定要考虑合理的布局问题，确保无论是“让”或者“储”，以匹配我国未来的新能源发展需要。新型储能建设周期较短，可以随着能源布置格局调整，进行灵活配置。

根据《论抽水蓄能的地理分布》所述，华夏大地山川形胜，抽水蓄能站点资源十分丰富。根据新能源布局需要和资源特点，考虑到抽水蓄能5∽6年的建设周期，所以必须立足长远的发展眼光，在看得准、把得住的方向上，秉持超绝的战略定力，进行合理布局、积极有序发展抽水蓄能。左传中写到“越十年生聚，二十年教训”。我们要相信正确的决策加上时间的力量。

江苏溧阳抽水蓄能电站韩佳福摄

三、警惕抽水蓄能的“转冷”趋势

近期，我们注意到抽水蓄能行业有“转冷”趋势，核准规模减少、前期工作变慢、项目推进变缓。

松柏之质，经霜弥茂。

——《世说新语·言语》

分析其原因，主要有二个。

一是之前所造成的抽水蓄能“过热”假象。抽水蓄能发展规模和布局需要考虑新能源发展需要，这是已经日益被大家所认识的事实。但是同时抽水蓄能也有促进地方经济社会发展的作用，这是他的多重属性。为实现双碳目标，国家提出了积极发展抽水蓄能的目标，全国各地积极响应，进行了比较广泛的抽水蓄能选点，并积极向国家推荐。企业也积极推进前期工作。造成了抽水蓄能发展“大干快上”，所谓“过热”的假象。但是抽水蓄能的本质功能是“储”，所以必须依托于可以被储的电源。按照新能源发展需要，以及其他电源发展规划，并与新型储能等其他调节电源做好统筹，是科学论证抽水蓄能发展规模和布局的主要边界条件。在2023年开展的抽水蓄能需求规模论证过程中，经过严谨、系统的全面分析计算，认为为适应新能源发展需要，到2035年服务电力系统的抽水蓄能合理规模约为4亿∽5亿千瓦左右。按照这个规模，考虑到产业链的协调发展，每年新增一定的抽水蓄能发展规模。这就是积极有序的内涵。抽水蓄能徒有“过热”之名，但却无“过热”之实。积极有序开发建设抽水蓄能电站不仅是能源法的要求，同时一直也都是抽水蓄能发展的主旋律。

莫愁千里路，自有到来风。

——唐·钱珝的《江行无题一百首》

二是对于容量电价政策调整的预期。目前我国抽水蓄能执行两部制电价。根据《关于进一步完善抽水蓄能价格形成机制的意见》（发改价格〔2021〕633号），明确提出坚持并优化抽水蓄能两部制电价政策，一是要对标行业先进水平合理核定容量电价，二是要建立适应电力市场建设发展和产业发展需要的调整机制。2023年，按照《国家发展改革委关于进一步完善抽水蓄能价格形成机制的意见》（发改价格﹝2021﹞633号）及有关规定，国家发展改革委核定在运及2025年底前拟投运的48座抽水蓄能电站容量电价。目前的两部制电价体制有力的促进了抽水蓄能行业的发展，为抽水蓄能行业高质量发展提供了坚实的支撑。但是如何做好和电力市场建设的有效衔接，将来抽水蓄能电价政策会如何发展，也日益成为大家关注的重点。

四、对于促进抽水蓄能高质量发展的思考

抽水蓄能行业要想走的稳，核心就是“发展规划”和“电价政策”两个支柱。历史的经验证明，要想实现合理布局，需要通过“发展规划”来做好顶层设计；要想实现积极有序，主要依靠稳定的“电价政策”。

抽水蓄能投资规模大、建设周期长，投资决策必须建立在稳定的预期基础上。全国统一电力市场的建设是大势所趋，是历史发展的必然。如何在统一电力市场建立过程中，同时能够为投资主体提供明确的回报预期，是需要审慎思考的重大问题。

我心正与君相似，只待云梢拂碧空。

——金·完颜亮《咏竹》

内蒙古呼和浩特抽水蓄能电站梁斌摄

在《论抽水蓄能的地理分布》一文中，我们系统的分析了全国范围抽水蓄能的分布特点和建设条件，进而提出可以将全国抽水蓄能分为四类资源等级。参照新能源的电价政策，对于不同的资源等级，可以考虑执行抽水蓄能分区域标杆容量电价，以鼓励项目建设条件好的项目优先开发，同时鼓励投资企业加大科技投资力度，加强技术创新，节约开发成本，以降低电力系统综合成本。

下一步，可以考虑通过“区域标杆容量电价+差价合约制度”，或在633号文的基础上进一步完善，以区域标杆容量电价回收成本和部分基本收益，通过日益成熟的现货市场获取部分电量收益等方式，做好和电力市场的有效衔接，稳定行业发展预期。

关于“区域标杆容量电价+差价合约”的初步构想

一是区域标杆容量电价。按照633号文要求，以40年经营期、6.5%资本金内部收益率为基础，根据资源禀赋，分区域测算区域标杆容量电价。

二是差价合约。相当于签订长期电价合约。按照电力市场建设进度，抽水蓄能统一参与电力市场竞争。通过电力市场得到的收益有超出合约部分，纳入容量电价调节池；收益不足部分，由容量电价调节池补充。抽水蓄能电站建成后，经营期内机组逐步退出差价合约。经营期结束后全部通过市场竞争获取收益。

抽水蓄能是实现“双碳目标”必不可少的大型新能源基础设施，是前往碳中和之路的大国重器。根据国内外的经验，抽水蓄能建成后，可以稳定运行超过100年，是长远之策、固本之举。目前按照40年经营期测算，其实不能充分反映抽水蓄能经济价值。还贷期过后，仅需少量的成本就可以维持抽水蓄能的运行，持续、安全、稳定、高效的为双碳目标做出自己的贡献。

二千余年前，都江堰修建，成都遂成天府。一千五百年前，京杭大运河修建，自此南北通途。长城、郑国渠、灵渠、坎儿井，都是中国历史上的伟大工程。如今，现代中国又建设了复兴号、高速铁路网、北斗卫星导航系统、C919大飞机、青藏铁路、南水北调、西气东输、三峡大坝、白鹤滩等超级工程，正在推进实施川藏铁路、西部陆海新通道、国家水网、西南水电开发等重大工程。褚小者不可以怀大，绠短者不可以汲深。战国时，韩国以郑国为间，游说秦国修建郑国渠，意在乏秦。然秦以此愈兴，遂平六国、一天下。每个重大工程的背后，都有复杂的决策取舍、都有反复的利弊权衡。但没有大国重器，如何大国崛起？为了双碳目标的实现，只有“让”还远远不够，必须要有更多的“储”。顺应双碳目标的大势，根据新能源发展需要，这就是为什么要积极有序发展抽水蓄能的底层逻辑。

“钱穆说过一个故事。一个古寺，大雄宝殿门前，有两棵参天巨柏，气势如虹。一颗柏树长到这么大，至少五百年。当年那建寺的首任方丈，他栽下这两棵树的时候，知道自己是看不到树长大的，他看到的，他打造的，是五百年后的场景。

就是说，他的格局是五百年。

后来，一次雷电，劈毁了一棵树。五百年后的方丈，在那死树空出来的位置，种了一棵夹竹桃。夹竹桃嘛，今天种下，明年就赏花。

他的格局，就是一年而已。”

——《华杉讲透<资治通鉴>》

抽水蓄能的建设周期较长，所以需要我们把眼光放的更长远。立足当下，谋划五年，展望十年、乃至十五、二十年。同时也要看到，我们既需要高大挺拔的柏树，也需要美丽活泼的夹竹桃，远近结合、高低搭配，方是老成谋国之道。

在谈话的最后，他对我说。

抽水蓄能建设，如同上个世纪八、九十年代的高速公路，如同这个世纪开始的高铁建设，也如同上面所有这些超级工程建设一样，既需要市场这个看不见的手来调节，同时也需要坚强的国家意志，需要有效市场和有为政府的共同努力。稳定市场预期不是只有一条道路，但是我们需要选择一条能够稳定市场预期的道路。《传习录》说“持志如心痛”，特讲立志、持志的重要性。我所听到的，是大家常常在感慨“行路难！行路难！多歧路，今安在？”，是行业在变化中寻找确定性的迷茫和痛苦。我所盼望的，不是明年抽水蓄能能够达到6000万千瓦，也不是2030年抽水蓄能能够达到1.6亿千瓦，更不仅是希望2035年抽水蓄能能够达到4亿千瓦甚至更多。我所追寻的，是一座一座抽水蓄能电站拔地而起，能够为2035年中国基本实现现代化、为2049年中国实现第二个百年目标、为2060年中国如期实现碳中和，打牢根基、夯实基础。

浙江长龙山抽水蓄能电站郭廷凯摄

“风不定，人初静，明日落红应满径。”

——宋·张先《天仙子》

《中华人民共和国能源法》提出了明确的要求，指明了我们前进的道路。

一鸣从此始，相望青云端。我们坚信，抽水蓄能的发展一定会越来越好。

愿祝君如此山水，滔滔岌岌风云起。

——宋·冯时行《遗夔门故书》

在水电总院赵增海副院长、规划部朱方亮主任的指导下，在智库办公室彭烁君主任和党委工作部马伟主任的大力支持下，我们会同中咨公司能源业务部马良，水电总院规划部郑静、周力、秦潇、任伟楠、崔正辉、刘纳、张东（女）等同志共同完成此文，并听取了各兄弟院王婷婷、姚晨晨、张丹庆、益波、李建兵、杨建赞、宁宇等有关领导和专家的建议。感谢中国水力发电工程学会和中国水力发电工程学会抽水蓄能行业分会的大力支持。再次对大家宝贵的意见和辛苦的工作表示衷心的感谢。

受作者自身认识所限，本文内容难免疏忽、甚至挂一漏万，谨此抛砖引玉，欢迎大家的批评指正。

文章作者：韩冬

图片来源：中国水力发电工程学会抽水蓄能行业分会首届“蓄宝杯”抽水蓄能摄影大赛

编辑：张东

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