“双碳”目标下的抽水蓄能作用及意义

张志超

（内蒙古赤峰抽水蓄能有限公司，内蒙古 赤峰 025361）

0 引言

为在2030 年前实现碳达峰，并在其后30 年内实现碳中和这一环保目标，国家出台了《抽水蓄能中长期发展规划（2021—2035 年）》（以下简称《规划》），其中明确指出，“十四五”期间，抽水蓄能装机的新增投产量要高于过去50 年[1]，且在“十五五”期间总量再翻一番。可见，作为电力系统的主要调节电源，抽水蓄能电站的建设意义重大，是实现能源绿色低碳转型的关键，对我国“双碳”目标的达成有着重要影响。

1 实现“双碳”的前提条件：实现电力“双碳”

据分析，如果想要在2060 年前达成碳中和这一目标，我国必须降低对化石能源的依赖性，利用可再生能源，发展新能源，从而实现可持续性发展。但是，目前我国大规模使用可再生能源（如风能、水能等）基本都是依靠发电这一渠道，可见电力零碳是实现碳中和的关键所在。基于零碳电力，通过电能来解决建筑行业、日常生活等其他方面的零碳问题，其中抽水蓄能在可再生能源中具有可人为调控的优势，对实现零碳电力有着极其重要的意义。在电力零碳方面，发达国家将其目光放在社会“碳中和”的前10～15年之内，如美国承诺将在2050 年前实现碳中和，即在2035，美国就应实现电力零碳[2]。可见，实现碳中和的前提在于电力碳中和，这是全世界各国公认的实现碳中和的必经之路。

各个国家的能源结构有所不同，所以国际上对于电力碳达峰是否应提前实现这一问题尚未做出统一结论，但我国已经对其做出了实践证明。早在2009年，当时国内煤价高企，大部分的煤电企业处于亏损状态。在此情况下，电力企业再新建煤电的意愿不强，而转向加大力度开发核电、风电等。2011 年，日本福岛核电站事故的发生一定程度上影响到我国的核电发展，因此我国在当时将发展重点放在了水电、风电上，不仅平衡了我国社会电力增长的需求，还使得我国在2013 年第一次达到了电力碳达峰。并且在后面的几年时间内，我国极大地减少了煤电发电，碳排放量逐渐减少。但在2017 年，我国电力行业的煤电发电量开始恢复增长，这也导致碳排放量逐渐上涨，使得我国减碳的势头逐渐放缓。

我国达到电力碳达峰后，情况又有转变。2012年，由于我国煤炭行业产能过剩，出现了恶循环的煤炭降价，这一情况的发生让我国煤电企业再建煤电的积极性加强，此时我国煤电审批权下放，使得新建煤电开始大批投产。总体来说，从我国首次实现电力碳达峰中可以看出，当电力实现碳达峰后，能够显著带动社会的碳达峰。因此，在当前的“双碳”目标背景下，实现电力的“双碳”至关重要。

2 抽水蓄能在实现电力零碳中的重要作用

在实现电力零碳的过程中，抽水蓄能发挥着重要的作用。未来主要能源是风、水、光，通过蓄能调蓄，能够有效解决清洁能源随机性、间歇性与用电负荷间的矛盾[3]。而如今我国电化学储能技术并没有达到较高水平，暂时满足不了电网大规模使用要求，且锂电池技术在蓄能调蓄方面的安全性、耐久性不佳，无法充分满足大规模电网储能要求，如澳洲最大化学储能电站曾出现火灾安全事故。氢能作为另一种储能方式，也有着较好的应用优势，但是由于电解水制氢能的成本偏高，不宜大规模使用。随着科学技术的持续发展，今后锂电池储能技术也许会有新的进展和突破，或是氢能的储能成本将会下降，但就目前来说，抽水蓄能是唯一可行的大规模储能方式。

《规划》中明确提出要加快抽水蓄能建设，体现了抽水蓄能的重要作用。当前，我国风、光装机容量仅有6 亿kW 左右，在此情况下，为了满足风、光装机入网需要，我国除风、光以外的16 亿kW 左右装机容量需要尽可能地为风电、光伏入网提供调峰服务保障，其中有11 亿kW 是煤电。在今后的发展过程中，我国风、光装机容量有可能增加1 倍以上，而其他各类电源不会有同比例的增加。在碳中和目标背景下，我国风、光装机容量在2050 年应超50 亿kW。基于此，我国必须加大抽水蓄能电站的建设力度，将其当作储能用的调峰电源，从而满足大规模风、光装机入网需求。

3 抽水蓄能发展所处的“双碳”目标背景

3.1 能源需求未达峰，用电需求增长，实现碳中和时间短、挑战大

当前我国工业化、城镇化的进程快速发展。由于我国能源需求未达峰，所以在实现碳中和的路上，我们面临的挑战将更大。2020 年，我国在能源消费上共计消费了49.8 亿t 标准煤，同比增长了2.2%[4]。2035年，我国能源消费总量根据预测将达到60 亿t 标准煤峰值，在此之后，能源消费总量将步入平台期。

实现碳中和对我国电气化率的提升有着重要作用，工业等领域在用能方式上也将进一步转向电能。今后40 年内，我国的电力需求将持续增长，根据有关专业组织预测，到2030 年前，全社会用电量年平均增速3.6%，用电量将在2030 年达到10.7 万亿kW，发电装机的容量高达40 亿kW。2050 年，全社会用电量将平均增速2%，用电量将达到16 万亿kW，发电装机的容量将达到75 亿kW。2060 年，全社会的用电量将平均增速0.6%，用电量将达到17 万亿kW，装机容量高达80 亿kW。

目前碳中和已成为全球共识。关于碳中和目标的实现，大部分国家将其定在2050 年，如英国、新西兰、欧盟等国。而有的国家承诺将更早实现碳中和，例如，乌拉圭承诺将在2020 年实现碳中和；芬兰提出将在2035 年实现；瑞典将在2045 年实现等。此外，苏里南已于2014 年实现碳中和，不丹在2018 年也实现了碳中和，并在此后步入了负排放时代。我国相比于发达国家，提出碳中和实现时间要迟10 年。然而，从碳达峰到碳中和，发达国家承诺时间约为40～60 年，而我国却只有短短30 年时间，因此有着更加艰巨的减排任务，挑战更大。

3.2 电力供给由以煤电为主转向以新能源为主

我国的能源结构以煤为主。根据国家统计局的数据显示，2019 年我国80%的碳排放量出自于煤炭，全国碳排放总量中有超过30%来自电力领域碳排放，煤电装机容量10.4 亿kW，在全国电力装机容量中的占比达到了52%，煤电在其中的占比高达70%。而在当前的“双碳”目标背景下，可再生能源的占比将明显增加。可以预见的是，我国的电力装机规模将会继续大幅度增长，发电装机容量也将迅速上涨，呈现“风光领跑、多源协调”趋势[5]。根据预测，到2030年，在一次能源消费中，可再生能源的比重将高达25%，发电装机容量将高达12 亿kW。

3.3 灵活性电源和储能建设需求

在实现“双碳”的过程中，考虑到新能源具有波动性、随机性的特点，进一步配备灵活性电源，加快储能建设是重点，这是确保电网稳定运行的关键。重视煤电机组的灵活性，需进一步加大其改造力度，由以往的“电量型电源”煤电转变为“电力型电源”。需特别重视常规水电、抽水蓄能电站的发展，以此利用水电调节能力，推进风光水蓄互补。不可否认的是，目前我国并没有充足的剩余常规水电以及抽水蓄能资源，在煤电机组的退出机制下，将面临更加紧缺的电力系统灵活性资源。对此，需进一步加强新型储能资源的利用。

储能可分物理储能、电化学储能、电磁储能等。其中，物理储能包括抽水蓄能、压缩空气、储氢等；电化学储能包括锂离子电池、液流电池等；电磁储能包括超导储能等。抽水蓄能在储能中占据着重要地位，在2019 年全球储能装机容量中，抽水蓄能装机容量占比达94%以上。因此，当前大力发展抽水蓄能是必然趋势，这一灵活性资源具备规模化发展条件，有着经济环保、运行灵活等优势，在当前“双碳”背景下发挥着重要作用。

4 发展抽水蓄能的有关建议

4.1 加强多规合一协调， 推进全国抽水蓄能中长期规划工作

作为一种新型水电站，抽水蓄能电站具有较强的经济性，能够快速转化电力，改善电力系统运行，十分符合当前社会发展的需要。早在2009 年，我国有关部门就开展了抽水蓄能选点规划相关工作。就目前而言，抽水蓄能电站除去已建成的和正在建设的，规划站点储备资源大约为4500 万kW。其中，由于一些项目存在生态红线影响问题，最终剩下的站点储备资源实际只有约3500 万kW，可见当前存在严重的资源储备量不足问题。对此，为了使抽水蓄能满足新型电力系统的需求，2021 年我国进一步推进了抽水蓄能中长期规划工作。其中，通过摸底各省抽水蓄能站点资源情况，得出当前资源总量在5 亿kW以上。但是受到生态红线、国土空间等多规约束，资源开发受限，因此亟须加强多规合一协调，进一步规划以及落实抽水蓄能站点资源保护。

4.2 完善电站开发体制和电价机制

总体来说，我国在抽水蓄能电站定价上曾采用多种模式，如单一的电量电价等，然而，无论是哪一种定价模式，都没有较好解决电站效益补偿的问题，这也很大程度上导致了已建电站无法充分发挥静态以及动态效益。并且由于成本疏导不畅，很长时间内抽水蓄能电站建设进度较为缓慢。对此，为了加快建设抽水蓄能电站，国家相继出台有关文件，以做出进一步指导。

（1）开发体制上，应多元化发展投资主体，要重视非电网投资主体利益保护。通过引入社会资本，以进一步提高抽水蓄能建设的积极性。

（2）在价格机制上，两部制电价政策为主，以竞争性方式形成电量电价，将容量电价纳入输配电价回收。

以上电价机制主要采用了政府定价方式，这也是我国推进电力市场化改革的一种方法。随着改革的不断深入，抽水蓄能电站的开发及电价机制将得到进一步完善，通过创造一个公平公正的市场环境，吸引更多投资主体，从而形成一个新的市场化定价机制，充分反映出市场供需关系。在电量市场、辅助服务市场之间，抽水蓄能电站可以自主地选择，进而获取更高的投资收益，并利用市场对资源配置的作用，进一步促进抽水蓄能电站的持续发展。

4.3 落实规划指导，促进抽水蓄能电站发展

正如上文所述，当前抽水蓄能电站定价模式是以成本加合理利润的政府定价为主，在此情况下，如果不加强规划指导，极易导致抽水蓄能电站出现无序发展、一哄而上的问题。据此，有关部门应重点落实规划指导，以统一规划、合理布局为手段，发挥约束作用，进而实现抽水蓄能电站的有序开发。在这一方面，各地区应根据当地的实际发展需要及现有的资源条件，科学地进行发展规划的编制，而后经由有关政府主管部门审核，将其作为当地抽水蓄能电站发展的依据，期间不得对其随意更改，应当维护其严肃性、权威性[6]。

5 结语

综上所述，在当前的“双碳”目标背景下，如果储能科学技术还未实现进一步的发展，那么抽水蓄能必将是实现电力零碳的主力军。我国作为高碳国家之一，在向零碳转型的路上，更加需要抽水蓄能的支持，对此，当前应进一步加快推进抽水蓄能建设。本文详细探讨了当前“双碳”目标背景下，抽水蓄能的重要作用，并提出了有关抽水蓄能发展的意见。此外，我国还应从实现碳达峰后又反复出现波动的事实中吸取教训，严控煤电，以此来为抽水蓄能的高质量发展奠定基础。