以新能源为主体的新型电力系统背景下抽水蓄能标准体系建设的思考

岳 蕾,王丹迪

(1.水电水利规划设计总院有限公司，北京 100120;2.中国电建集团西北勘测设计研究院有限公司，西安 710065)

1 抽水蓄能发展概况及其在新型电力系统中的地位和作用

中国在20世纪 60 年代后期开始研究抽水蓄能电站的建设，并于1968 年和 1973 年先后建成岗南和密云2座小型混合式抽水蓄能电站，装机容量分别为 11 MW和22 MW。20世纪90年代，随着改革开放的深入，国民经济快速发展，我国抽水蓄能电站建设进入了快速发展期。进入新世纪，我国抽水蓄能电站建设规模持续扩大。截至2020年底，已建装机3 149万kW,在建装机5 373万kW，我国抽水蓄能电站建设和运行规模均处于世界第一。

2021年3月15日，习近平总书记主持召开中央财经委员会第九次会议，对推动“碳达峰、碳中和”作出全面动员和系统部署，并明确指出要着力构建以新能源为主体的新型电力系统，为我国能源清洁低碳转型指明了方向。据预测到2030年，我国风电和太阳能装机容量将达到12亿kW以上，风电和太阳能装机容量占比可能超过40%。然而，新能源的随机性、波动性决定了新能源并网规模越大，协调平衡调节需求越大。同时，火电灵活性改造进度滞后，电化学储能在经济性、安全性上的明显劣势，这些都为抽水蓄能建设提供了空间。因此，在构建以新能源为主体的新型电力系统的背景下，中长期我国抽水蓄能电站装机规模仍将大幅提升。

抽水蓄能以其设备寿命长、储能规模大、转换效率高、技术成熟、运行条件简便、清洁环保等特点，成为目前电力系统中最成熟、最实用的大规模储能方式。而在所有储能方式中，抽水蓄能电站启停时间短、调节速度快、具有双倍调节能力，是技术最成熟、最具经济性和大规模开发潜力的途径，也是构建以新能源为主体的新型电力系统的重要组成部分，将在新型电力系统中发挥调峰、填谷、调频、调相、储能及事故备用等作用，有利于促进大规模风电和太阳能发电的入网消纳，保障电力系统安全稳定运行，助力我国早日实现“碳达峰”“碳中和”目标。

2 抽水蓄能技术标准现状

2.1 国外抽水蓄能标准情况

就抽水蓄能电站工程而言，国外标准大多为系统性较强的与泵站工程或常规水电 工程共用标准或通用标准。例如，美国土木工程师学会《水电工程规划设计土木工程导则 第五卷:抽水蓄能和潮汐电站》，该标准就抽水蓄能电站全生命周期分为规划、设计、运行维护、附篇共4部分进行了规定。其中，第一部分“规划”，规定了建设抽水蓄能电站的前提和类型、供电系统中抽水蓄能的运用、经济分析的步骤、抽水蓄能电站的选址及抽水蓄能电站的特性、生态与环境问题，并提供了美国及世界各国抽水蓄能电站的基本资料；第二部分“设计”，对水库、水道、厂房、水泵水轮机和电站运行等进行了规定；第三部分“运行和维护”，规定了抽水蓄能电站的能量调度、起动和工况转换的时间、典型的运行、发电工况的快速启动、抽水工况、动态运行管理、抽水蓄能电站的调度、日常维护、大修及规划和设计应考虑的因素等；第四部分“附篇”，对抽水蓄能电站设计及施工所需考虑的问题进行了描述。

此外，国际标准IEC 60193 《水轮机、蓄能泵和水泵水轮机模型验收试验》、 IS07919-1-1996 《非往复机械的机械振动 在旋转轴上的测量和评定准则 第1部分:总则》等均为抽水蓄能机组与常规水电机组共用标准，编写方式基本相同。

2.2 我国抽水蓄能标准情况

经过多年的工程建设、运行管理实践和技术标准建设，我国已形成覆盖规划设计、设备制造、工程施工和运行管理各环节的水电工程技术标准。这些标准包括国家标准(GB) 、电力行业标准(DL ) 、能源行业标准(NB) 和机械行业标准(JB) 等，其内容含盖了常规水电工程和抽水蓄能电站工程。其中，大多数标准为常规水电工程与抽水蓄能工程两者通用；有些标准是常规水电工程与抽水蓄能电站工程两者共用，此类标准针对抽水蓄能电站的特殊性给出专门条款规定；还有一些标准，是针对抽水蓄能电站特殊性制订的抽水蓄能专用标准，如GB/T 36550-2018《抽水蓄能电站基本名词术语》、NB/T10072-2018《抽水蓄能电站设计规范》、NB/T 10073-2018《抽水蓄能电站工程地质勘察规程》等。总体而言，我国目前已经形成了涵盖设计、设备制造、施工、调试、运行、维护等各方面的较为完整的抽水蓄能技术标准体系。

但是，我国抽水蓄能标准系统性较弱，且各行业、专业自成系列，存在系统性不强、内容交叉重复、个别技术要求缺失等问题。为进一步完善我国抽水蓄能技术标准，满足抽水蓄能电站建设运行管理要求，有必要对现有技术标准进行进一步梳理，构建和完善抽水蓄能标准体系。

3 标准体系构建的基本原则和体系框架

3.1 标准体系构建的基本原则

一是需求引领、系统布局。围绕以面对新能源为主体的新型电力系统的抽水蓄能建设需求，深入贯彻标准化工作改革精神，坚持目标导向、问题导向和结果导向，合理规划抽水蓄能标准体系布局，科学确定标准体系的范围、边界和标准层级。

二是创新驱动、急需先行。以抽水蓄能领域科技创新为动力，推进科技研发、标准研制一体化发展，提升标准水平。同时，围绕抽水蓄能建设和发展中的突出问题，加快推进一批重要标准研制。

三是协同推进、协调一致。加强抽水蓄能领域国家标准、行业标准、团体标准和企业标准之间的统筹衔接和协调，在能源领域新型标准体系建设的框架下推进抽水蓄能标准体系建设。同时也要坚持与国际接轨，统筹“引进来”与“走出去”，提升我国抽水蓄能标准与国际标准的一致性程度。

四是注重层次、合理划分。紧密围绕抽水蓄能电站全生命周期需求，按照专业的同一性构建标准体系，同时注重各层级和类别之间的范围和边界的合理确定。

3.2 标准体系构建目标

抽水蓄能标准体系构建目标即抽水蓄能标准体系的构建目的，目的不一样，标准体系所涵盖的范围也不一样。本文提出的抽水蓄能标准体系，其构建目的是面向碳达峰碳中和发展目标，紧密围绕服务新能源为主体的新型电力系统建设，规范支撑和引领抽水蓄能行业健康安全快速发展，为抽水蓄能设计、施工、运维等各主体提供标准指引，并为政府监管提供技术支撑。

3.3 标准体系构建流程

本文抽水蓄能标准体系构建流程是在确定标准体系构建原则的前提下，明确标准体系构建目标和标准化对象后，系统梳理抽水蓄能现有相关标准并进行分析整理，从而确定标准体系的结构和层级，具体见图1。

3.4 标准体系框架

根据GB/T 13016-2018《标准体系构建原则和要求》，结合抽水蓄能电站的具体特点，本体系框架采用由 “标准类别”“专业序列”和“标准属性”构成的框架结构，具体见图2其中，“标准类别”是按照抽水蓄能的工程规划设计、设备、工程施工(含安装调试与验收)、运行管理等环节进行的标准分类。“专业序列”是某一“标准类别”项下的有关专业划分。如，“工程规划设计”类别可分为:勘察、规划、水工、机电、金属结构、施工组织设计、水库移民、环保、工程造价等专业。“标准属性”是指通用标准、共用标准和专用标准区分。通过对我国现有与抽水蓄能有关标准的梳理发现，我国现行水电工程标准基本覆抽水蓄能电站从规划设计、设备制造、工程施工到运行维护全生命周期，因此大部分为通用标准或共用标准。但近年来，伴随着抽水蓄能的快速发展，针对抽水蓄能电站特殊性制定的专用标准逐步完善，具体见表1。

表1 近年抽水蓄能现行专项标准汇总

4 抽水蓄能标准化工作的思考与建议

4.1 加强顶层设计

我国由于管理体制上原因，技术标准建设以行业管理为主，造成条块分割；标准主管机构也因行业行政主管机构的重组或分割，变更较为频繁；不同管理机构、不同技术主管部门、不同时期和不同人员，对技术标准的管理理念、建设思路等存在差异，造成标准体系的系统性不强，标准分割过细、内容交叉或重复等问题。对标准顶层设计和框架性结构建立的忽视，是造成标准体系“乱”的重要原因。因此，必须密切围绕新型电力系统下的抽水蓄能建设与发展，结合国家标准化改革精神，针对抽水蓄能标准化建设，首先要着力于顶层设计，建立新型的抽水蓄能标准体系，加强国家标准、行业标准、团体标准和企业标准之间的衔接配套,并建立抽水蓄能标准体系的动态维护工作机制。

4.2 加快关键标准研制

紧密结合抽水蓄能发展需求，在涉及到抽水蓄能智能化建设与运行，高水头、高转速抽水蓄能机组、抽水蓄能与新能源耦合等重点急需领域，充分调动行业力量，加大标准研究力度，尽快发挥标准在规范行业健康发展中的支撑作用。同时，加强重点标准的宣贯力度，让标准的使用者更准确的把握标准要求。

4.3 促进抽水蓄能技术标准国际化

瞄准国际标准，提升中国标准国际影响力。实质性参与抽水蓄能技术国际标准化工作，争取牵头或参与抽水蓄能技术国际标准研制；加强国际标准合作，通过双边、多边合作促进抽水蓄能技术标准国际化。

4.4 培育和发展抽水蓄能团体标准

注重培育和发展抽水蓄能团体标准，发挥团体标准快速反应市场和创新需求的优势，增加抽水蓄能领域标准的有效供给。

4.5 注重人才培养

抽水蓄能标准化工作内容既涉及抽水蓄能专业知识，又包含标准化管理内容，对其工作者提出了较高要求。因此，必须重视抽水蓄能标准化人才培养，开展面向抽水蓄能专业技术人员和管理人员的标准化专业知识培训。

5 结 语

在当前“双碳”目标的引导和大力推进以新能源为主体的新型电力系统发展的背景下，构建协调统一的抽水蓄能技术标准体系十分关键和紧迫，但又是一项复杂的系统工程，是一个逐步完善的过程。因此，要处理好体系建设的动态性和适应性之间的关系，建立常态化、规范化的评估机制，关注新形势、新技术，并及时发现新问题、新矛盾，在不断解决问题的过程中推动抽水蓄能技术标准体系的不断完善。