中小型抽水蓄能电站发展现状及前景分析

摘要：按照我国碳达峰、碳中和发展目标和对于构建新型电力系统的总体要求，电力系统发展迫切需要抽水蓄能电站的合理开发和建设。中小型抽水蓄能电站具有选址布置灵活、生态环境友好、建设周期较短、投资规模较小等特点，是大型电站的重要补充。本文通过分析我国中小型抽水蓄能的发展现状和功能定位，展望新形势下发展前景，提出开发思路，为中小型抽蓄项目的开发及建设提供参考。

关键词：中小型抽水蓄能电站；发展

DOI：10.12433/zgkjtz.20240731

目前，积极发展风、光等可再生能源已成为世界各国有效应对气候变化、实现能源转型的一致共识，但风电、光伏等可再生能源大规模并网发电对电力系统的灵活性和调节能力提出了更高要求。抽水蓄能工程技术成熟且经济性较优，是电力系统中具有大规模建设条件的调节电源，绿色低碳，清洁灵活，具有调峰填谷、调频调相、储能和紧急事故备用等功能，加快发展抽水蓄能是新时期下高质量开发利用可再生能源的重要保障。截至2022年底，全国抽水蓄能电站投产总装机规模4679万kW，在建装机总规模达1.21亿kW。中小型抽水蓄能电站具备水头要求低、选址灵活、建设周期短及接入便利等优势，是大型抽水蓄能项目的重要补充，在当前抽水蓄能产业高质量发展时期发挥着重要作用。

一、中小型抽水蓄能电站发展现状

根据现行行业标准，以装机规模划分，中小型抽水蓄能电站是指装机规模小于300MW的抽蓄电站（含混合式工程），其中装机容量低于50MW的为小型抽蓄电站。早期，中小型抽水蓄能工程以试验性建设为主，工程项目以结合已建工程居多，并通过改建或扩建方式降低单位千瓦造价。随着电力系统互联和新能源大规模开发利用，中小型蓄能项目难以满足电力系统需求，规模效益更为突出的大型抽水蓄能电站成为发展主流，中小抽水蓄能电站未能实现大规模发展。2021年8月，国家能源局印发《抽水蓄能中长期发展规划（2021—2035年）》，《规划》提出要因地制宜建设中小型蓄能项目，部分中小型抽水蓄能站点纳入重点实施项目清单，中小型抽蓄面临崭新的发展机遇。截至2022年底，全国已有12座中小型抽水蓄能电站项目建成，总装机规模85万kW，占已建总抽水蓄能规模的1.8%。截至2023年6月底，我国在建中小型抽水蓄能电站6座，总装机规模160.1万kW，主要分布在湖北和浙江等省。

二、中小型抽水蓄能电站的功能定位

在电力系统中，中小型和大型抽水蓄能电站发挥的功能作用大致相同，主要包括调峰、填谷和储能等静态效益功能以及调频、调相、事故备用和黑启动等动态效益功能。中小型项目因装机容量相对较小，综合考虑系统功能效益和工程开发的经济型，在大型电网中规模化发展中小型抽水蓄能电站并不具备优势。同时，中小抽水蓄能电站建设周期较短，能尽早满足电力系统对储能的需求，在地方电网、孤立电网、海岛电网等局域电网中发挥的作用更为显著。此外，中小型抽水蓄能电站可以配合新能源电源开发，配套分布式能源供应系统，建立小型骨干支撑电源，促进电力系统多元化发展。中小型抽水蓄能电站主要功能定位如下：

第一，提升局域电网运行灵活性。受自然环境、经济水平和产业布局差异的影响，各市、县级区域电网日最小负荷率差别较大，220kV及以下等级电网日内负荷高峰电力需求、低谷基荷发电需求需要通过更高等级电网统筹。合理有序规划建设一定规模的中小型抽水蓄能站点可有效提高区域电网运行的灵活性，提升局部供电的可靠性，提高电力系统分层、分区的运行能力。

第二，增强集中式发电的友好性。通过爬坡抑制、功率控制等措施，配合集中式风电、太阳能发电等新能源电源布置的中小型蓄能电站可有效提升新能源发电电源的接入能力，减少电力波动。例如，进一步研判风电和光伏的发电特性和出力变化过程，配置具备日调节、周调节等功能的中小型抽水蓄能电站，进一步平滑新能源发电的出力过程，有效解决间歇性问题，进一步提升新能源电源的并网能力和电量利用率。

第三，提高分布式发电的稳定性。中小型抽水蓄能电站与分布式能源有机结合布置，可有效提升分布式电源的功率控制、能量管理和运行稳定性，解决分布式电源可靠性低、电能质量差等问题。同时，中小型抽水蓄能电站配合微电网，通过新能源整和电网功率平衡，建立缺电地区以及岛屿的支撑电源，可有效应对电力短缺或过剩问题，进一步提升电力系统供电模式的多样性。

第四，保障输配电及用户侧用能的可靠性。通过在负荷中心附近或在建设大型抽蓄电站条件不具备的地区灵活布置中小型抽蓄电站，可解决输电线路的容量阻塞和功率流控制问题，有效实现对用电侧负荷及电能质量的管理并提高动态稳定性，从而提升输配电质量和供电可靠性。

三、新形势下中小型抽水蓄能电站的发展前景

在2021年3月召开的中央财经委员会第九次会议上，习近平总书记提出构建新型电力系统的理念，在新型电力系统中，安全高效是基本前提，清洁低碳是核心目标，清洁能源将逐步转变为容量和电量主体，风电、光伏发电等新能源占比愈来愈高，源—网—荷端电力电子设备广泛接入，电力系统展现出“可再生能源高占比、电力电子设备高占比”“供给侧随机性、需求侧随机性”等特征，出力控制、负荷预测、实时平衡及电网安全稳定运行等均面临新的挑战。以高比例新能源为主要特点的新型电力系统中，夜间风电高峰、午间光伏高峰与用电早高峰、晚高峰错位，净负荷呈现典型的“鸭型曲线”，午间和夜间时段，系统对于储能需求很大。储能已逐步成为新型电力系统和新能源发展的刚性需求，而抽水蓄能电站是当前较成熟且经济的储能设备。中小型抽水蓄能电站在国家储能激励政策引导下，结合电力发展和新能源发展需求，因地制宜布局建设，满足局部电网灵活调度需求，促进新能源就近就地消纳，具有较大的发展空间。

（一）中小型抽水蓄电站能是短期内满足电力系统储能需求的必然选择

目前，压缩空气储能、飞轮储能、电化学储能等储能技术仍处于规模化发展和商业化开发的初期，尚不具备大规模开发条件。大型抽水蓄能电站建设周期较长，通常为8～10年，根据目前大型抽水蓄能电站开发建设情况看，大型电站投产运行预计在2028～2030年，难以满足近五年电网发展的需求。中小型抽蓄項目工程建设总周期相对于大型抽水蓄能项目较短，约3～5年，近期开工项目预计可于“十四五”末、“十五五”初建成投产，早于其他大型抽水蓄能电站投产年份，可尽快填补电网调峰缺口，保障电网安全稳定运行。

（二）中小型抽水蓄能电站是新能源大规模发展的关键支撑

目前，我国已提出在2030年前风电光伏等新能源装机容量达到12亿kW及以上的发展目标，新能源大规模开发是大势所趋，中小型抽水蓄能是新能源大规模发展的关键支撑。一方面，在电源侧，中小型抽水蓄能电站与集中式开发的风电、光伏协同调度运行，可有效平滑风力发电、光伏发电出力，提高线路利用效率、提升出力与负荷的匹配度，支撑流域可再生能源一体化基地等新能源电源基地开发。另一方面，在电网侧，我国积极推进分布式风电、光伏开发，随着千家万户沐光行动、千乡万村驭风行动的有序推进，分布式新能源大量接入当地电网，布局一定规模的中小型抽水蓄能电站以配合分布式电源运行，可以平抑新能源电源出力的随机波动性，促进地区可再生能源就近消纳。

（三）中小型抽水蓄能电站开发是促进经济增长的有效途径

近年来，稳增长和稳就业形势面临新的挑战。国务院于2022年印发《关于印发扎实稳住经济一揽子政策措施的通知》中提出“稳定并扩大民间投资”“抓紧实施一批能源项目”“降低市场主体用水用电用网等成本”等一系列措施。中小型抽水蓄能电站静态总投资基本在30亿元以下，可适应更多开发主体投资运营，投资及运营模式更加灵活，是促进地方经济社会发展的有效途径。

四、中小型抽水蓄能电站开发思路

按照“需求导向、因地制宜、经济合理”的原则，中小型抽水蓄能电站开发需综合站点建设条件、系统需求、市场承受能力等因素，根据在电力系统中的功能定位，经区域内站点技术经济综合比较选择确定。

第一，对于配合集中式新能源电站开发的中小型抽水蓄能电站，建议布置在新能源资源具备集中开发条件，土地资源优势较好，消纳市场明确，抽水蓄能电站需求规模空间较大、远距离输送电力的区域，例如，西北地区大型抽水蓄能站点资源条件相对较差，新能源发展迅速，且大规模外送基地众多，电力市场体量小，经济承受能力较低。

第二，对于保证用户侧的终端用能和保障输配电可靠性的中小型抽水蓄能电站，各省区内广泛分布规模较小的独立电网，可充分利用已有资源，开展技术和经济比较，并对其优势充分论证后，合理布局部分中小型抽水蓄能项目，以实现分层次的调度运行。

第三，对于短期内无法与电力基础设施有效连接，且系统结构具有较突出的矛盾，已严重影响系统安全运行的微电网、孤立电网或海岛电网等的区域，可根据实际情况分析研究，合理配置中小型抽水蓄能电站。

五、结语

在“双碳”目标引领下，在加速能源向绿色低碳转型的新形势下，我国电力行业进入了构建新型电力系统的发展阶段，新能源大规模高比例发展将使电力系统面临一系列新问题、新挑战。抽水蓄能是目前成熟且经济的储能电源，与新能源和火电等电源配合效果较好，对实现未来大规模、高比例新能源发展以及保障电力系统稳定安全经济运行具有不可替代的作用。对于位于负荷中心周边但不具备开发建设大型抽水蓄能电站条件的地区、新能源资源总量不大且相对集中的地区以及边远孤网及局域网地区，科学有序、因地制宜规划建设中小型抽水蓄能，对满足电力需求、保障系统运行安全及促进新能源发展具有举足轻重的作用。

参考文献：

[1]水电水利规划设计总院，中国水力发电工程学会抽水蓄能行业分会.抽水蓄能产业发展报告2022[M].北京：中国水利水电出版社，2023.

[2]水电水利规划设计总院.中国可再生能源行业发展报告2022[M].北京：中国水利水电出版社，2023.

[3]吴伟杰，郑楠炯，张伊宁，等.广东省中小型抽水蓄能电站建设浅析[J].广东水利水电.2023（06）：12-14+30.

[4]于倩倩，杨德权，徐玲君，等.中小型抽水蓄能电站合理发展探讨[J].水力发电.2021，47（08）：94-98.

[5]张智刚，康重庆.碳中和目标下构建新型电力系统的挑战与展望[J].中国电机工程学报，2022，42（08）：2806-2818.

作者簡介：乔苏杰（1991），男，北京市人，硕士研究生，注册咨询工程师（投资），从事可再生能源规划咨询工作。