抽水蓄能在新型电力系统中的功能和价值

  网讯：作为当前电力系统中发展最为成熟、经济性最优、应用规模最大的长时储能技术，抽水蓄能是提高电力系统调节的“主力军”。 广东省抽水蓄能资源丰富，装机规模居全国第一，储能电站需求以中长时储能（抽水蓄能）为主，建议进一步完善电力市场相关机制，探索“抽水蓄能+”的新型商业模式。

  随着新型电力系统的加快建设，新能源发电占比不断增大，水电、火电等传统调节电源占比逐步下降，新能源出力的随机性、波动性使得电力系统调节需求持续增加。作为当前电力系统中发展最为成熟、经济性最优、应用规模最大的长时储能技术，抽水蓄能是提高电力系统调节的“主力军”。

  全球抽水蓄能发展历程

  全球抽水蓄能发展大致经历了3个阶段：

  第一阶段（20世纪60年代至80年代）——主要受用电负荷增长、核电建设的带动，美国、西欧等国抽水蓄能蓬勃发展。

  第二阶段（20世纪90年代）——欧美发达国家负荷增长趋缓，叠加核事故影响下的核电建设放缓，发达国家抽水蓄能建设出现停滞，中国抽水蓄能建设进入起步阶段。

  第三阶段（21世纪以来）——全球新能源步入快速发展的新阶段，抽水蓄能迎来新的发展契机，中国、日本等亚洲国家开始引领抽水蓄能的高速发展。

  从全球历史进程看，抽水蓄能发展主要靠核电、新能源建设的带动。近年来，在全球积极应对气候变化的背景下，欧美国家一方面加快发展风电、光伏等新能源，另一方面高度重视电力系统灵活性资源建设。加快推动抽水蓄能和各种新型储能的发展成为各国应对可再生能源增长的普遍共识。

  广东抽水蓄能功能演变

  在广东电力系统发展的各个时期，抽水蓄能都发挥了调峰调频、事故备用、调压调相和黑启动等各类功能，在不同阶段其功能定位有所侧重。

  从调峰和调频功能发挥来看，总体可分为三个阶段：

  第一阶段（1993-2003年），广州蓄能电站投产，主要是配合大亚湾核电运行，保证核电站平稳出力，应对核电跳闸或直流闭锁等重大事故。同时，由于系统调频手段相对单一，抽水蓄能也是主调频电厂。

  第二阶段（2004-2011年），广东电力供应紧张，抽水蓄能发挥顶峰发电的功能，采取“以发定抽”的运行模式满足供电需求。随着火电机组开始配置自动发电控制（AGC）功能，抽水蓄能逐步由主调频电厂转变为辅助调频的手段。

  第三阶段（2012年以后），电力供需形势好转，低谷时段调峰问题开始显现，抽水蓄能转为“以抽定发”模式运行，重点解决低谷时段电力盈余问题。

  同时，广东交直流系统相互影响问题日益突出，系统运行安全形势日益复杂，抽水蓄能作为“快速反应部队”，有力保障了电力系统安全稳定运行。为应对西电直流故障、省内大型机组跳机事故等，抽水蓄能每年紧急启动次数达数十次。在春节、国庆等重大节假日期间，为应对用电负荷减少，全网无功富余而导致的电压升高，抽水蓄能通过迟相运行吸收无功，确保电压稳定。广州蓄能、惠州蓄能等电站长期担任黑启动电源，有效提升了电网大面积停电事故应对能力。

↑ 广东抽水蓄能不同阶段功能发挥情况

  广东发展抽水蓄能的必要性

  从负荷特性看，广东持续多日高温天气成为夏季常态，日高峰持续时间超过4小时，储能配置时长需在4小时以上才能更好达到削峰目的，为此广东储能电站需求以中长时储能（抽水蓄能）为主。

  从电源特性看，核电、西电、海上风电是未来广东非化石能源发电的最主要来源，这些电源的出力特性要求系统中具备一定规模的中长时储能（抽水蓄能）来应对调峰填谷、事故备用等需求。

  从电力保供看，广东煤、油、气等一次能源主要来自区外，尤其是天然气高度依赖进口，而天然气发电装机占比接近20%，天然气供应的量价波动对广东电力保供影响明显。抽水蓄能库容大，满发小时数高，是提升电力供应保障能力的有效补充。

  从经济性看，广东抽水蓄能站址丰富、工程造价相对较低，项目单位造价基本在4500-5500元/千瓦区间，调节库容均在6小时及以上，部分站点调节库容超过14小时，相比新型储能具有较为明显的经济优势。

  抽水蓄能投资回收模式建议

  当前我国抽水蓄能实施两部制价格机制，根据国家发展改革委发布的《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），价格形成机制的发展方向已基本明确，电量电价逐步向电能量市场收益转变，容量电价纳入输配电价回收，同时强化与电力市场建设发展的衔接，逐步向辅助服务等市场收益转变。

↑ 市场化前后抽水蓄能收益来源转变趋势

  建议进一步完善电力市场相关机制。从欧美成熟电力市场的经验看，抽水蓄能基本能完全通过市场化运营来回收其成本，收益途径包括电能量市场、辅助服务市场、容量市场等。对照广东省情况来看，建议后续逐步放开抽水蓄能的市场准入，优化完善调频、备用等多元化的辅助服务市场交易品种，创新开展快速爬坡、转动惯量等辅助服务交易新品种，通过市场交易反映抽水蓄能在电力系统中的功能价值。

  建议积极探索“抽水蓄能+”的新型商业模式。研究新能源租赁抽水蓄能、核电与抽水蓄能联合运营等新的商业模式，通过抽水蓄能为清洁能源提供调节能力、转动惯量、系统备用等，扩展抽水蓄能容量成本回收途径。抽水蓄能与文旅、康养联动发展模式已较为成熟，未来可因地制宜进一步完善其经营模式，探索与现代农业、渔业等业态的融合创新发展，助力乡村振兴，提升抽水蓄能的经济社会效益和环境效益。