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抽水蓄能是我国能源革命电力转型的重要标志
来源:中国水力发电工程学会 编辑:张博庭 时间:2021-10-13 字体:[ ]

传统的抽水蓄能具有调峰、调频、调相、储能、系统备用和黑启动等“六大功能”,在保障电网安全、提升全系统性能、推动经济社会发展中发挥着重要作用。然而,当全球进入电力转型期之后,抽水蓄能则成为以可再生能源为主体的新型电力系统中最重要的一个组成部分。

大家知道,当前人类利用可再生能源发电最主要方式是利用水、风和光发电。其中水电是最优质的可再生能源,但是,水电能源在自然界中的储量却非常有限。我国是世界上水能资源最丰富的国家。即便如此,我国的水能资源的理论蕴藏量也只有6万多亿千瓦时,可开发的量只有3万多亿,远远不能满足社会发展的能源需要。在自然界,水能、风能和太阳能资源的储量之比,大约为(50倍到一百倍)至少是1:50:2500。所以,人类社会要转型到以新能源(风、光)为主体、以可再生能源为标志的新型电力系统,必然要大量的开发和利用风能和太阳能。然而,风能和太阳能发电不可避免的随机性和间歇性,则是大规模利用可再生能源发电的巨大障碍。

一、抽水蓄能是当前最可行的储能方式

当这种随机性、间歇性的非水可再生能源在电网中的占比,还比较小的时候,人们尚可以通过用常规能源发电予以补充的(单向调峰)方式,满足电力负荷变化的需要。但是,当风、光发电的比重在电力系统中达到一定程度之后,大家就必须要使用储能装置,在低谷期间把随机的、间歇性的电能存储起来,转化为电力负荷高峰时所需要的电力。

到目前为止,虽然人类大规模的储能方式已经有很多,但是,从安全、可靠和经济性等各方面综合来看,最成熟的大规模储能方式,目前还只有抽水蓄能。尽管,当前世界各国都在积极地研发电化学储能(如:蓄电池)和其它储能方式(如:氢能),但是,在新的储能技术没有出现重大的技术突破之前,世界各国的新型电力系统,几乎都无一例外地都要选择大量的开发水电和抽水蓄能来配合风、光发电,实现电力系统的成功转型。毫无疑问,在当前的科学技术水平下,任何国家要想实现电力转型,必然要高度重视水电和抽水蓄能的开发建设。

然而,当前我国抽水蓄能的发展主要受制于三个方面的约束。一是市场、二是政策、三是资源。

二、抽水蓄能的市场制约

市场的制约对我国抽水蓄能的发展影响最大。记得在十几年前我国“十一五”的后期,煤炭的价格曾一度失控,这使得当时我国的电力企业普遍都不愿意再投资新建煤电厂。在这种情况下制订出来的我国“十二五”电力发展规划,不仅要求新开工的常规水电高达1.2亿千瓦,而且还要求到十二五末(2015年底),我国抽水蓄能的装机达到6千万千瓦。应该说,当时我国的上上下下要进行电力转型的决心和预期都很大,只不过这种转型的决心,主要是由煤炭的价格非理性上涨造成的。因此,到十二五的中期,随着我国煤炭价格的回落,煤电利润的恢复,我国电力企业建设煤电的积极性又再次兴起。我国电力转型的步伐也因此明显减慢。

到十二五末,我国实际装机的抽水蓄能只有二千余万千瓦,仅完成十二五规划的三分之一。接下来的十三五规划,尽管我国已经明显的放慢了电力转型的速度预期,仅要求新开工常规水电和抽水蓄能各6000万千瓦。仅要求在十三五末,我国抽水蓄能装机规模达到4000万千瓦即可。然而,由于此后中央的审批权下放,各地方煤电建设的积极性始终不减。以至于大量新建的煤电站,被用于为非水可再生能源调峰,挤占了抽水蓄能的使用空间。所以,到十三五末,我国实际在运的抽水蓄能装机仅有3179万千瓦。远未能实现我国十三五规划的抽水蓄能目标。

总之,对于电力系统而言,要在大力发展风、光等非水可再生能源的同时,保证供电的安全,必须要有大量的可控电源予以辅助。初期阶段,由于电网中的风、光发电量的比重还不是很高,所以,依靠大量过剩的煤电进行单向调峰,保障供电的安全,还可以做到的。但是,如果想让电力系统中的间歇性的非水可再生能源成为主力,则必须要依靠能够储能的双向调峰电源。因此,可以说抽水蓄能的发展水平,必将是我国能源革命电力转型的最重要的标志。

最近,随着我国的碳达峰、碳中和目标期限的逼近,中央和各级政府都开始高度重视能源革命电力转型的推进。抽水蓄能的开发和建设自然也就受到高度的重视。根据国家能源局最新发布的《抽水蓄能中长期发展规划2021-2035》,按照我国电力转型的需要,“十四五”期间我国抽水蓄能投产规模将达3000万千瓦,(要知道此前整个“十三五”期间,我国新增的抽水蓄能装机还不足1000万)。“十五五”末期总装机规模将再翻一番,突破1.2亿千瓦。

特别是在2021年4月22日,国家主席习大大在出席领导人气候峰会上,作出“中国将严控煤电项目”明确表态之后。国家发改委紧接着就发布了《关于进一步完善抽水蓄能价格形成机制的意见》(下称:《意见》)。《意见》非常具体的明确了抽水蓄能价格形成机制,规定了抽水蓄能电价定价和疏导政策。为加快抽水蓄能电站的发展建设、充分发挥其综合效益、助力双碳目标的实现,创造了有利的条件。严控煤电和大力发展抽水蓄能的政策组合出台,说明今后我国保障非水可再生能源发电入网的主力,已经不再是依靠煤电,而是一定是抽水蓄能。这也是任何国家建立具有高比例可再生能源特点的新型电力系统的历史必然。

三、抽水蓄能的政策制约

对于政策方面的制约,主要来自2019年国家发改委发布的《输配电价成本监审办法》中规定的,抽水蓄能电站、电储能设施的成本费用不得计入输配电定价成本。此前,在没有市场需求的情况下,如果政策上容许抽水蓄能的电价计入输配电价成本,电网企业还有一定的建设积极性。毕竟国家要求建设,建设的成本还可以计入电价。但是一旦国家规定,抽水蓄能的建设成本,不得计入输配电价,那么电网企业要开发抽水蓄能,只能是自己赔钱去建设。在没有市场需求的情况下,还要赔钱建设,肯定会严重挫伤其建设的积极性。不过,这一情况现在已经得到了根本性的扭转。

2021年5月7日,国家发展改革委发布《关于进一步完善抽水蓄能价格形成机制的意见》(以下简称《意见》),相比以往,重新明确了将容量电价计入输配电价回收。当前我国电力市场的改革已基本形成以中长期交易为主、现货市场试点补充,辅助服务市场(补偿机制)有序推进的总体格局。但目前,带有分时价格信号的现货市场尚未普及,辅助服务市场建设尚处于起步阶段,辅助服务品种也不完善,暂不具备将抽水蓄能电站完全推向市场的条件。

针对目前这种现状,《意见》坚持实施两部制电价政策,并在原有基础上进行了优化,明确抽水蓄能电站通过电量电价回收运行成本,通过容量电价回收建设成本并获得合理收益的基本格局。容量电价通常体现着抽水蓄能电站提供调频、调压、系统备用、黑启动和为可再生能源调峰等辅助服务的价值,目前暂由国家发改委按照经营期定价法、对标行业先进水平确定的核价参数进行核定,并为此制定了配套的《抽水蓄能容量电价核定办法》。同时,《意见》也建议要适时降低或根据抽水蓄能电站主动要求降低政府核定容量电价覆盖电站机组的比例,推动抽水蓄能电站逐步参与市场竞争。

《意见》还明确在电力现货市场运行的地方,抽水蓄能电站的抽水电价、上网电价按现货市场价格及规则结算,强调市场形成价格的方式仍然是电力体制改革的方向。同时,《意见》对于尚不具备完全通过市场形成价格的情况也进行了明确,可以说是兼顾了各地电力市场建设进度不同的实际,这样的政策规定确保了《意见》的广泛适用性。

此前,由于我国关于抽水蓄能电价的定价机制不够完善,严重制约了社会各界投资建设抽水蓄能电站的积极性。《意见》出台的新机制,根据当前我国的电力市场现实,制定出了一系列过渡阶段的电价激励政策,基本体现了抽水蓄能在新型电力系统中的功能定位。特别是将抽水蓄能电价纳入输配电价监管,基本解决了目前抽水蓄能投资者的后顾之忧,在一定程度上完善了公平合理的电力价格体系。

四、抽水蓄能的资源制约

关于资源方面的制约,大家目前似乎还体会不深。因为我国当前的抽水蓄能建设的规模还不大。不过从长远的需求看,我国抽水蓄能的资源对于满足我国能源转型的需求还有巨大的缺口。这个资源的缺口问题不解决,我国的能源转型很难实现。

解决这个问题一方面需要加强普查、勘测,增加资源总量,另一方面也需要在思想上重视能源革命电力转型的生态环保作用。现在很多新划定的各种生态保护区,不仅限制了不少可再生能源的开发(如:西南地区的水电和内蒙古的风能等),而且也制约了很多抽水蓄能资源的开发建设。这种情况如果不能加以改变,我国的电力转型很难如期实现。然而,大家要知道,当前人类社会最大的生态难题,其实是过量的碳排放带来的气候变化。科学家预计,如果碳排放问题解决不好,全球一半以上的物种都将灭绝。因此,从这一点上看,任何特定物种的生态保护区的划定,都应该给“碳中和”让路。这才是生态环境保护的大局观。

五、解决抽水蓄能的市场制约是当务之急

最近,大家在欢庆有利于电力转型的抽水蓄能新政策出台的同时,也应该看到,容量电价政策并不符合未来电力市场化改革的大方向。然而,在我国当前的局面下,没有这样一个过渡期的特殊政策,大家就迈不过去电力系统向以可再生能源为主转型的这个卡。因为我国目前的现实是,煤电的产能严重过剩。这就导致了,即使建立了完善的电力现货市场,专门作为调峰使用的抽水蓄能也不可能竞争得过,随时都可调可控的过剩煤电(因为煤电的投资已经成为现实)。事实说明,完全依靠市场来推进我国电力转型的可能性,几乎已经不存在。不过,这其实也是非常正常的现象。

六、能源革命不可能是市场竞争的自然产物

大家世界各国的电力转型之所以被称为能源革命,就是因为,各国的实践都说明,电力转型的成功往往都不可能是完全由市场自由竞争得到的结果。美国是全球公认的市场化最充分的国家,但是,美国为了实现电力转型(如:让煤电彻底退出)早在2013年就出颁布了联邦的《清洁电力法案》,他们用一个碳排放指标,基本限制住了全国所有的新建煤电。大家国家的能源革命的策重点与美国有所不同,美国的能源革命可以说是以“破旧”为主。而大家的能源革命电力转型则明确要求首先重视“立新”。所以,大家国家推进能源革命出台的最主要政策是激励“立新”的《可再生能源法》。

应该说两种方式各有优劣。美国的问题是由于电力紧平衡过度,多次出现大停电事故。而大家国家的难题,则是非水可再生能源的大发展,常常受制于电力产能过剩的“消纳难”。现在,为了改变大家打着为非水可再生能源调峰的旗号,实际上已经让最不适合调峰的煤电,居然发展的比可再生能源还要快的被动局面,大家又出台了鼓励和支撑抽水蓄能发展的具体政策。倡导和鼓励用科学的方式,解决非水可再生能源入网的难题。同时彻底消除本应推出历史舞台的煤电,居然还要大发展的合法“借口”。

这虽然是非常必要,非常及时的好政策。但也依然存在着难以达到预期目标的风险。降低和消除这种风险的关键在于,大家能否在鼓励“立新”的同时,适当的兼顾“破旧”。令人感到欣慰的是,这次抽水蓄能新政策的出台,是在习主席的“中国将严控煤电”指示发出之后。大家完全有理由认为,这就是国家层面推进能源革命电力转型的组合拳。

历史的经验值得注意。大家国家《可再生能源法》的成功实施,已经证明了大家可再生能源的发展,虽然有了巨大飞跃,但是,大家却始终难以有效的摆脱“消纳难”的困局。所以,大家这次的鼓励抽水蓄能大发展的政策,能否达到预期的目标。在很大程度上将要取决于大家对习主席“中国将严控煤电”指示的落实情况。

结论

总之,发展抽水蓄能是手段,不是目的。大家的目标是推进能源命、电力转型,是在兑现我国的减排承诺的同时,保证我国的能源安全。然而,在当前的科技水平下,大家又不能否认,抽水蓄能的发展水平,确实就是我国能源革命电力转型推进程度的重要指标。因此,抽水蓄能的大发展,就是我国能源革命电力转型的成功标志。

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