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                  抽水蓄能是我國能源革命電力轉型的重要標志

                  2021-10-14 11:47:12    來源: 中國水力發電工程學會

                  傳統的抽水蓄能具有調峰、調頻、調相、儲能、系統備用和黑啟動等“六大功能”,在保障電網安全、提升全系統性能、推動經濟社會發展中發揮著重要作用。然而,當全球進入電力轉型期之后,抽水蓄能則成為以可再生能源為主體的新型電力系統中最重要的一個組成部分。

                  我們知道,當前人類利用可再生能源發電最主要方式是利用水、風和光發電。其中水電是最優質的可再生能源,但是,水電能源在自然界中的儲量卻非常有限。我國是世界上水能資源最豐富的國家。即便如此,我國的水能資源的理論蘊藏量也只有6萬多億千瓦時,可開發的量只有3萬多億,遠遠不能滿足社會發展的能源需要。在自然界,水能、風能和太陽能資源的儲量之比,大約為(50倍到一百倍)至少是1:50:2500。所以,人類社會要轉型到以新能源(風、光)為主體、以可再生能源為標志的新型電力系統,必然要大量的開發和利用風能和太陽能。然而,風能和太陽能發電不可避免的隨機性和間歇性,則是大規模利用可再生能源發電的巨大障礙。

                  一、抽水蓄能是當前最可行的儲能方式

                  當這種隨機性、間歇性的非水可再生能源在電網中的占比,還比較小的時候,人們尚可以通過用常規能源發電予以補充的(單向調峰)方式,滿足電力負荷變化的需要。但是,當風、光發電的比重在電力系統中達到一定程度之后,我們就必須要使用儲能裝置,在低谷期間把隨機的、間歇性的電能存儲起來,轉化為電力負荷高峰時所需要的電力。

                  到目前為止,雖然人類大規模的儲能方式已經有很多,但是,從安全、可靠和經濟性等各方面綜合來看,最成熟的大規模儲能方式,目前還只有抽水蓄能。盡管,當前世界各國都在積極地研發電化學儲能(如:蓄電池)和其它儲能方式(如:氫能),但是,在新的儲能技術沒有出現重大的技術突破之前,世界各國的新型電力系統,幾乎都無一例外地都要選擇大量的開發水電和抽水蓄能來配合風、光發電,實現電力系統的成功轉型。毫無疑問,在當前的科學技術水平下,任何國家要想實現電力轉型,必然要高度重視水電和抽水蓄能的開發建設。

                  然而,當前我國抽水蓄能的發展主要受制于三個方面的約束。一是市場、二是政策、三是資源。

                  二、抽水蓄能的市場制約

                  市場的制約對我國抽水蓄能的發展影響最大。記得在十幾年前我國“十一五”的后期,煤炭的價格曾一度失控,這使得當時我國的電力企業普遍都不愿意再投資新建煤電廠。在這種情況下制訂出來的我國“十二五”電力發展規劃,不僅要求新開工的常規水電高達1.2億千瓦,而且還要求到十二五末(2015年底),我國抽水蓄能的裝機達到6千萬千瓦。應該說,當時我國的上上下下要進行電力轉型的決心和預期都很大,只不過這種轉型的決心,主要是由煤炭的價格非理性上漲造成的。因此,到十二五的中期,隨著我國煤炭價格的回落,煤電利潤的恢復,我國電力企業建設煤電的積極性又再次興起。我國電力轉型的步伐也因此明顯減慢。

                  到十二五末,我國實際裝機的抽水蓄能只有二千余萬千瓦,僅完成十二五規劃的三分之一。接下來的十三五規劃,盡管我國已經明顯的放慢了電力轉型的速度預期,僅要求新開工常規水電和抽水蓄能各6000萬千瓦。僅要求在十三五末,我國抽水蓄能裝機規模達到4000萬千瓦即可。然而,由于此后中央的審批權下放,各地方煤電建設的積極性始終不減。以至于大量新建的煤電站,被用于為非水可再生能源調峰,擠占了抽水蓄能的使用空間。所以,到十三五末,我國實際在運的抽水蓄能裝機僅有3179萬千瓦。遠未能實現我國十三五規劃的抽水蓄能目標。

                  總之,對于電力系統而言,要在大力發展風、光等非水可再生能源的同時,保證供電的安全,必須要有大量的可控電源予以輔助。初期階段,由于電網中的風、光發電量的比重還不是很高,所以,依靠大量過剩的煤電進行單向調峰,保障供電的安全,還可以做到的。但是,如果想讓電力系統中的間歇性的非水可再生能源成為主力,則必須要依靠能夠儲能的雙向調峰電源。因此,可以說抽水蓄能的發展水平,必將是我國能源革命電力轉型的最重要的標志。

                  最近,隨著我國的碳達峰、碳中和目標期限的逼近,中央和各級政府都開始高度重視能源革命電力轉型的推進。抽水蓄能的開發和建設自然也就受到高度的重視。根據國家能源局最新發布的《抽水蓄能中長期發展規劃2021-2035》,按照我國電力轉型的需要,“十四五”期間我國抽水蓄能投產規模將達3000萬千瓦,(要知道此前整個“十三五”期間,我國新增的抽水蓄能裝機還不足1000萬)。“十五五”末期總裝機規模將再翻一番,突破1.2億千瓦。

                  特別是在2021年4月22日,國家主席習近平在出席領導人氣候峰會上,作出“中國將嚴控煤電項目”明確表態之后。國家發改委緊接著就發布了《關于進一步完善抽水蓄能價格形成機制的意見》(下稱:《意見》)?!兑庖姟贩浅>唧w的明確了抽水蓄能價格形成機制,規定了抽水蓄能電價定價和疏導政策。為加快抽水蓄能電站的發展建設、充分發揮其綜合效益、助力雙碳目標的實現,創造了有利的條件。嚴控煤電和大力發展抽水蓄能的政策組合出臺,說明今后我國保障非水可再生能源發電入網的主力,已經不再是依靠煤電,而是一定是抽水蓄能。這也是任何國家建立具有高比例可再生能源特點的新型電力系統的歷史必然。

                  三、抽水蓄能的政策制約

                  對于政策方面的制約,主要來自2019年國家發改委發布的《輸配電價成本監審辦法》中規定的,抽水蓄能電站、電儲能設施的成本費用不得計入輸配電定價成本。此前,在沒有市場需求的情況下,如果政策上容許抽水蓄能的電價計入輸配電價成本,電網企業還有一定的建設積極性。畢竟國家要求建設,建設的成本還可以計入電價。但是一旦國家規定,抽水蓄能的建設成本,不得計入輸配電價,那么電網企業要開發抽水蓄能,只能是自己賠錢去建設。在沒有市場需求的情況下,還要賠錢建設,肯定會嚴重挫傷其建設的積極性。不過,這一情況現在已經得到了根本性的扭轉。

                  2021年5月7日,國家發展改革委發布《關于進一步完善抽水蓄能價格形成機制的意見》(以下簡稱《意見》),相比以往,重新明確了將容量電價計入輸配電價回收。當前我國電力市場的改革已基本形成以中長期交易為主、現貨市場試點補充,輔助服務市場(補償機制)有序推進的總體格局。但目前,帶有分時價格信號的現貨市場尚未普及,輔助服務市場建設尚處于起步階段,輔助服務品種也不完善,暫不具備將抽水蓄能電站完全推向市場的條件。

                  針對目前這種現狀,《意見》堅持實施兩部制電價政策,并在原有基礎上進行了優化,明確抽水蓄能電站通過電量電價回收運行成本,通過容量電價回收建設成本并獲得合理收益的基本格局。容量電價通常體現著抽水蓄能電站提供調頻、調壓、系統備用、黑啟動和為可再生能源調峰等輔助服務的價值,目前暫由國家發改委按照經營期定價法、對標行業先進水平確定的核價參數進行核定,并為此制定了配套的《抽水蓄能容量電價核定辦法》。同時,《意見》也建議要適時降低或根據抽水蓄能電站主動要求降低政府核定容量電價覆蓋電站機組的比例,推動抽水蓄能電站逐步參與市場競爭。

                  《意見》還明確在電力現貨市場運行的地方,抽水蓄能電站的抽水電價、上網電價按現貨市場價格及規則結算,強調市場形成價格的方式仍然是電力體制改革的方向。同時,《意見》對于尚不具備完全通過市場形成價格的情況也進行了明確,可以說是兼顧了各地電力市場建設進度不同的實際,這樣的政策規定確保了《意見》的廣泛適用性。

                  此前,由于我國關于抽水蓄能電價的定價機制不夠完善,嚴重制約了社會各界投資建設抽水蓄能電站的積極性?!兑庖姟烦雠_的新機制,根據當前我國的電力市場現實,制定出了一系列過渡階段的電價激勵政策,基本體現了抽水蓄能在新型電力系統中的功能定位。特別是將抽水蓄能電價納入輸配電價監管,基本解決了目前抽水蓄能投資者的后顧之憂,在一定程度上完善了公平合理的電力價格體系。

                  四、抽水蓄能的資源制約

                  關于資源方面的制約,我們目前似乎還體會不深。因為我國當前的抽水蓄能建設的規模還不大。不過從長遠的需求看,我國抽水蓄能的資源對于滿足我國能源轉型的需求還有巨大的缺口。這個資源的缺口問題不解決,我國的能源轉型很難實現。

                  解決這個問題一方面需要加強普查、勘測,增加資源總量,另一方面也需要在思想上重視能源革命電力轉型的生態環保作用?,F在很多新劃定的各種生態保護區,不僅限制了不少可再生能源的開發(如:西南地區的水電和內蒙古的風能等),而且也制約了很多抽水蓄能資源的開發建設。這種情況如果不能加以改變,我國的電力轉型很難如期實現。然而,我們要知道,當前人類社會最大的生態難題,其實是過量的碳排放帶來的氣候變化??茖W家預計,如果碳排放問題解決不好,全球一半以上的物種都將滅絕。因此,從這一點上看,任何特定物種的生態保護區的劃定,都應該給“碳中和”讓路。這才是生態環境保護的大局觀。

                  五、解決抽水蓄能的市場制約是當務之急

                  最近,我們在歡慶有利于電力轉型的抽水蓄能新政策出臺的同時,也應該看到,容量電價政策并不符合未來電力市場化改革的大方向。然而,在我國當前的局面下,沒有這樣一個過渡期的特殊政策,我們就邁不過去電力系統向以可再生能源為主轉型的這個卡。因為我國目前的現實是,煤電的產能嚴重過剩。這就導致了,即使建立了完善的電力現貨市場,專門作為調峰使用的抽水蓄能也不可能競爭得過,隨時都可調可控的過剩煤電(因為煤電的投資已經成為現實)。事實說明,完全依靠市場來推進我國電力轉型的可能性,幾乎已經不存在。不過,這其實也是非常正常的現象。

                  六、能源革命不可能是市場競爭的自然產物

                  我們世界各國的電力轉型之所以被稱為能源革命,就是因為,各國的實踐都說明,電力轉型的成功往往都不可能是完全由市場自由競爭得到的結果。美國是全球公認的市場化最充分的國家,但是,美國為了實現電力轉型(如:讓煤電徹底退出)早在2013年就出頒布了聯邦的《清潔電力法案》,他們用一個碳排放指標,基本限制住了全國所有的新建煤電。我們國家的能源革命的策重點與美國有所不同,美國的能源革命可以說是以“破舊”為主。而我們的能源革命電力轉型則明確要求首先重視“立新”。所以,我們國家推進能源革命出臺的最主要政策是激勵“立新”的《可再生能源法》。

                  應該說兩種方式各有優劣。美國的問題是由于電力緊平衡過度,多次出現大停電事故。而我們國家的難題,則是非水可再生能源的大發展,常常受制于電力產能過剩的“消納難”?,F在,為了改變我們打著為非水可再生能源調峰的旗號,實際上已經讓最不適合調峰的煤電,居然發展的比可再生能源還要快的被動局面,我們又出臺了鼓勵和支持抽水蓄能發展的具體政策。倡導和鼓勵用科學的方式,解決非水可再生能源入網的難題。同時徹底消除本應退出歷史舞臺的煤電,居然還要大發展的合法“借口”。

                  這雖然是非常必要,非常及時的好政策。但也依然存在著難以達到預期目標的風險。降低和消除這種風險的關鍵在于,我們能否在鼓勵“立新”的同時,適當的兼顧“破舊”。令人感到欣慰的是,這次抽水蓄能新政策的出臺,是在習主席的“中國將嚴控煤電”指示發出之后。我們完全有理由認為,這就是國家層面推進能源革命電力轉型的組合拳。

                  歷史的經驗值得注意。我們國家《可再生能源法》的成功實施,已經證明了我們可再生能源的發展,雖然有了巨大飛躍,但是,我們卻始終難以有效的擺脫“消納難”的困局。所以,我們這次的鼓勵抽水蓄能大發展的政策,能否達到預期的目標。在很大程度上將要取決于我們對習主席“中國將嚴控煤電”指示的落實情況。

                  結論

                  總之,發展抽水蓄能是手段,不是目的。我們的目標是推進能源命、電力轉型,是在兌現我國的減排承諾的同時,保證我國的能源安全。然而,在當前的科技水平下,我們又不能否認,抽水蓄能的發展水平,確實就是我國能源革命電力轉型推進程度的重要指標。因此,抽水蓄能的大發展,就是我國能源革命電力轉型的成功標志。

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