论抽水蓄能电站五大特点
（来源：抽水蓄能行业分会 作者：黄大岸）
摘要：本文详细探讨了抽水蓄能电站五大特点，即抽水蓄能是特殊水电、功能很全面、建设耗时间、收益很稳健、美丽风景线。旨在通过五大特点，全面解析抽水蓄能电站在能源电力领域的重要性，充分挖掘其在社会经济发展中的独特价值。
关键词：抽水蓄能、水电、电网、周期、收益、风景
引言
抽水蓄能电站迄今已有上百年，作为历史最悠久、体量最庞大、技术最成熟、转化最高效的储能方式，具有经济可靠、生态环保的特点，备受电网调度青睐，为保障社会用电安全，促进电力能源消纳，替代化石能源消费，起到了积极促进作用。当前，我国正在调整能源结构，构建新能源为主体的能源供应体系，推动“双碳”目标实现，抽水蓄能电站作为最成熟的储能方式，将在新型电力系统中扮演着不可或缺的角色。本文将从五个方面详细探讨抽水蓄能电站的特点，包括其水电属性、电网对其依赖度高、较长建设周期、稳定的资本金收益率以及其作为风景线的美学价值。
一、抽蓄是特殊水电
抽水蓄能电站基本原理，是在电力需求低谷时利用多余电能将水从下水库抽到上水库，在电力需求高峰时释放水能发电，从而实现电能的储存和调节，其用于发电的介质是水。根据《水电工程可行性研究报告编制规程》规定，水电工程是以水力发电为主要任务的水电站工程和以调峰、调频和事故备用等为主要任务的抽水蓄能电站工程。由此可见水电工程包括传统水电站及抽水蓄能电站。在实际建设过程中，抽水蓄能电站的基本建设程序、采用的设计和施工规范与传统水电项目高度一致。
首先，抽水蓄能电站建设需遵循严格的水电工程设计规范，如预可研、可研及招标阶段勘测设计工作的具体内容及深度要求应符合现行行业标准《水电工程预可行性研究报告编制规程》《水电工程可行性研究报告编制规程》和《水电工程招标设计报告编制规程》有关要求。包括水库、大坝、水道、厂房、发电机组等基础设施的设计和施工。
其次，抽水蓄能电站的基本建设程序与传统水电项目相似，包括前期勘察、设计、施工、调试和运行等阶段，均应按国家和行业有关要求开展相应专题研究。每个阶段都需要经过严格的审批和验收，如可行性研究阶段均需编制正常蓄水位选择、枢纽格局总布置、施工总布置规划等专题报告并通过相应行政管理部门或审查单位批复和审查。
此外，抽水蓄能电站水电属性还体现在其运行机制上，利用水能进行发电，但其独特之处在于其兼有水轮机和水泵的功能，以水为能量转换的载体，能够实现电能的储存和调节，能够有效应对电力需求的波动和变化，提高了电力系统运行的安全性和可靠性。
二、抽蓄功能很全面
抽水蓄能电站一旦投产，电网对其依赖度极高，几乎每天都需要使用。2024年，南方区域抽水蓄能累积调节电量264亿千瓦时，34台机组调用次数41108次，平均每台机组每天调用超过3.3次。这种高依赖度源于抽水蓄能电站在电力系统中的重要作用，备受电网喜爱。
首先，抽水蓄能电站响应速度和启动时间都是分钟级，能够快速响应电网的调频需求，提供即时的电力调节服务。这种快速响应能力使得电网在面临突发电力需求变化时能够保持稳定运行，避免电力短缺或过剩。如2020年某月，北方地区某电网负荷骤增，同时受到风电出力波动影响，电网频率出现不稳定趋势，某抽水蓄能电站立即启动紧急调频措施，快速调整出力。在短时间内，电站从发电状态转为抽水状态，吸收电网中过剩电能，随后又根据电网需求迅速恢复发电。通过这种灵活的调节方式，该电站有效平抑了电网频率波动，确保了该地区电力供应的稳定可靠。
其次，抽水蓄能电站能够有效平衡电力系统的供需关系。在电力需求低谷时，抽水蓄能电站利用多余电能将水抽到上水库，储存电能；在电力需求高峰时，释放水能发电，补充电网电力供应。这种平衡作用使得电网能够更加高效地利用各种能源资源，减少能源浪费。以湖北电网为例，日负荷特性一般呈现“双峰双谷”，夏季午高峰一般出现在14:00左右，晚高峰一般出现在20:00～22:00，午高峰负荷一般为晚高峰的95%左右；负荷最低谷一般出现在凌晨4:00～6:00，次低谷一般出现在18:00～19:00，最低谷一般为晚高峰的65%-70%，次低谷一般为晚高峰的80%-85%。风电出力夜间最大，光伏出力午间最大，具有显著的反调峰效应。风光占比越高、负荷峰谷差越大，抽水蓄能调峰作用发挥得越明显。
最后，抽水蓄能电站的高依赖度还体现在其对电网安全性的保障作用上。在电网发生故障或突发事故时，抽水蓄能电站能够迅速提供备用电力，确保电网的稳定运行。2023年11月底，海南琼中抽水蓄能电站成功开展全厂3台机组黑启动试验，有效检验了电站在极端条件下快速给电网系统注入电力、迅速恢复电网供电的能力。这种保障作用使得抽水蓄能电站成为现代电力系统中不可或缺的重要组成部分。
三、抽蓄建设要时间
抽水蓄能电站的建设周期通常较长，一般需要6到8年。这种较长的建设周期主要源于以下几个方面的原因。
首先，抽水蓄能电站的建设需要进行详细的前期勘察和设计工作，需要开展预可行性研究、可行性研究及评估核准等勘察设计及审批工作，这些工作包括地形地貌的勘察、水文及工程地质的调查、敏感因素排查、环境影响评估、建设征地及移民安置规划等，以确保电站的选址和设计方案的合理性和可行性。这些前期工作需要耗费大量时间和精力，如丰宁抽蓄一期，2005年启动勘察设计工作，2007年完成可行性研究，2010年获得核准，耗时约5年；张河湾抽蓄，1998年启动勘察设计工作，1999年完成可行性研究，2002年获得核准，耗时约4年；天荒坪抽蓄，1992年启动勘察设计工作，1994年完成可行性研究，1997年获得核准，耗时约5年。
其次，抽水蓄能电站施工过程复杂且耗时。电站建设涉及水库、大坝、水道、厂房、发电机组等多个水工建筑物的施工及机电设备的安装，涉及到筹建期、准备期、主体工程施工期及完建期。每个环节都需要严格按照设计及施工规范进行，确保工程质量和安全。如丰宁抽蓄一期，2013年正式开工，2021年首台机组投产，总工期约8年；张河湾抽蓄，2003年正式开工，2008年首台机组投产，总工期约5年；天荒坪抽蓄，1998年正式开工，2002年首台机组投产，总工期约5年。
此外，抽水蓄能电站的建设还需要考虑环境保护和生态平衡，采取相应的环保及生态措施，减少对周边环境及当地生态的影响。这些措施的实施也需要额外的时间和资源。
最后，抽水蓄能电站建成投产后，将由建设期转入运行期，是电站投产前的关键阶段，电站的调试和试运行也需要一定的时间。在电站建成后，为确保各个系统的正常运行和协调配合，需要进行全面的调试和试运行，调试过程中可能发现一些问题，需要进行调整和优化，这也会延长建设周期。如丰宁抽蓄一期，调试和试运行周期约6个月；张河湾抽蓄，调试和试运行周期约6个月；天荒坪抽蓄，调试和试运行周期约1年。
四、抽蓄收益很稳健
根据国家发改委2021年633号文的规定，抽水蓄能电站应坚持并优化抽水蓄能两部制电价政策。其中，电量电价以竞争性方式形成，体现抽水蓄能电站提供调峰服务的价值，抽水蓄能电站通过电量电价回收抽水、发电的运行成本；容量电价体现抽水蓄能电站提供调频、调压、系统备用和黑启动等辅助服务的价值，抽水蓄能电站通过容量电价回收抽发运行成本外的其他成本并获得合理收益。
抽水蓄能电量电价主要目的为回收运行成本，定价机制导致其获取收益难度较高，即使有收益，规模也不大。容量电价是抽水蓄能电站获取收益的主要来源。容量电价核定机制规定，经营期内资本金内部收益率按6.5%核定，是抽水蓄能电站赚小钱的主要依据。
抽蓄难以通过市场化机制赚大钱主要受到以下几个方面因素的影响。
首先，抽水蓄能电站的建设成本较高。2022年到2024年核准的抽蓄电站年平均单位动态投资分别为6683元/千瓦、7035元/千瓦、5977元/千瓦，单个项目投资金额高达数十亿、一百多亿元。电站的建设涉及多个基础设施的施工，包括水库、大坝、发电机组、输水管道等，这些基础设施的建设需要大量的资金投入。此外，抽水蓄能电站的建设还需要考虑环境保护和生态平衡，采取相应的环保措施，这些环保措施的实施也需要额外的资金投入。
其次，抽水蓄能电站的运营成本较高。电站的运营需要大量的维护和管理工作，包括设备的定期检修、水库的清理和管理、发电机组和输水管道的维护等。这些维护和管理工作需要耗费大量的人力和物力资源，增加了电站的运营成本。一座120万千瓦的抽水蓄能电站，每年运行维护费用约为1.6亿~2亿元。
最后，抽水蓄能电站电力销售和辅助服务收益有限。市场化的电力的销售价格受到市场供需关系影响波动较大，难以保证稳定收益。辅助服务的价格也受到市场竞争和政策调控的影响，收益有限。总体来说，为了实现抽水蓄能合理布局、积极有序发展的目标，必须坚持整体规划和稳定的电价政策不动摇。
五、抽蓄美丽风景线
每一座抽水蓄能电站建好后，都成为当地一道靓丽的风景线。这种美学价值主要体现在以下几个方面。
首先，抽水蓄能电站通常选址在风景优美的山区或湖泊附近，周边环境自然景观优美。电站的建设不仅充分利用了自然地形和水资源，还与周边环境融为一体，形成独特的景观。
其次，抽水蓄能电站的基础设施设计注重美学和环保。水库、大坝、发电机组等基础设施的设计不仅考虑了功能性和安全性，还注重美学效果。例如，大坝的设计可以采用流线型或曲线型，增加美感；水库的周边可以进行绿化和景观设计，提升环境质量。
最后，抽水蓄能电站的建设和运营过程中注重环境保护和生态平衡。电站的建设采取了一系列环保措施，减少对周边环境的影响。例如，施工过程中采取降尘、降噪措施，减少对周边居民和生态环境的影响；运营过程中进行水库的清理和管理，保持水质的清洁和生态的平衡。这些环保措施不仅提升了电站的环境质量，还增加了其美学价值。
六、结论
综上所述，抽水蓄能电站具有五大特点：水电属性、电网青睐、建设耗时、收益稳定以及作为风景线的美学价值。这些特点全面解析了抽水蓄能电站在能源领域及社会经济发展中的重要性。尽管抽水蓄能电站建设周期长、资本金收益率不高，但其80%左右的转化效率和上百年的使用寿命，性价比远超其他储能方式，使其成为现代能源体系中不可或缺的组成部分。未来，随着能源需求的增长和新型能源系统的进一步发展，抽水蓄能电站将继续发挥其重要作用，为能源的可持续发展做出贡献，同时我们也需要认真研究它的特点，解决抽蓄开发建设中的痛点、难点问题，放大其美学价值，推动抽蓄与产业融合，发挥其更大社会价值。
（作者系中国葛洲坝集团抽水蓄能与新能源事业部总经理）
原标题：专家视角 | 论抽水蓄能电站五大特点
