到2030年，全球抽水蓄能裝機(jī)增長(zhǎng)幅度約為40%～50%

全球第一座抽水蓄能電站1882年誕生于瑞士蘇黎世，已經(jīng)一百三十余年。抽水蓄能電站從最初的四機(jī)式(水輪機(jī)、發(fā)電機(jī)、水泵、電動(dòng)機(jī))、過(guò)渡到三機(jī)式(水輪機(jī)、發(fā)電-電動(dòng)機(jī)、水泵)、最后發(fā)展到兩機(jī)可逆式水泵水輪機(jī)組，從配合常規(guī)水電的豐枯季調(diào)節(jié)到配合火電、核電運(yùn)行、逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)榕浜闲履茉催\(yùn)行，從定速機(jī)組發(fā)展到交流勵(lì)磁變速機(jī)組和全功率變頻機(jī)組，技術(shù)在不斷更新，在電網(wǎng)中承擔(dān)調(diào)峰填谷、調(diào)頻調(diào)相、配合新能源儲(chǔ)能、事故備用、黑啟動(dòng)等功能，為電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行起到了重要作用。未來(lái)在全球綠色低碳轉(zhuǎn)型的大潮下，風(fēng)電、光伏發(fā)電大規(guī)模建設(shè)，特高壓輸電廣泛應(yīng)用，抽水蓄能電站將起到至關(guān)重要的作用。全球抽水蓄能電站規(guī)模統(tǒng)計(jì)見(jiàn)圖1所示。

圖1 全球抽水蓄能電站規(guī)模統(tǒng)計(jì)圖

全世界抽水蓄能發(fā)展歷程

（一）抽水蓄能電站發(fā)展起步階段

瑞士蘇黎世奈特拉電站是第一座抽水蓄能電站，裝機(jī)容量515kW，利用落差153m，汛期將河流多余水量（下庫(kù)）抽蓄到山上的湖泊（上庫(kù)），供枯水期發(fā)電用，是一座季調(diào)節(jié)型抽水蓄能電站。

截至1950年底，全世界建成抽水蓄能電站31座，總裝機(jī)容量約1300MW(部分混合式電站按泵工況最大入力統(tǒng)計(jì))，主要分布在瑞士、意大利、德國(guó)、奧地利、捷克、法國(guó)、西班牙、美國(guó)、巴西、智利和日本，其中最早采用可逆式機(jī)組的是西班牙于1929年建成的烏爾迪賽電站，裝機(jī)容量7.2MW。

（二）20世紀(jì)50年代~60年代

從第二次世界大戰(zhàn)后經(jīng)濟(jì)復(fù)蘇期結(jié)束到1973年世界石油危機(jī)前，美歐日等發(fā)達(dá)國(guó)家經(jīng)歷了長(zhǎng)達(dá)20余年的經(jīng)濟(jì)高速增長(zhǎng)期，隨著工業(yè)化時(shí)代的來(lái)臨，電力負(fù)荷迅速增長(zhǎng)；家用電器普及化，電力負(fù)荷的峰谷差也迅速增加，具有良好調(diào)峰填谷性能的抽水蓄能電站得以迅速發(fā)展。

20世紀(jì)50年代是抽水蓄能電站開(kāi)始迅速發(fā)展的起步階段，年均增加裝機(jī)容量200MW，到1960年全世界抽水蓄能電站裝機(jī)容量3420MW。西歐國(guó)家始終引領(lǐng)著世界抽水蓄能電站建設(shè)的潮流。

20世紀(jì)60年代年均增長(zhǎng)1259MW，到1970年，全世界抽水蓄能電站裝機(jī)容量增至16010MW，已占總裝機(jī)容量的1.42%。到60年代后期，美國(guó)抽水蓄能裝機(jī)容量躍居世界第一，并保持20多年。

（三）20世紀(jì)70年代~80年代

1973年和1979年的兩次石油危機(jī)，使燃油電站比重下降，核電站建設(shè)開(kāi)始迅猛發(fā)展，同時(shí)常規(guī)水電比重下降，電網(wǎng)調(diào)峰能力下降，低谷富裕電量大增，急需調(diào)峰填谷性能優(yōu)越的抽水蓄能電站與之配套。

20世紀(jì)70年代和80年代為發(fā)展黃金時(shí)期，年均增長(zhǎng)率分別達(dá)到11.26%和6.45%。到1990年底，全世界抽水蓄能電站裝機(jī)容量增至86879MW，已占總裝機(jī)容量的3.15%。

（四）20世紀(jì)90年代

受到1979年美國(guó)三里島核電站和1986年前蘇聯(lián)切爾諾貝利核電站嚴(yán)重事故的影響，對(duì)核電站安全性的擔(dān)憂(yōu)大大增加，歐美一些國(guó)家民眾反核呼聲高漲，不僅影響新核電站的建設(shè)，甚至使已運(yùn)行的核電站關(guān)閉。核電站的減少、調(diào)峰性能良好的燃?xì)怆娬镜拇罅拷ㄔO(shè)，調(diào)峰填谷的需求有所下降，同時(shí)水庫(kù)大壩對(duì)局部生態(tài)環(huán)境影響的爭(zhēng)論，必然影響抽水蓄能電站的建設(shè)。

進(jìn)入20世紀(jì)90年代后，發(fā)達(dá)國(guó)家經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)速度有所放慢，抽水蓄能電站建設(shè)年均增長(zhǎng)率從80年代的6.45%猛降至2.75%，到2000年全世界抽水蓄能電站裝機(jī)容量達(dá)到114000MW。進(jìn)入90年代，日本后來(lái)居上，超過(guò)美國(guó)成為抽水蓄能電站裝機(jī)容量最大的國(guó)家。

（五）2000年~2020年

進(jìn)入21世紀(jì)，西方發(fā)達(dá)國(guó)家經(jīng)濟(jì)增速放緩，抽水蓄能電站的建設(shè)規(guī)模有限。隨著亞洲國(guó)家經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)速度提升，特別是中國(guó)、韓國(guó)和印度，電力需求旺盛，對(duì)抽水蓄能電站的需求增加迅猛。

2010年全世界抽水蓄能電站裝機(jī)容量達(dá)到135000MW，年均增長(zhǎng)率為1.71%。2020年達(dá)到159490MW，年均增長(zhǎng)率為1.68%。2017年中國(guó)超越了日本達(dá)到28490MW，成為全世界抽水蓄能電站規(guī)模最大的國(guó)家。

中國(guó)抽水蓄能電站發(fā)展歷程

我國(guó)開(kāi)展抽水蓄能電站建設(shè)已經(jīng)五十余年。從我國(guó)抽水蓄能電站的發(fā)展趨勢(shì)來(lái)看，在時(shí)間上呈現(xiàn)為年代波浪式發(fā)展，空間上則呈現(xiàn)為跨區(qū)輻射式發(fā)展。在這期間，基于大型水電建設(shè)所積累的技術(shù)和工程經(jīng)驗(yàn)，加上引進(jìn)和消化吸收國(guó)外先進(jìn)技術(shù)，及一批大型抽水蓄能電站的建設(shè)實(shí)踐，已讓我國(guó)累積了豐富的建設(shè)經(jīng)驗(yàn)，掌握了較先進(jìn)的機(jī)組制造技術(shù)，電站的整體設(shè)計(jì)、制造和安裝技術(shù)更是達(dá)到了國(guó)際先進(jìn)水平。我國(guó)抽水蓄能電站規(guī)模統(tǒng)計(jì)見(jiàn)圖2所示。

圖2 我國(guó)抽水蓄能電站規(guī)模統(tǒng)計(jì)圖

（一）20世紀(jì)60年代~70年代

1968年，河北崗南水庫(kù)電站安裝了一臺(tái)容量11MW的進(jìn)口抽水蓄能機(jī)組。1973年和1975年，北京密云水庫(kù)白河水電站安裝了兩臺(tái)國(guó)產(chǎn)11MW抽水蓄能機(jī)組。這兩座小型混合式抽水蓄能電站的投運(yùn)，標(biāo)志著我國(guó)抽水蓄能電站建設(shè)拉開(kāi)序幕。

（二）20世紀(jì)80年代~90年代

十一屆三中全會(huì)的召開(kāi)，我國(guó)決定實(shí)行改革開(kāi)放，隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，在電力負(fù)荷急劇增長(zhǎng)的同時(shí)，峰谷差逐漸增大。在嚴(yán)重缺電的形勢(shì)下，各地加快了電源建設(shè)，特別是燃煤火電，水電比重迅速下降，調(diào)峰問(wèn)題日益嚴(yán)重，拉閘限電頻繁，影響各項(xiàng)事業(yè)快速發(fā)展，電網(wǎng)安全受到嚴(yán)重威脅。

20世紀(jì)90年代，為配合核電、火電運(yùn)行及作為重點(diǎn)地區(qū)安保電源，在華北、華東、南方等地區(qū)相繼建成十三陵（800MW）、廣蓄（2400MW）、天荒坪（1800MW）等一批大型抽水蓄能電站，到2000年底總?cè)萘窟_(dá)到5520MW。該階段電站單機(jī)容量、裝機(jī)規(guī)模已達(dá)到較高水平，但機(jī)組設(shè)計(jì)制造嚴(yán)重依賴(lài)進(jìn)口。

（三）2001年~2010年

進(jìn)入21世紀(jì)，中共十六大提出到2020年GDP再翻兩番的宏偉目標(biāo)，我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)進(jìn)入新一輪的快速發(fā)展期，隨之電力負(fù)荷也迅速增長(zhǎng)，多省市出現(xiàn)缺電現(xiàn)象，調(diào)峰需求進(jìn)一步加大。

從1999年起，又一批共11座抽水蓄能電站陸續(xù)開(kāi)工建設(shè)，建設(shè)規(guī)模達(dá)到11220MW。從惠州、寶泉和白蓮河三座電站開(kāi)始，機(jī)組國(guó)產(chǎn)化的步伐大大加快。截至2010年底，隨著張河灣、西龍池、桐柏、泰安、宜興、瑯琊山等一批大型抽水蓄能電站相繼投產(chǎn)，全國(guó)抽水蓄能電站裝機(jī)容量達(dá)到14510MW。

（四）2011年~2020年

2009年~2013年，國(guó)家能源局組織水電總院、國(guó)網(wǎng)新源、南網(wǎng)調(diào)峰調(diào)頻公司等單位，開(kāi)展了新一輪的抽水蓄能選點(diǎn)規(guī)劃工作。“十二五”、“十三五”期間，為適應(yīng)新能源、特高壓電網(wǎng)快速發(fā)展，抽水蓄能發(fā)展迎來(lái)新的高峰，相繼開(kāi)工了吉林敦化、河北豐寧、山東文登、山東沂蒙、安徽績(jī)溪等抽水蓄能電站。目前，通過(guò)引進(jìn)、消化、吸收、創(chuàng)新等，國(guó)內(nèi)在抽水蓄能工程勘察設(shè)計(jì)施工、成套設(shè)備設(shè)計(jì)制造及電站運(yùn)行等方面已經(jīng)達(dá)到世界先進(jìn)水平。

截至2020年底，全國(guó)運(yùn)行抽水蓄能電站32座、31490MW，在建抽蓄裝機(jī)45450MW。

抽水蓄能電站建設(shè)展望

國(guó)際可再生能源署（IRENA）《電力儲(chǔ)存與可再生能源：2030年的成本與市場(chǎng)》提出，到2030年，全球儲(chǔ)能裝機(jī)將在2017年基礎(chǔ)上增長(zhǎng)42%～68%，抽水蓄能裝機(jī)增長(zhǎng)幅度約為40%～50%。

為實(shí)現(xiàn)我國(guó)“碳達(dá)峰、碳中和”的宏偉目標(biāo)，國(guó)家能源局在《抽水蓄能中長(zhǎng)期發(fā)展規(guī)劃（2021~2035年）》提出，到2025年，抽水蓄能投產(chǎn)總規(guī)模較“十三五”翻一番，達(dá)到6200萬(wàn)kW以上；到2030年，抽水蓄能總投產(chǎn)規(guī)模較“十四五”再翻一番，達(dá)到1.2億kW左右；到2035年，形成滿(mǎn)足新能源高比例大規(guī)模發(fā)展需求的，技術(shù)先進(jìn)、管理優(yōu)質(zhì)、國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力強(qiáng)的抽水蓄能現(xiàn)代化產(chǎn)業(yè)，培育形成一批抽水蓄能大型骨干企業(yè)。

《巴黎協(xié)定》的簽訂掀起了全球綠色低碳的轉(zhuǎn)型大潮，隨著新能源的快速發(fā)展，抽水蓄能電站因其靈活調(diào)節(jié)特性成為了保障風(fēng)電、太陽(yáng)能等不可控新能源發(fā)電的重要手段，抽水蓄能電站的規(guī)劃建設(shè)又一次進(jìn)入各主要國(guó)家決策者視野，抽水蓄能電站將進(jìn)入新一輪的建設(shè)高潮。（作者系中國(guó)電建集團(tuán)北京勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司規(guī)劃發(fā)展研究院規(guī)劃院專(zhuān)總唐修波）