抽水蓄能技術高度成熟性,當前已成為最具實用性的儲能方式之一。
為了構建以新能源為主導的新型電力系統(tǒng),加快抽水蓄能的發(fā)展成為關鍵需求。
抽水蓄能是保障電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行的重要基石,為可再生能源的大規(guī)模發(fā)展提供了有力支撐。抽水蓄能技術與風電、太陽能發(fā)電、核電以及火電等多種能源形式能實現(xiàn)良好地配合效果。
抽水蓄能集靈活性與可靠性于一身,具有低碳環(huán)保,以及調(diào)節(jié)能力遠超常規(guī)電源。因此特別適用于當前新型能源體系和電力系統(tǒng)的需求。
據(jù)中電聯(lián)數(shù)據(jù)顯示,至2023年底我國的抽水蓄能裝機規(guī)模已達5094萬千瓦,比上一年同期增長了11.2%。
根據(jù)國家能源局的規(guī)劃預測,2023年至2025年抽水蓄能裝機規(guī)模的年復合增長率將達到10.6%;從2025年到2030年,新投產(chǎn)裝機規(guī)模的年復合增長率預計會提升至14.1%。
此外,國家能源局在《抽水蓄能中長期發(fā)展規(guī)劃(2021-2035年)》中已明確指出未來的發(fā)展目標:計劃到2025年,抽水蓄能的總投產(chǎn)規(guī)模將超過6200萬千瓦;到2030年將升至約1.2億千瓦。在2035年前,我國將形成一個能滿足新能源高比例、大規(guī)模發(fā)展的抽水蓄能現(xiàn)代化產(chǎn)業(yè),預計投產(chǎn)規(guī)模將超過3億千瓦。
抽水蓄能行業(yè)概覽
在我國各類型儲能裝機量占比中,抽水蓄能份額最大,現(xiàn)在已經(jīng)成為了主導的儲能方式。
抽水蓄能技術通過水這一儲能介質(zhì),在電力與勢能之間靈活轉換,從而有效地存儲和管理電能。在電網(wǎng)負荷較輕時,利用多余電力將水抽至上水庫儲存;在電網(wǎng)負荷高峰時,則通過放水至下水庫來發(fā)電。
其主要工作原理是在夜間電價低廉時儲存水力能量,在白天電力需求高漲時釋放這些能量來發(fā)電。
這一過程不僅調(diào)節(jié)了電網(wǎng)的負荷峰谷,還將低價值電能轉化為高峰時段的高價值電能。
此外,抽水蓄能技術的使用壽命長達30-40年,具有技術成熟、規(guī)模大、運維成本低和單位投資成本低等諸多優(yōu)勢。例如世界裝機容量第一的河北豐寧抽水蓄能電站,總裝機高達360萬千瓦,滿負荷運行時長可達10.8小時。
不過值得注意的是,抽水蓄能也存在一些局限性,如占用大量地理資源、建設周期長以及選址受地形條件嚴格限制等。
從行業(yè)發(fā)展歷程來看,我國抽水蓄能電站的建設歷程可以追溯到20世紀60年代后期。進入80年代中后期,隨著我國電力需求和電網(wǎng)調(diào)峰矛盾的日益凸顯,抽水蓄能電站迎來首個建設高峰。在這一時期,廣州、北京十三陵以及浙江天荒坪的抽水蓄能電站相繼建成并投入運營。
抽水蓄能產(chǎn)業(yè)鏈
抽水蓄能產(chǎn)業(yè)鏈上游為設備供應、中游主要環(huán)節(jié)是蓄電站運營以及下游的電網(wǎng)系統(tǒng)。
上游設備供應環(huán)節(jié)中關鍵組成部分包括水輪發(fā)電機組(由水泵水輪機和發(fā)電電動機共同組成)、電氣一次設備、電氣二次設備以及金屬結構設備。
水輪機主要參與廠商包括東方電氣、哈爾濱電氣和浙富控股等;水泵產(chǎn)品主要企業(yè)有凌霄泵業(yè)、大元泵業(yè)和泰福泵業(yè)等;變壓器領域保變電氣和新華都是代表廠商;發(fā)電機生產(chǎn)主要由國投電力、湖北能源華能水電、川投能源以及桂冠電力等行業(yè)內(nèi)的主要廠商負責。
中游環(huán)節(jié)主要由建筑設計公司構成,負責承接電站的設計、建設與運營工作。
從產(chǎn)業(yè)鏈的投資金額分布來看,抽蓄電站通常是由甲方進行投資建設及運營的。由于這類電站主要在輸電端進行建設,因此投資方多為國網(wǎng)、南網(wǎng)等大型電網(wǎng)企業(yè)。
國網(wǎng)會委托具備專業(yè)能力的第三方建設機構,如中國電建、中國能建、粵水電下屬設計院以及一些省級電力設計院,進行電站的勘察、設計與建設工作。建設以及后續(xù)的運營(主要由國家電網(wǎng)和南方電網(wǎng)負責)。
抽水蓄能電站的建設多采取EPC工程總承包模式,其中中國電建在規(guī)劃設計方面占據(jù)了約90%的市場份額,并承擔了大約80%的建設項目。
抽水蓄能產(chǎn)業(yè)鏈下游集中在電網(wǎng)系統(tǒng)中抽水蓄能電站的輔助服務應用,如調(diào)峰、調(diào)頻等。電站建設竣工后,會與下游對接,實現(xiàn)并網(wǎng)發(fā)電。
主要的運營方包括國家電網(wǎng)控股的國網(wǎng)新源控股有限公司和南方電網(wǎng)控股的南方電網(wǎng)調(diào)峰調(diào)頻發(fā)電公司。
根據(jù)兩大電網(wǎng)的規(guī)劃,南方電網(wǎng)計劃在未來十年內(nèi)建成并投產(chǎn)2100萬千瓦的抽水蓄能電站,并同時開工建設預計在“十六五”期間投產(chǎn)的1500萬千瓦抽水蓄能電站。
整體而言,我國抽水蓄能產(chǎn)業(yè)鏈的自主化程度高。近年來國內(nèi)上游設備供應達到了國際領先水平;而中下游市場也基本被國內(nèi)企業(yè)所占據(jù)。
結語
抽水蓄能作為一種大規(guī)模、集中式的能量儲存方式,具有快速的響應速度和優(yōu)秀的日調(diào)節(jié)能力,是最重要的儲能技術之一。隨著新能源在電力系統(tǒng)中占比的逐漸提升,對于大規(guī)模儲能的需求也日益增加。抽水蓄能電站的優(yōu)質(zhì)特成為了理想的供電電源和調(diào)峰電源,對于穩(wěn)定電網(wǎng)運行、減少波動具有顯著的作用,行業(yè)發(fā)展空間十分廣闊。(來源:樂晴智庫)
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