抽水蓄能電站具有啟動靈活、調(diào)節(jié)速度快的優(yōu)勢，是技術(shù)成熟、運行可靠且較為經(jīng)濟的調(diào)峰電源與儲能電源，被視為未來電力系統(tǒng)重要的調(diào)節(jié)工具。

      近日，總投資217億元、總裝機容量360萬千瓦的安徽金寨、山東沂蒙、河南天池3大抽蓄電站同時開工，意味著我國抽水蓄能電站加快了發(fā)展步伐。即便如此，全國抽水蓄能裝機占發(fā)電總裝機比例仍不到2%，相較于發(fā)達(dá)國家5%左右的平均水平，發(fā)展仍然十分滯后，功能認(rèn)識不到位、電價機制不合理等成為制約抽蓄電站快速發(fā)展的關(guān)鍵因素。記者近日走訪幾個相關(guān)抽水蓄能電站進(jìn)行深入調(diào)研探究原因。


      發(fā)電數(shù)小時后的江蘇溧陽沙河抽水蓄能電站上水庫一角。

     新能源發(fā)展更需電網(wǎng)安全

     滁州是安徽省著名的風(fēng)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展基地，驅(qū)車行駛在滁州境內(nèi)，窗外不時會閃過迎風(fēng)起舞的巨型風(fēng)機，這也使得坐落在滁州城西側(cè)的瑯琊山抽水蓄能電站意義非凡。

      與常規(guī)水電站不同，為了更靠近電力負(fù)荷中心，充分發(fā)揮調(diào)節(jié)作用，瑯琊山抽蓄電站位置極佳。從滁州高鐵站到瑯琊山抽蓄電站僅有短短10余公里的距離，汽車沿著平緩的盤山公路直行，不到20分鐘，電站的大門已經(jīng)顯露在記者面前。

      沒有長時間穿山越嶺，也沒有聽見轟隆隆的水流聲，電站100多米高的山頂是一個1平方公里大小的水庫，向東望去整個滁州城盡收眼底，如此靜謐的環(huán)境顛覆了記者之前對于水電站的常規(guī)認(rèn)識。

      “這平靜的湖水下面可大有學(xué)問。”在國網(wǎng)新源華東瑯琊山抽水蓄能有限公司辦公室主任助理史敬壯的帶領(lǐng)下，記者下到山底，乘車通過長達(dá)千米的狹窄交通洞，眼前豁然開朗，4臺15萬千瓦的單級可逆式抽水蓄能機組，在偌大的人造洞穴中一字排開，從山頂水庫中瀉下的水流推動水輪機發(fā)出陣陣轟鳴。

      史敬壯解釋說，抽蓄電站和常規(guī)水電站不太一樣，通常由一定高度差的上下兩個水庫構(gòu)成，用電高峰時機組從上水庫放水發(fā)電，用電低谷時吸收電網(wǎng)中多余的電力，將下水庫的水抽入上水庫，以此調(diào)峰填谷保持電網(wǎng)平衡，確保供電安全。

      “抽水蓄能電站具有啟停靈活、反應(yīng)迅速等優(yōu)勢，是目前電力系統(tǒng)中技術(shù)最成熟、運行最可靠、使用最經(jīng)濟的調(diào)峰填谷、調(diào)頻和儲能等多功能特殊電源，對提高電力系統(tǒng)經(jīng)濟運行水平，具有重要作用。”國網(wǎng)新源華東瑯琊山抽水蓄能有限公司總經(jīng)理陳大鵬介紹說，例如，2014年11月，華東電網(wǎng)某主力火電100萬千瓦機組跳機，瑯琊山電站接令緊急啟動4臺機組發(fā)電，4分鐘內(nèi)出力達(dá)到60萬千瓦，有效支撐了電網(wǎng)穩(wěn)定，抵御了事故沖擊。

      目前，除了瑯琊山抽蓄電站，還有數(shù)十個這樣的“安全衛(wèi)士”分布在全國各地，保障電力安全。截至2014年9月底，我國已建成抽蓄電站23家，裝機容量2151萬千瓦。“這些抽蓄電站基本滿足了電網(wǎng)安全運行需要，一定程度上減少棄風(fēng)、棄水，促進(jìn)節(jié)能減排，對電力系統(tǒng)的整體優(yōu)化起到了積極作用。”國家能源局市場監(jiān)管司副司長黃少中表示。

      不過，近年來新能源的快速發(fā)展給電網(wǎng)安全帶來了全新挑戰(zhàn)，也對抽蓄電站的效用發(fā)揮提出了更高的要求。黃少中舉例說，我國華北區(qū)域電網(wǎng)火電占比大，風(fēng)電發(fā)展快，缺少可快速啟動的常規(guī)水電，是抽蓄電站發(fā)展最早的地區(qū)。華東區(qū)域電網(wǎng)峰谷差、核電裝機容量和調(diào)峰壓力都比較大，是典型受端電網(wǎng)，尤其需要幫助電網(wǎng)消納風(fēng)電、太陽能等新型清潔能源對電網(wǎng)的擾動，也亟須增加抽蓄電站參與調(diào)峰和整體平衡，以提高全網(wǎng)運行的安全性與經(jīng)濟性。

      新形勢下，抽蓄電站不僅逐步向調(diào)峰填谷、電網(wǎng)調(diào)頻、事故備用和系統(tǒng)儲能等多功能并重的方向轉(zhuǎn)變，而且還需適應(yīng)電力系統(tǒng)在快速發(fā)展過程中產(chǎn)生的各種新需求、我國經(jīng)濟結(jié)構(gòu)調(diào)整的各種新變化。“對保障電力系統(tǒng)安全運行，緩解電網(wǎng)調(diào)峰矛盾，增加新能源電力消納，促進(jìn)清潔能源開發(fā)利用和能源結(jié)構(gòu)調(diào)整，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展具有不可替代的重要作用和意義。”陳大鵬坦言。

      認(rèn)識不足制約發(fā)展

      雖然幾十年來抽蓄電站在我國取得了穩(wěn)步發(fā)展，但與逐年跳升的電力裝機總量相比，發(fā)展速度仍顯慢了些。根據(jù)國家發(fā)展改革委《關(guān)于促進(jìn)抽水蓄能電站健康有序發(fā)展有關(guān)問題的意見》，到2025年，全國抽蓄電站總裝機容量達(dá)到約1億千瓦，占全國電力總裝機比重4%左右。目前，全國抽蓄電站總裝機容量僅為2151萬千瓦，占全國電力總裝機比重不到2%，離發(fā)展目標(biāo)還有較大差距。

      黃少中告訴記者，雖然國家近年來開工不少電站項目，但部分項目落實慢，建設(shè)周期長;還有部分抽蓄電站建設(shè)不及時，實際建設(shè)時間遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過設(shè)計工期，增加了不必要的建設(shè)成本，也推高了抽蓄電站運營費用。

      內(nèi)蒙古呼和浩特抽蓄電站于2006年8月26日獲得項目核準(zhǔn)，設(shè)計工期51個月。由于資金不到位，項目于2007年11月停工，直至2009年11月項目才恢復(fù)建設(shè)。截至2015年6月24日，電站的4臺機組剛?cè)客哆\，建成時間落后4年，項目建設(shè)成本由49.34億元增加至56.43億元。

      “認(rèn)識不到位是制約抽蓄電站發(fā)展的首要原因。”陳大鵬表示，目前社會各界對抽水蓄能電站的認(rèn)識，依然局限于為電網(wǎng)提供安全穩(wěn)定保障和調(diào)峰填谷功能上，忽視抽水蓄能電站對經(jīng)濟社會、對整個電力系統(tǒng)乃至能源結(jié)構(gòu)調(diào)整的特殊貢獻(xiàn)，導(dǎo)致抽水蓄能電站的發(fā)展比較緩慢。

      認(rèn)識不到位，還導(dǎo)致既有抽蓄電站效用未能充分發(fā)揮。“部分地區(qū)由于電力系統(tǒng)網(wǎng)源情況變化較大，以及電網(wǎng)與抽蓄電站發(fā)展不協(xié)調(diào)、建設(shè)不配套等原因，導(dǎo)致抽蓄電站投運后，運行需求不足，未能充分發(fā)揮相應(yīng)作用。”黃少中透露。

      例如，山西西龍池電站所在的晉北地區(qū)，由于風(fēng)電快速增長、供熱機組比例偏高等問題，4臺機組中的2臺一度在高峰時段不能全啟頂峰發(fā)電，低谷時段不能全啟抽水蓄能，難以充分發(fā)揮作用。截至記者發(fā)稿，在解決了相關(guān)技術(shù)難題后，山西西龍池電站已經(jīng)可以實現(xiàn)4臺機組全部啟動進(jìn)行抽水、發(fā)電，但即使4臺機組全啟頂峰發(fā)電或者抽水，仍難以滿足風(fēng)電快速發(fā)展的系統(tǒng)調(diào)峰需求。

      此外，抽蓄電站與其他類型機組在調(diào)峰、事故備用的調(diào)用先后順序上沒有明確規(guī)定，對抽蓄電站的調(diào)用合理性難以進(jìn)行精確評價。同時，抽蓄電站的水庫運用也有待進(jìn)一步優(yōu)化，警戒水位的設(shè)定需要更加科學(xué)統(tǒng)籌調(diào)峰與備用間關(guān)系，以充分挖掘抽蓄電站的調(diào)峰能力。

      合理價格機制尚未形成

      不合理的電價機制是制約抽蓄電站發(fā)展和功能發(fā)揮的核心原因。目前，我國抽蓄電站主要實行3種價格機制——單一容量電價、單一電量電價、兩部制電價(容量電價+電量電價)。“單一容量電價對抽蓄電站調(diào)用缺乏激勵作用，導(dǎo)致機組利用率不高。”黃少中說，此類抽蓄電站收入來自固定容量電費，電站收益與機組利用率基本無關(guān)，機組運行時間增加反而會提高運營成本，因此，抽蓄電站缺乏發(fā)電積極性。

      例如，華北、華東區(qū)域共9家抽蓄電站執(zhí)行單一容量電價，2014年1至9月平均發(fā)電利用小時僅為439小時，與執(zhí)行其他兩種電價機制的抽蓄電站差距明顯。其中，山西西龍池電站、河北張河灣電站發(fā)電利用小時數(shù)甚至低于300小時。

      執(zhí)行單一電量電價往往又造成抽蓄電站效益過度依賴抽發(fā)電量，導(dǎo)致抽蓄電站調(diào)用頻繁、多發(fā)超發(fā)。黃少中指出，此類抽蓄電站沒有固定容量電費收入，只能通過抽發(fā)電量盈利，導(dǎo)致個別電站利用小時數(shù)明顯偏高。

      據(jù)記者了解，全國實行單一電量電價的抽蓄電站共有4家，年平均發(fā)電利用小時數(shù)為1600小時左右，遠(yuǎn)高于國內(nèi)抽蓄電站平均水平，個別電站甚至違背了抽蓄電站調(diào)度運行導(dǎo)則規(guī)定的年度發(fā)電利用小時不超過設(shè)計值的原則。

        此外，落實兩部制電價的抽蓄電站數(shù)量極少。沙河抽水蓄能電站是江蘇省首個投產(chǎn)的抽蓄電站，從建成起一直試行兩部制電價。“兩部制電價綜合了容量電價和電量電價的優(yōu)勢。”電站總經(jīng)理李貴桃透露，沙河電站執(zhí)行該電價機制以來，年發(fā)電利用小時數(shù)穩(wěn)定在1800小時左右，投資回報率高達(dá)10%。

      不過從全國范圍來看，更為合理的兩部制電價也遇到推廣難題。由于相關(guān)招標(biāo)競價方式、電價測算方法、工作時間節(jié)點、各方職責(zé)等尚未明確，致使兩部制電價推進(jìn)工作無實質(zhì)性進(jìn)展。

      抽蓄電站由于缺乏合理的價格機制和評價標(biāo)準(zhǔn)，因而加大了企業(yè)投資經(jīng)營難題，導(dǎo)致抽蓄電站市場化程度低，限制了抽蓄電站的快速發(fā)展。

      目前，華北、華東區(qū)域14家抽蓄電站中僅2家由非電網(wǎng)企業(yè)控股，投資運營主體大多為電網(wǎng)企業(yè)，其他投資主體難以進(jìn)入。湖南黑麋峰抽蓄電站是國內(nèi)唯一一家由發(fā)電企業(yè)全資建設(shè)的抽蓄電站。因電價不明確，租賃協(xié)議一直未能簽訂，電站虧損嚴(yán)重，難以正常運營。2013年3月，投資方湖南五凌電力公司將電站資產(chǎn)整體轉(zhuǎn)讓給國網(wǎng)新源控股有限公司。

      “2008年以后建設(shè)的抽蓄電站大多執(zhí)行單一容量電價，我們電站核準(zhǔn)時，是按照凈資產(chǎn)5%的回報率執(zhí)行容量電價。這么低的收益率，對于國企來說正常運轉(zhuǎn)沒問題，但對于私營企業(yè)，這個收益率實在缺乏吸引力。”國網(wǎng)新源華東宜興抽水蓄能有限公司總經(jīng)理朱冠宏坦言。

      市場化是必由之路

       “在擺正認(rèn)識的前提下，要解決抽蓄電站的問題其實不難，就是走市場化道路，充分發(fā)揮市場的調(diào)節(jié)作用。”陳大鵬始終認(rèn)為，執(zhí)行哪一種電價機制并不重要，關(guān)鍵是電價核定標(biāo)準(zhǔn)要合理。比如容量電價，現(xiàn)在按投資造價算回報率就非常不合理，帶來的問題是，工程期間誰管理好、用錢少，誰收益低。“抽蓄電站要大發(fā)展，標(biāo)準(zhǔn)必須統(tǒng)一，水電個體差異非常大，不能簡單按照火電容量思維去定價，要充分考慮構(gòu)成電價的各個要素和每個電站的實際情況。”

      進(jìn)行合理價格核定，離不開科學(xué)評估，這需要研究制定抽水蓄能運行評價細(xì)則。朱冠宏表示，國家主管部門應(yīng)根據(jù)抽蓄電站運行技術(shù)特點，綜合考慮系統(tǒng)頂峰需求、低谷深度調(diào)峰、電網(wǎng)事故備用和其他因素，制定適應(yīng)不同系統(tǒng)需求的評價體系、指標(biāo)和方法，客觀評價抽水蓄能電站的運行效益，改變單純以發(fā)電利用小時作為運行效果評價依據(jù)的局面。

      在科學(xué)評估的前提下，利用市場機制挖掘抽蓄電站的功能潛力，被業(yè)內(nèi)認(rèn)為是抽蓄電站大發(fā)展的有效路徑。朱冠宏建議，結(jié)合電力市場化改革進(jìn)程，國家有關(guān)部門要組織抽水蓄能電站在電力市場中的運營規(guī)則，研究完全競爭市場條件下的電力輔助服務(wù)價格體系、價格標(biāo)準(zhǔn)和競價規(guī)則，逐步引導(dǎo)抽水蓄能電站參與市場化運營，使抽水蓄能電站運行功能的市場和經(jīng)濟價值得到充分體現(xiàn)。

      市場化機制的探索不是一朝一夕。黃少中表示，要通過投資主體競爭，降低建設(shè)成本，形成市場化的容量電價;通過輔助服務(wù)補償及調(diào)峰交易手段，形成市場化電量電價，實現(xiàn)常規(guī)電源與抽蓄電站的互利共贏;通過市場交易方式，招標(biāo)用電低谷時期抽水電量，適當(dāng)降低抽水電價，進(jìn)一步消納負(fù)荷低谷時段的風(fēng)電、水電等可再生能源。

      此外，先進(jìn)技術(shù)的推廣也有利于提高抽蓄電站運行效率，降低成本，增強市場競爭力。“常規(guī)抽水蓄能機組在抽水情況下負(fù)荷不可調(diào)節(jié)，可變速抽水蓄能機組在發(fā)電和抽水狀態(tài)下都可以實現(xiàn)功率調(diào)節(jié)，而且范圍更大。”作為抽水蓄能變速機組應(yīng)用關(guān)鍵技術(shù)科技攻關(guān)團(tuán)隊的帶頭人，陳大鵬認(rèn)為，在電網(wǎng)中配備合理比例的可變速蓄能機組可以很好地滿足電網(wǎng)對調(diào)節(jié)充裕度和精度的要求。

      作為調(diào)節(jié)電源，抽蓄電站越靠近負(fù)荷中心，越能發(fā)揮功用。但在我國負(fù)荷中心區(qū)域，一般都沒有高山，由于水頭的限制，常規(guī)抽蓄電站選址受到很大限制?？勺兯贆C組可適應(yīng)更寬的水頭(揚程)變幅運行，為在負(fù)荷中心附近建設(shè)抽蓄電站拓寬了選擇范圍。

      “變速機組通過改變轉(zhuǎn)速能較好地適應(yīng)不同的運行水頭，改善水泵水輪機的水力性能，減少振動、空蝕和泥沙磨損，有效改善機組運行工況，在提高機組啟動可靠性和靈活性的同時，還可延長機組壽命，大大降低機組運行和檢修費用。”陳大鵬說。