新型儲能發展未來應重點做好三方面工作

抽水蓄能和新型儲能是新型電力系統的重要組成部分。國家發展改革委、國家能源局印發的《“十四五”現代能源體系規劃》提出，到“十四五”末，在運抽水蓄能裝機容量要達到6200萬千瓦以上，實現翻倍增長；到2030年，抽水蓄能投產總規模較“十四五”要再翻一番，達到1.2億千瓦。新形勢下，抽水蓄能和新型儲能如何發揮更大作用、實現更大發展？本刊記者采訪了國家電網公司抽水蓄能和新能源事業部主任劉永奇。

《國家電網》：隨著電力系統不斷發展，新能源占比越來越高，電力系統在安全運行方面將面臨哪些挑戰？

劉永奇：當前，新能源占比越來越高、電力電子設備接入越來越廣泛，交直流混聯、遠距離輸電成為主要運行方式。這些變化和特點將使電力系統的傳統安全問題更加突出，同時涌現出一些非傳統安全問題。

傳統安全問題更加突出。同步機被電力電子設備替代，旋轉設備變為靜止設備，由物理特性主導變為人工控制算法主導，使得維持同步電力系統魯棒性的“基因”被削弱，有功和無功調節支撐能力不足，相同的故障擾動可能造成更嚴重的后果，傳統的功角穩定、頻率穩定及電壓穩定三大穩定問題更加突出。

比如2021年7月，法國與西班牙間一條400千伏的聯絡線跳閘，輸送功率250萬千瓦，只占西班牙負荷的8.4%。但西班牙新能源裝機占比為36%，系統轉動慣量和有功調節能力不足，故障發生后系統頻率降至48.65赫茲，跌落幅度遠超預計值，被迫大量切除了負荷。

非傳統安全問題不斷涌現。新型電力系統在一次能源供給以及發電基本組成單元等方面都將發生深刻變化，一些以前不曾碰到過的、新的安全問題不斷出現。

2021年美國得州由寒潮引發大面積限電。2月15～16日，受冬季風暴影響，美國得州約4000萬千瓦（燃機、風機分別停運約2600萬、1400萬千瓦）機組停運，得州電力緊急啟動大規模輪流限電措施，最大限電負荷達1650萬千瓦，約450萬人受到影響。受缺電影響，實時市場電價應聲飆漲，最高達到1.1萬美元/兆瓦時（通常不超100美元/兆瓦時）。2011年福島核事故引發電力短缺。福島核事故之后，東京電力不得不全部停運在運約1200萬千瓦核電機組，與東京電力連接的關西電網沒有能力提高聯絡線功率，東京電力在冬夏用電高峰不得不安排一定量的有序用電。東京電力擁有的9座抽水蓄能電站（裝機約1100萬千萬），不得不參與到日常電力平衡中。至今，東京電力核電仍全部處于停機狀態，抽水蓄能電站在保證電力供應上發揮了很重要的作用。2021年美國能源運營系統遭網絡攻擊。5月7日，美國科洛尼爾管道運輸公司遭黑客攻擊，多個關鍵運營系統被鎖死。無奈之下，該公司緊急切斷部分網絡系統以減少損失，同時停止所有輸油管道運營。此次網絡攻擊導致美國能源大動脈癱瘓，是歷史上“美國關鍵基礎設施遭遇的最嚴重的網絡攻擊”。

從上述這些例子來看，電力系統將面臨一些新的安全挑戰。

一是保供問題。風能、太陽能“看天吃飯”，不像煤炭、天然氣可以通過產能、庫存等進行調節，新型電力系統一次能源供給不確定性增加，同時極端天氣、災害等頻發，使得保供成為一個很重要的課題。

二是平衡調節問題。電力系統具有連續運行、實時動態平衡基本規律，隨機波動性的新能源發電巨量接入，將使電力供需常態化隨機性錯位，平衡調節面臨巨大挑戰。

三是價格波動問題。一次能源不可控，相應地對能源電力進行宏觀調控的手段減少，能源價格可能大幅波動，將對經濟社會平穩有序運行造成影響。此外，還有電力系統電力電子化帶來的寬頻振蕩和數字化帶來的網絡安全等問題。

《國家電網》：抽水蓄能在新型電力系統建設中的功能和作用是什么，將承擔怎樣的使命？

劉永奇：在新型電力系統中，抽水蓄能的調節、安全和儲能三大作用將愈加重要和突出，是新型電力系統的不間斷電源（UPS），是我國新能源發展和實現碳達峰碳中和目標的有力支撐。

首先是調節作用。新型電力系統中新能源發電占比很高，源荷雙側隨機，系統波動性大，系統平衡調節面臨很大困難。抽水蓄能電站具有雙向、雙倍調節以及快速的變負荷能力，可顯著提升電力系統有功調節在可調度性、容量、速度等方面的能力，增強系統應對波動、快速爬坡和保障平衡的能力，是調度機構有力的管理工具，是系統有功調節重要的“平衡節點”。

根據有關預測，2035年、2060年，我國新能源裝機將分別達到約25億千瓦、50億千瓦，對抽水蓄能等調節資源的需求非常大。基于此，2021年國家能源局發布了《抽水蓄能中長期發展規劃（2021—2035年）》，明確了抽水蓄能中長期發展目標，提出總裝機規模4.21億千瓦的重點實施項目、3.05億千瓦的規劃儲備項目和“應核盡核、能開快開”的開發原則，明確2025年、2030年全國在運抽水蓄能容量分別達到約6200萬千瓦、1.2億千瓦。抽水蓄能發展將進一步提速上量，未來將是新型電力系統的主力調節電源。

其次是安全作用。一是提升新型電力系統本質安全水平。充足的系統慣量和動態有功/無功支撐能力是同步交流電力系統安全穩定運行的基本要求，是保障電力系統本質安全的重要基礎。在中東部直流受端、高比例受電地區，在西部新能源基地、直流送端地區，抽水蓄能機組以常規同步電源、大型調相機等方式運行，可有效保證電力系統自身內在的“強度”，確保直流、新能源場站短路比等滿足要求，增強系統的彈性和韌性。

二是提升新型電力系統的故障防御處置能力。憑借優異的調節性能、切泵工況機組安全經濟等特性，抽水蓄能電站是電網大功率缺失情況下維持頻率穩定、快速恢復頻率以及消除斷面越限的有效手段。天荒坪等13座抽水蓄能電站已接入華東、華中及東北電網系統保護，已經成為電力系統中最優先調用的應急電源。同時，抽水蓄能電站上庫蓄能可靠，機組啟動迅速、調節靈活，是首選的黑啟動電源。十三陵等9座電站是當地電網第一黑啟動電源，為保障極端事故下的電力系統快速有序恢復提供了有力支撐。

再次是儲能作用。新型電力系統中，發電“雙峰”（夜間風電高峰、午間光伏高峰）與用電“雙峰”（早高峰、晚高峰）錯位，未來凈負荷將呈現典型的“鴨型曲線”，午間和夜間時段，系統儲能需求很大。同時，在沙漠、戈壁、荒漠地區進行新能源基地式開發并依靠特高壓線路送出將是我國新能源發展的一個重要模式，提高線路利用效率、保障外送曲線穩定、提升通道新能源電量占比是一個重大課題。

抽水蓄能是目前唯一可以實現百萬千瓦級的儲能方式，電站群同新能源等聯合優化運行，通過規模化儲能和發電，可實現能量時移和調劑余缺，提升系統對電能的時空優化配置能力，有效解決新能源在運行過程中導致的電力不穩定和豐枯矛盾，對于提高新能源消納、保障輸電大通道送出電力穩定等意義重大。實際運行中，華東、東北等地區依靠抽水蓄能在午間棄光、夜間棄風時段進行能量存儲已經成為運行常態。

《國家電網》：新型儲能當前受到各方高度關注，做好新型儲能工作應從哪些方面發力？

劉永奇：新型儲能是構建新型電力系統的重要技術和基礎裝備，國家發展改革委、國家能源局相繼印發了《關于加快推動新型儲能發展的指導意見》《“十四五”新型儲能發展實施方案》等頂層方案，對推動新型儲能高質量發展意義重大。從新型儲能的應用發展現狀來看，電化學儲能、壓縮空氣儲能等新型儲能整體上處于實驗室研發、示范應用、商業化應用初期等發展階段。從新型儲能產業化發展以及新型電力系統運行的視角看，新型儲能發展未來應重點做好以下三方面工作。

一是科學制訂實施各類新型儲能的發展策略。新型儲能技術路線多元，各類技術在成熟度和經濟性等方面也存在較大差異。應該結合新型電力系統對儲能的需求、各類新型儲能技術當前的發展階段以及技術經濟特征等，分類制訂發展策略，明確哪些是規模化應用部署的，哪些是試點示范的，哪些是在實驗室科技攻關的，推動新型儲能科學有序發展。

二是加強新型儲能的調用管理。從電力系統要儲能“干什么”（即用于系統調節還是充放運營）的角度出發，對影響儲能功能作用發揮的技術指標（總充放電次數、達到額定功率的能力、容量保持率、可靠性、綜合效率及爬坡速率等）要提出非常明確且較高的要求，加入到并網協議中。研究制訂各類型儲能設施調度運行規程和調用標準，“應調即調、應用即用”，避免閑置浪費，充分發揮儲能作為靈活性資源的功能和效益。

三是加強投運項目的跟蹤監測與分析評估。新型儲能技術的實際應用還較少，一些設計的關鍵核心技術指標有待進一步通過實際運行驗證、明確和提升，需要加強對投運項目實際運行情況的監測、分析和評估，為新技術、新產品、新方案實際應用效果提供科學數據，為各類技術“優勝劣汰”提供科學支撐，為國家制定產業政策和技術標準提供科學依據。

《國家電網》：“十四五”是為中長期能源結構調整夯基礎的關鍵時期，公司下一步在抽水蓄能開發管理方面將重點做好哪些工作？

劉永奇：抽水蓄能項目從前期到建設再到投運，一個完整的開發周期以10年計。在“十四五”時期開工的抽水蓄能項目，要到“十五五”中后期和“十六五”時期投運，建設周期較長，但投運后技術優、功能強、應用好，屬于支撐性、利長遠的重大能源基礎設施。下一步，公司在抽水蓄能開發管理方面將重點做好以下工作。

一是轉變思路，推動抽水蓄能躍升發展。隨著電力系統規模的擴大和升級、負荷的增加，特別是能源結構與電力生產方式的清潔化，抽水蓄能以其特有的技術優勢，總能找到適應新情況、解決新問題的定位。在20世紀60～80年代，為解決大型核電發展的調峰問題，我國匹配建設了一批抽水蓄能電站。隨著經濟社會發展，負荷中心峰谷差逐步拉大，為調節峰谷差和保障供電質量，在負荷中心匹配建設了一批抽水蓄能電站。20世紀以來，全球能源電力快速向清潔化轉型，新能源快速發展，帶來巨大的調節和儲能等需求，抽水蓄能又被賦予了匹配新能源運行的新使命。基于我國的能源資源稟賦條件和能源發展趨勢，我們要深刻理解并貫徹落實“傳統能源逐步退出要建立在新能源安全可靠的替代基礎上”“加快形成以儲能和調峰能力為基礎支撐的新增電力裝機發展機制”等要求，認識到抽水蓄能儲能這一新的功能定位，在新能源規劃的集中開發地區，考慮到抽水蓄能固有開發周期，以合理的提前時序布局建設適當規模的抽水蓄能電站，在“十四五”時期抓住時機加快發展應用技術成熟、經濟性優的抽水蓄能，以抽水蓄能躍升發展助力和支撐新能源躍升發展。

二是抓實抓好三大中心任務。在“十四五”期間，公司抽水蓄能工作將堅決貫徹公司黨組加快抽水蓄能開發建設六項措施部署，落實辛保安董事長提出的“大力加強技術成熟的抽水蓄能電站建設，力爭到2030年公司經營區抽蓄電站裝機由目前的2630萬千瓦提高到1億千瓦”目標，扎實推進“抓緊新項目儲備和前期工作、加快核準進度，抓緊在建項目施工、加快投產進度，抓好運行電站運維、充分發揮功能作用”三大中心任務，高質高效推進抽水蓄能開發建設，助力新型電力系統構建。

國電中星是一家專業的電力檢測設備廠家，密切關注電力電網相關行業的發展與動態，了解更多訪問國電中星官網：www.288g.cn