水电的角色转变-挑战和机遇（2023）

角水色电转的变 挑战和机遇 中水国电水力利发规划电设工计程总学院会 译 ©IRENA2023 前可能需要获得第三方的相应许可。 除为出非另处有及说版明权，所否有则者任。何本人出均版可物自中由归使属用于、第分三享方、复的印材、料复可制能、会打受印到与单/或独存的储使本用出条版款物和中限的制资约料束，，但在须使恰用当这注些明材IR料EN之A 引用格式：IRENA(2023),水电的角色转变:挑战和机遇,国际可再生能源署,阿布扎比. ISBN：978-92-9260-524-7 9260-522-3(2023)。如中文译本与英文原版的内容不一致，概以英文版为准。 本文件为“Thechangingroleofhydropower:Challengesandopportunities”的译本，ISBN:978-92- IRENA简介 国源合际可作再的生主能要源平署台与作卓为越政中府心间，国也际是组可织再，生推能动源各政国策政、府技实术现、迈资向源可以持及续金能融源知未识来的的宝转库型。I，RE是N国A致际力可于再推生能动生续物发能展、地能热源能获、取水、电能、源海安洋全能以、及太低阳碳能经、济风的能发等展各与类繁可再荣生。能源的广泛采用以及可持续使用，以实现可持水电水利规划设计总院简介 究咨询基地，受政府委托管理国家可再生能源信息管理中心，可再生能源定额站、国家能源水电工程技术 水电水利规划设计总院成立于1950年，是中国一流能源智库也是中国国家能源局批准设立的首批能源研 署合作办公室等。水电水利规划设计总院致力于在可再生能源领域为政府高端决策和行业健康发展提供 研发中心、可再生能源发电工程质量监督站、水电流域综合监测信息管理平台以及中国-国际可再生能源技术服务，承担行业规划、政策研究、技术管理、工程咨询、质量监督、标准管理和国际合作等相关工作。 中营国利水学力术发团电体工，现程有学个会人于会19员80年成立，是由水力发电工程科学技术工作者自愿组成并依法登记的全国性非 中国水力发电工程学会简介 术交流、科学技术普及、科技人才培养等做出了突出贡献。 电建设行业中规模最大、最为3活.7跃万的余全人国，团性体科会技员社1团93，个为，下促设进4中0国个水分电支（建代设表发）展机、构科，技现创已新发进展步成、国为中内国外学水 致谢 Jean-ChristopheFueeg（瑞士联邦能源局）、PravinKark（i 世界银行）、FranciscoKuljevan与 本际报水电告协得会益）于、许多专家的支持与建议，包括Jean-PhilippeBernier（加拿大自然资源部）、RebeccaEllis（国 BaysaNaran（气候政策倡议组织）和谢越韬（水电水利规划设计总院）。 IRENA的工作人员也提供了宝贵的支持，包括DolfGielen（IRENA原工作人员）、SoniaAl- M境a与rk能Ch源ri部sti）an、（美国电力研究院）、PaulKomor（科罗拉多大学博尔德分校）、LauraLizano（哥斯达黎加环Zoghoul、EmanueleBianco、UteCollier、ArietaGonelevu、PabloRalón、BinuParthan、Costanza Strinat（iIRENA原工作人员）和EmanueleTaib（iIRENA原工作人员）。 本报告由CarlosRuiz在RolandRoesch（IRENA创新与技术中心代理主任）的指导下编制。 如报告需。更多信息或建议，请发送邮件至publications@irena.org。可登录www.irena.org/publications下载本本学院报告数中学文与系版统由水科电学水研利究规院划刘设德计纲总负院责和。中国水电工程学会共同编写。本报告中文版校对工作由中国科 免责声明 任或义务。 本为其出优版于物其所他含同信类息公并司不、一项定目代或表产IR品EN。A本所出有版成物员所的使观用点的。名提称及或特所定列公示司的、项资目料或并产不品代时表，并不意味着IRENA赞同或推荐此类公司、项目或产品或认 本数出据版或物其及他所第三含方资内料容均按提“供原商样均”不提提供供。任IR何EN形A已式采的取明一示切或合暗理示的保防证措，并施且对不所会含对资使料用的本可出靠版性物进或行其了中验任证何。但资是料，所IR产E生NA的及任其何任后何果官承员担、代任理何责、 律地位，或对任何国界、边界的划定发表任何意见。 封面图片：Munimara©Shutterstock IRENA对任何地区、国家、领土、城市、区域或其当局的法 目录 数据图、表格、引述资料5 缩略语7 报告要点8 01引言10 02水电行业现状11 2.1水电技术11 2.2水电服务与价值13 2.3开发潜力14 2.4开发现状17 2.5成本及投资趋势20 03当前的挑战与机遇25 3.1老化的发电机组25 3.2变革的电力系统30 3.3投资需求33 04 面向未来的水电36 4.1可持续性36 4.2创新与灵活性39 4.3监管与市场44 4.4合作47 参考文献49 附录A图表中所示的国家、区域和地区列表55 附录B区域数据57 非洲57 亚洲60 中美洲和加勒比地区63 欧亚大陆66 欧洲69 中东72 北美洲75 大洋洲78 南美洲81 目录 数据图 图1典型的调节式水电站12 图2按区域列出的储能潜力16 图32000年-2021年各年水电装机容量17 图42021年各地区水电装机容量18 图52000年-2019年全球水电发电量19 图62022年-2037年已被列入开发计划（纳入规划）的水电项目20 图72010年-2021年全球水电项目加权平均装机成本21 图82010年-2021年全球规模以上可再生发电加权平均平准化度电成本22 图9按技术列出的2013年-2018年可再生能源年度资金投入23 图102013年-2018年水电行业年度资金投入24 图11按投产年份统计的全球水电装机容量26 图12按地区统计的水电机组年龄明细27 图13有必要在2050年前新增的水电装机容量29 图142001年-2020年可再生能源与非可再生能源净新增容量对比30 图152020年美国加利福尼亚州春季日负荷曲线图31 图16不同运行情景对混流式水轮机的损伤影响32 图B.12000年-2021年非洲水电装机容量和发电量57 图B.22021年非洲水电装机容量58 图B.32022年-2037年非洲列入开发计划的水电项目58 图B.4按投产年份统计的非洲水电装机容量59 图B.52000年-2021年亚洲水电装机容量和发电量60 图B.62021年亚洲水电装机容量61 图B.72022年-2037年亚洲列入开发计划的水电项目61 图B.8按投产年份统计的亚洲水电装机容量62 图B.92000年-2021年中美洲和加勒比地区水电装机容量和发电量63 图B.102021年中美洲和加勒比地区水电装机容量64 图B.112022年-2037年中美洲和加勒比地区列入开发计划的水电项目64 图B.12按投产年份统计的中美洲和加勒比地区水电装机容量65 图B.132000年-2021年欧亚大陆水电装机容量和发电量66 5 水电的角色转变：挑战和机遇 图B.142021年欧亚大陆水电装机容量67 图B.152022年-2037年欧亚大陆列入开发计划的水电项目67 图B.16按投产年份统计的欧亚大陆水电装机容量68 图B.172000年-2021年欧洲水电装机容量和发电量69 图B.182021年欧洲水电装机容量70 图B.192022年-2037年欧洲列入开发计划的水电项目70 图B.20按投产年份统计的欧洲水电装机容量71 图B.212000年-2021年中东水电装机容量和发电量72 图B.222021年中东水电装机容量73 图B.232022年-2037年中东列入开发计划的水电项目73 图B.24按投产年份统计的中东水电装机容量74 图B.252000年-2021年北美洲水电装机容量和发电量75 图B.262021年北美洲水电装机容量76 图B.272022年-2037年北美洲列入开发计划的水电项目76 图B.28按投产年份统计的北美洲水电装机容量77 图B.292000年-2021年大洋洲水电装机容量和发电量78 图B.302021年大洋洲水电装机容量79 图B.312022年-2037年大洋洲列入开发计划的水电项目79 图B.32按投产年份统计的大洋洲水电装机容量80 图B.332000年-2021年南美洲水电装机容量和发电量81 图B.342021年南美洲水电装机容量82 图B.352022年-2037年南美洲列入开发计划的水电项目82 图B.36按投产年份统计的南美洲水电装机容量83 6 目录 表格 表1水电站可提供的电力相关服务13 表2全球水电开发潜力14 表3部分水电站设施设备的使用寿命28 引述资料 引述资料1“水电+电池”发电项目示例43 引述资料2国际可再生能源署电力储能评估框架46 缩略语 °C摄氏度 BEP最佳效率点 GW吉瓦 IDB泛美开发银行 IHA国际水电协会 IFPSH国际抽水蓄能论坛 IRENA国际可再生能源署 KWh千瓦·时 LCOE平准化度电成本 MW兆瓦 O&M运行和维护 PSH抽水蓄能 PWh拍瓦·时 TWh太瓦·时 USD美元 WETO世界能源转型展望 7 水电的角色转变：挑战和机遇 报告要点 ›水电现已成为最主要的可再生电力来源，也是全球能源系统的重要组成部分。尽管尚未开发的水电资源潜力巨大，但在开发过程中必须遵循严格且透明的可持续性准则，以真正实现水电的可持续开发。 ›IRENA的“1.5°C情景”表明，如果全球要完全脱碳并实现《巴黎协定》所述气候目标，到2050年，包括抽水蓄能在内的水电装机容量需要增加一倍以上。 ›为此，水电年度投资需要增长大约五倍。然而，由于水电项目引资困难，政府及决策者需要创造一个有利于吸引投资的营商环境。 ›大多数水电开发潜力都集中在发展中国家。金融机构需要与政府通力合作，化解、排除当地的风险与限制，找到推进合作的共同基础，继而为这些国家与地区输送急需的资金。 ›水电具有很高的价值，因其不仅能实现灵活的电力生产，还能提供电网辅助等服务，同时有助于改善水资源管理，提升社会经济效益。然而，这些价值并非总能被现有市场所认可。 ›监管框架与市场应充分考虑到所有的水电服务，以减少收益补偿与基础设施建设失调的情况。为吸引所需的近1，000亿美元投资，需要有支持现代化水电运行、并合理重视各种水电服务的价值的市场。 ›大多数水电资产都是几十年前开发建设的，其运行条件与今日已有所不同。电力行业的变化及当前趋势要求我们既要承认水电的价值，也要重新思考其未来的作用。整合波动性电源（如太阳能发电和风电）的需 求与日俱增，电网灵活性、调峰服务以及改变水电站运行与维护方式的需求也会随之增加。 8 报告要点 ›全球水电设施日益老化，亟需整修改造。此类需求为根据当前电力系统的需求引进新技术、推进水电站现代化提供了机会。 ›虽然水电易受气候风险影响，但做好充分规划的项目也能具备充分的适应力。考虑到日渐严峻的气候风险，必须对现有水电站进行评估并在必要时进行改造，且需要在新建项目的设计中充分考虑这些风险。 ›为充分认识水电的价值，加快水电的开发，政策制定者可以采取以下关键措施： •创造利于水电招商引资的营商环境。 •制定并实施相应政策，培育市场，确保水电在电网灵活性及辅助服务方面的价值能够得到充分认可。 •构建市场框架，鼓励市场不成熟国家的水电更广泛地参与电量与容量交易市场（包括按分钟结算的市场）。 •制定激励措施及财政支持架构，推动新型水电技术的开发与测试（包括改造与新建项目）。 •实施相互协调配合的激励措施，简化监管，加快水电开发。 •以稳健的可行性研究为支撑，