抽水蓄能促进中国风光发电电能消纳研究

核心观点

• 储能对可再生能源发展至关重要：储能技术是解决风能和太阳能发展瓶颈、促进风光电能消纳的重要手段。抽水蓄能是目前应用最广泛、最为成熟的储能方式之一，技术成本相对较低且安全性相对较高，可以应用于跨区域大电网中，主要解决大时间、大区域的系统调峰；电化学储能整体处于示范和部署阶段，但发展快，反应灵活，可以在微网和分布式电网中发挥作用。
• 中国抽水蓄能发展速度低于预期：与“十三五”规划目标相比，中国抽水蓄能发展速度低于预期。“十四五”期间，西北投运的抽水蓄能电站将增加三倍以上，主要集中在陕西、新疆、内蒙古、甘肃、宁夏及青海。据预测，2035年中国抽水蓄能需求规模约为1.4 -1.6亿千瓦；但受建设周期长、盈利机制不完善、站点生态资源等相关因素的影响，2035年中国抽水蓄能总装机规模将到1.2亿千瓦，与需求存在2千万千瓦以上的差距。
• 抽水蓄能发展面临挑战：抽水蓄能发展滞后主要面临经济效益、政策机制、及生态环境三方面的挑战。缺乏共赢商业模式、商品化和市场化不足是抽水蓄能面临的核心问题。中国现有政策机制存在不足，抽水蓄能面临着缺乏产业机制系统性方案、缺乏配套管理规范及标准体系、激励政策不够完备等问题。国家正在推进生态保护红线制度，构建国家生态安全格局，部分抽水蓄能规划站点落在有关省份划定生态红线区内，直接影响了项目可行性和核准工作进展。此外，抽水蓄能发展还受“电调服从水调”原则的影响。
• 抽水蓄能发展机遇：“十四五”规划、电力市场化改革、储能行业标准化建设、“风光水火储一体化”及“源网荷储一体化”为中国抽水蓄能及整个储能行业提供发展机遇。未来“十四五”将成为储能应用的关键时期。电力市场化改革及辅助服务市场建设为抽水蓄能实现商品化、市场化提供路径。储能标准化建设对抽水蓄能及储能行业发展发挥支撑作用。“风光水火储一体化”及“源网荷储一体化”带动储能行业发展。
• 国际经验借鉴：发达国家在应对抽水蓄能发展面临挑战方面的经验，对中国抽水蓄能的发展具有一定借鉴作用。建议允许储能公平参与不同市场，提供多种服务并实现多元化市场收益；持续优化监管框架，完善涉及抽水蓄能的产业政策和法律法规；加快建设区域性和全国性辅助服务市场，细化辅助服务产品种类，逐步认可抽水蓄能在整个电力系统的价值；加快推进标准化建设，推进储能市场化。

关键数据

• 2019年，中国风电及光伏发电装机规模已占全国发电装机总规模的21%，提前达到“十三五”规划的15.8%的目标。
• 2019年，全国15个省区存在弃风现象，弃风电量达169亿千瓦时。其中，弃风率超过4%（全国平均弃风率）的地区包括新疆（14.0%）、甘肃（7.6%）、内蒙古（7.1%）、河北（4.8%）；四省（区）弃风电量合计152.1亿千瓦时，占全国弃风电量的90.2%；全国光伏发电弃光电量46亿千瓦时，光伏消纳问题主要出现在西北地区，包括西藏（弃光率24.1%）、新疆（弃光率7.4%）、青海（弃光率7.2%）、甘肃（弃光率4.0%）；四省弃光电量占全国的87%。
• 截至2019年底，全国已建成31个抽水蓄能电站，建成装机容量3028万千瓦；36个抽水蓄能电站开工建设，共装机容量5223万千瓦，其中按相关项目规划，69%（3623万千瓦）以上的装机容量将于“十四五”期间完工投运；33个抽水蓄能电站已通过可研性研究或获批建设，待建装机容量4200万千瓦。
• 据预测，2035年中国抽水蓄能需求规模约为1.4 -1.6亿千瓦；但受建设周期长、盈利机制不完善、站点生态资源等相关因素的影响，2035年中国抽水蓄能总装机规模将到1.2亿千瓦，与需求存在2千万千瓦以上的差距。

研究结论

• 配套建设抽水蓄能电站作为大规模储能技术的灵活调节电源，可以有效提高蒙西电网就地消纳风电的能力以及外送输电通道的技术经济性。
• 蒙西抽水蓄能目前主要依靠容量电价收益，在当前政策市场环境下，确保抽水蓄能经济性的核心是解决容量电价的成本疏导问题。
• 建议西部地区（如蒙西地区）统筹规划风能、太阳能发电基地及其电力送出配套工程和配套抽水蓄能工程的建设，并同步实施；在当地电网就地充分消纳的基础上，扩大电力市场，科学论证新建输电通道远距离外送工程的合理落点，切实落实具体消纳方案，实现能源流向合理、大范围内的能源资源优化配置。