抽水蓄能行業(yè)前景及投資機(jī)會(huì)分析

  抽水蓄能是通過(guò)可逆性運(yùn)轉(zhuǎn)達(dá)成蓄能與釋能工作周期。其工作過(guò)程為:將用電低谷時(shí)段多余電能通過(guò)下游機(jī)組抽水至高海拔水庫(kù)從而轉(zhuǎn)化為重力勢(shì)能進(jìn)行存儲(chǔ);再于用電高峰時(shí)段,由上水庫(kù)放水推動(dòng)下游水輪機(jī)發(fā)電輸出至電網(wǎng),實(shí)現(xiàn)調(diào)峰填谷。同時(shí),抽水蓄能可改善火電機(jī)組的運(yùn)行條件,降低其調(diào)峰幅度和煤耗,減少火電機(jī)組由于深度調(diào)峰造成的事故和磨損。可謂電網(wǎng)系統(tǒng)的“穩(wěn)定器”“調(diào)節(jié)器”“平衡器”。我國(guó)的抽水蓄能行業(yè)在“十三五”期間得到了持續(xù)穩(wěn)定的發(fā)展,且隨著《國(guó)務(wù)院關(guān)于印發(fā)2030年前碳達(dá)峰行動(dòng)方案的通知》[1]和《抽水蓄能中長(zhǎng)期發(fā)展規(guī)劃(2021-2035年)》[2]等政策性文件的相繼出臺(tái),整個(gè)行業(yè)將在“十四五”期間乃至未來(lái)20年間進(jìn)入一個(gè)高質(zhì)量發(fā)展的新階段,迎來(lái)井噴式的開(kāi)發(fā)熱潮。

 1政策指引

  為了推動(dòng)抽水蓄能行業(yè)的發(fā)展,2021以來(lái),中央部委相關(guān)政府部門(mén)推出了一系列的政策,提出要加快抽水蓄能電站核準(zhǔn)建設(shè),完善抽水蓄能價(jià)格機(jī)制,明確市場(chǎng)化調(diào)峰資源建設(shè),推進(jìn)抽水蓄能和新型儲(chǔ)能規(guī)?；瘧?yīng)用,構(gòu)建現(xiàn)代能源體系,推進(jìn)能源革命。要求各地區(qū)根據(jù)當(dāng)?shù)厍闆r,統(tǒng)籌電力系統(tǒng)需求,促進(jìn)新能源發(fā)展。2021~2022年國(guó)家層面抽水蓄能行業(yè)的部分政策見(jiàn)表1。

  在國(guó)家大力推動(dòng)下,四川、河南、河北、吉林、黑龍江、江蘇等多個(gè)地區(qū)也出臺(tái)了相關(guān)政策,并且多地明確了“十四五”期間抽水蓄能的具體目標(biāo)。

  2優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)的必然要求

  在2030年前碳達(dá)峰和2060年前碳中和的目標(biāo)要求下,我國(guó)大力推進(jìn)清潔能源開(kāi)發(fā)利用,加快清潔低碳轉(zhuǎn)型,助力實(shí)現(xiàn)碳減排目標(biāo)。近十年,我國(guó)發(fā)電裝機(jī)容量持續(xù)增長(zhǎng),2021年,新增非化石能源占比首次超過(guò)煤電。

  2021年新增的各類型發(fā)電裝機(jī)中,七成以上都是非化石能源。風(fēng)電、光伏發(fā)電新增裝機(jī)規(guī)模1.02億kW。非化石能源發(fā)電的隨機(jī)性、間歇性和波動(dòng)性,不利于電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行,電力系統(tǒng)需要足夠的靈活調(diào)節(jié)電源,以保障運(yùn)行穩(wěn)定。隨著大規(guī)模可再生能源的發(fā)展,幾乎不具靈活調(diào)節(jié)性的大容量核電機(jī)組持續(xù)投產(chǎn),跨省區(qū)特高壓輸電持續(xù)增長(zhǎng),儲(chǔ)能建設(shè)將是新型電力系統(tǒng)不可回避的問(wèn)題,儲(chǔ)能系統(tǒng)將成為新型電力系統(tǒng)不可或缺的組成部分。2012~2021年全國(guó)電力裝機(jī)結(jié)構(gòu)見(jiàn)表2。

  3抽水蓄能節(jié)能減排、生態(tài)環(huán)境效益顯著

  目前燃煤火電仍是我國(guó)的電力系統(tǒng)中裝機(jī)容量最大的發(fā)電方式,大量煤炭等化石能源的燃燒給環(huán)境造成很大的壓力,利用抽水蓄能技術(shù)可減少燃料消耗,同時(shí)提高能效。此外,一些抽水蓄能電站還有望成為科技教育基地、觀光旅游景點(diǎn),因此,抽水蓄能電站在節(jié)能減排、生態(tài)環(huán)境方面社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益顯著。

  節(jié)能效益主要體現(xiàn)在減少火電裝機(jī)、降低火電承擔(dān)調(diào)峰任務(wù)的比例和促進(jìn)電網(wǎng)消納新能源幾個(gè)方面。在以火電為主的區(qū)域建設(shè)抽水蓄能電站,可使火電裝機(jī)容量適當(dāng)減少,電源結(jié)構(gòu)得到優(yōu)化,同時(shí)調(diào)整電網(wǎng)負(fù)荷,將原本承擔(dān)調(diào)峰任務(wù)的火電機(jī)組運(yùn)用于基荷和腰荷,以提高能效,這不僅節(jié)省了系統(tǒng)的投資和運(yùn)行費(fèi)用,也減少了煤炭燃燒對(duì)環(huán)境的污染。另一方面,抽水蓄能電站的運(yùn)行可以消納用電低谷時(shí)段新能源的電力將其儲(chǔ)存起來(lái),在用電高峰時(shí)段進(jìn)行釋放,以減少棄風(fēng)、棄光,提高新能源資源利用率。

  環(huán)境效益方面,抽水蓄能電站是清潔能源,自身不排放污染物,還可減少電力系統(tǒng)的污染物排放。抽水蓄能電站既可替代一部分燃煤發(fā)電,減少煤耗,又改善了火電機(jī)組的運(yùn)行條件,提高能效,有效的減少電力系統(tǒng)排放到大氣中的污染物,環(huán)境效益顯著。

  不難看出,電網(wǎng)的運(yùn)行有了抽水蓄能電站的加入,可在節(jié)能、環(huán)保方面發(fā)揮出良好的效益,對(duì)相關(guān)的發(fā)電企業(yè)、廣大用戶來(lái)說(shuō)意義重大。

  4抽水蓄能在各儲(chǔ)能技術(shù)中的優(yōu)勢(shì)

  從技術(shù)原理上講,儲(chǔ)能技術(shù)主要分為物理儲(chǔ)能、電化學(xué)儲(chǔ)能和電氣儲(chǔ)能、熱儲(chǔ)能和化學(xué)儲(chǔ)能這幾大類。儲(chǔ)能技術(shù)分類見(jiàn)圖1。

  在所有的儲(chǔ)能方式中,抽水蓄能有其他儲(chǔ)能技術(shù)不可比擬的優(yōu)點(diǎn),主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:

  (1)成本方面。抽水蓄能是當(dāng)前最為經(jīng)濟(jì)的儲(chǔ)能方式。對(duì)儲(chǔ)能方式的成本比較,主要通過(guò)測(cè)算其儲(chǔ)能度電成本,即平準(zhǔn)化儲(chǔ)能成本(LevelizedCostofStorage,LCOS)[3]。LCOS為投資成本、運(yùn)營(yíng)維護(hù)(O&M)、充電成本三者之和除以投資期間的總放電量。根據(jù)各影響因素及相關(guān)數(shù)據(jù)和測(cè)算方法,將各儲(chǔ)能技術(shù)LCOS大致測(cè)算如下:

  抽水蓄能是當(dāng)前度電成本最低的儲(chǔ)能方案。2020年各類儲(chǔ)能技術(shù)度電成本計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表3。

  (2)技術(shù)方面。抽水蓄能的技術(shù)已十分成熟,其電站使用壽命長(zhǎng)達(dá)80年甚至100年,整體效率高達(dá)80%,自身?yè)p耗(所謂自放電率)極低。相比其他儲(chǔ)能技術(shù),抽水蓄能可用于跨區(qū)域大電網(wǎng),解決大時(shí)間尺度和大區(qū)域范圍的系統(tǒng)調(diào)峰。另外,抽水蓄能行業(yè)所涉單位通過(guò)不斷的總結(jié),根據(jù)抽水蓄能技術(shù)特點(diǎn),編制了從規(guī)劃、設(shè)計(jì)到施工、調(diào)試乃至運(yùn)維檢修等全方位的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)[4]。目前,我國(guó)抽水蓄能行業(yè)有24項(xiàng)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn),28項(xiàng)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn),10項(xiàng)團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn),還有超百項(xiàng)由各企業(yè)自行制定的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),使整個(gè)抽水蓄能行業(yè)的整體技術(shù)得到了有效的提升。

  (3)產(chǎn)業(yè)鏈方面。國(guó)家能源局在6月10日召開(kāi)的推進(jìn)抽水蓄能項(xiàng)目開(kāi)發(fā)建設(shè)視頻會(huì)議,提出要做好抽水蓄能產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)調(diào),統(tǒng)籌投資、設(shè)計(jì)、建設(shè)、運(yùn)行、設(shè)備制造等各環(huán)節(jié)[5]。抽水蓄能產(chǎn)業(yè)鏈上游即抽水蓄能電站的設(shè)備供應(yīng)方,主要設(shè)備包括水輪機(jī)、發(fā)電機(jī)、水泵、進(jìn)水閥、壓縮空氣系統(tǒng)等;中游為抽水蓄能電站的設(shè)計(jì)、建設(shè)和運(yùn)營(yíng);下

  游為抽水蓄能電站應(yīng)用,用于電網(wǎng)系統(tǒng)調(diào)峰、填谷、調(diào)頻、調(diào)相、事故備用等[6]。目前我國(guó)抽水蓄能產(chǎn)業(yè)鏈參與者主要集中在上游、中游。

  ①上游。國(guó)家統(tǒng)計(jì)局?jǐn)?shù)據(jù)顯示:2021年我國(guó)發(fā)電機(jī)組產(chǎn)量為15955萬(wàn)kW,同比2020年增漲19.21%;2020年為13384.5萬(wàn)kW,同比2019年增漲47.51%。泵行業(yè)產(chǎn)量豐富,2021年我國(guó)泵行業(yè)產(chǎn)量約21638萬(wàn)臺(tái),同比2020年增長(zhǎng)18.56%;2020年產(chǎn)量18251萬(wàn)臺(tái),同比2019年增長(zhǎng)2.64%。

  ②中游。2021年全國(guó)已建抽水蓄能裝機(jī)容量3639萬(wàn)kW,較2020年增長(zhǎng)490萬(wàn)kW,同比增長(zhǎng)15.6%。抽水蓄能中長(zhǎng)期發(fā)展規(guī)劃提出,到2025年全國(guó)抽水蓄能裝機(jī)容量達(dá)6200萬(wàn)kW,到2030年全國(guó)抽水蓄能裝機(jī)容量達(dá)12000萬(wàn)kW,2035年30000萬(wàn)kW。

  總體來(lái)說(shuō),我國(guó)的抽水蓄能行業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈體系發(fā)展已基本完備,產(chǎn)業(yè)鏈的上、中、下游職能分類和社會(huì)分工十分明確,對(duì)不同的要素在部門(mén)間流動(dòng)的趨勢(shì)和方向大體不會(huì)改變,具有較高的完整性和層次性。抽水蓄能產(chǎn)業(yè)鏈圖譜見(jiàn)圖2。隨著電價(jià)機(jī)制不斷完善,電力峰谷差日趨明顯,下游產(chǎn)業(yè)鏈會(huì)隨之運(yùn)行,電站總體作用會(huì)得到充分發(fā)揮。

  5結(jié)語(yǔ)

  抽水蓄能作為當(dāng)前最經(jīng)濟(jì)的儲(chǔ)能方式,其技術(shù)不斷成熟、產(chǎn)業(yè)鏈不斷完善,是建立“風(fēng)光水火儲(chǔ)”一體化能源結(jié)構(gòu)的重要組成部分,同時(shí)具有顯著的生態(tài)環(huán)境效益,先前制約行業(yè)發(fā)展的電價(jià)機(jī)制、行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)等問(wèn)題也隨著國(guó)家相關(guān)政策的出臺(tái)不斷解決,未來(lái)將呈現(xiàn)爆發(fā)式的發(fā)展,有意進(jìn)入該行業(yè)的投資人可創(chuàng)造條件搶抓發(fā)展機(jī)遇。