2025-12-03 新聞來源:水電總院 韓冬
論水電的未來二十年
我有一個研究水電的朋友。
好久不見。
“再見少年拉滿弓,不懼歲月不懼風。”
——歌曲《再見少年拉滿弓》
隻知道他每日都在為了水電事業而奔波。
天上阿裏
“辭家千裏又千裏,務必爭氣再爭氣”。
——歌曲《辭家千裏又千裏》
這日和他在淮左名都偶遇,故友風采依舊。與之縱論古今,不勝唏噓。滿載杯酒,舉杯祝詞。
改革開放四十餘年,我國水電事業從無到有、從有到大、從大到強。十四大水電基地布局基本完成,全國抽水蓄能建設正酣。未來二十年,水電行業的前途如何,發展重點在哪?最近大家也都很困惑,讓我問問你的看法。
他說:水利事業曆史悠遠,水利人忠貞體國。從大禹治水,建設靈渠、都江堰,到治理黃河、開鑿運河,再到當代誌建三峽、構建全國水網、開發雅魯藏布江、布局抽水蓄能,一代代水利人在生態文明建設、國土安全、水資源利用、促進鄉村振興和民族地區發展等方麵做出了重要的貢獻。
“為川者決之使導,為民者宣之使言。”
——《國語》
但革命尚未成功,同誌仍需努力。請君更飲這杯酒,聽我細細為你道來。
一、水電發展的使命是什麼?
隨著新能源的快速發展,電力係統麵臨著兩高的問題。一是高比例的新能源滲透率,二是高比例的電力電子設備,這些問題都會影響電力係統的安全穩定運行。
從現在以至今後二十年,隨著新能源規模進一步增加,電力係統必將麵臨兩大挑戰。一是日常的電力消納,二是極端條件下的保供。
南迦巴瓦
先說日常的電力消納。
截至2025年10月底,我國累計發電裝機容量是37.5億千瓦,其中太陽能發電裝機容量11.4億千瓦,風電裝機容量5.9億千瓦;水電裝機4.4億千瓦,其中抽水蓄能6300萬千瓦。預計2025年底太陽能發電裝機和風電裝機將達到18億千瓦,風光比例約為1:2。根據我國宣布的2035年國家自主貢獻目標,明確風電和太陽能發電總裝機容量力爭達到36億千瓦,按照1:2的比例測算,其中風電裝機規模約為12億千瓦,太陽能發電裝機規模約為24億千瓦左右。
風光規模越大、消納難度越大。以今年4月某典型日電力係統不同電源的出力特性來看,太陽能發電(主要是光伏發電)呈現非常典型的日出而作、日落而息的特點,如下圖所示,就如同一隻紅色的大眼睛,一眨一眨的看著我們。隨著光伏發電裝機規模的進一步提升,這隻眼睛也會越睜越大。但是並不隻是白天需要電,晚上也有大量的需求。光伏發電沒法滿足這一部分需求。迫切需要建設大規模的調節電源,以促進光伏消納。
4月某典型日電力係統不同電源的出力特性
解決光伏發電日常消納的路徑主要有兩種。
一是具備調節能力的電源來“讓”。如圖所示,煤電、水電、氣電都充分發揮了“讓”的作用。
目前來看,提升“讓”的能力主要就有三種,一是煤電的靈活性改造,可以提高“讓”的能力。二是常規水電的增容擴機,可以使常規水電的調節深度增加。三是靈活調用燃氣電站,以適應新能源出力頻繁波動的特點。
4月某典型日煤電的出力特性
4月某典型日水電的出力特性
4月某典型日氣電的出力特性
第二種是“儲”。這裏的“儲”指狹義的儲電。可以把光伏發電白天的電量轉移到晚上。“讓”的極限調節能力是100%,頂多是自己不發,卻不能實現能量的時間轉移。“儲”的調節能力是±100%。
如圖所示,隨著光伏發電規模的逐漸增加,單純靠“讓”無法滿足日常消納的需求。必須有可以“儲”的電源出現。目前“儲”能主要技術手段是抽水蓄能、電化學儲能和壓縮空氣儲能等。
4月西北某典型日光伏和抽水蓄能的出力特性
再說極端條件下的保供問題。
隨著新能源規模的逐步提升,未來有可能出現連續數日陰天、無風的極端天氣。消納問題可以解決日內的平衡問題。但一旦遭遇極端天氣,風電、光伏發電的出力會同時急劇降低,白天的日常需求無法得到滿足,並且導致“儲”電電源白天無電可“儲”,晚上也無電可發。供需關係嚴重不平衡,必然會帶來係統性的風險。所以必須要有足夠的能源儲備來應對這種極端的情況。
“是故軍無輜重則亡,無糧食則亡,無委積則亡。”
——《孫子兵法・軍爭篇》
目前來看,解決保供問題的儲備方案主要有三個。一是儲水,二是儲煤,三是儲氣。儲水的辦法就是建設龍頭水庫,把水的重力勢能儲存在龍頭水庫裏麵。儲煤的辦法就是采用煤場等方式,在現役火電站附近提前儲備一定規模的煤炭。儲氣的方法是通過建設地下儲氣庫、高壓球罐儲氣等方式把天然氣儲存起來。綜合比較,儲水成本最低,儲煤成本次之,儲氣成本最高。尤其是對於下遊已經建好了梯級水電站的流域,如在金沙江中遊建設一座龍頭水庫電站,其下遊已經建成了梨園、阿海、金安橋、龍開口、魯地拉、觀音岩、金沙、烏東德、白鶴灘、溪洛渡、向家壩、三峽、葛洲壩等13座電站。
蓄水後的白鶴灘水電站
上遊的每一方水流經這些電站,由勢能轉化電能,能夠發出4度電。若在該水庫儲水400億方,則相當於額外儲存了1600億度電。2024年我國每天用電量約 270 億度 / 天,這個水庫儲存的能量相當於可以滿足全國6天的用電需求。按照300克標煤/度電測算,水庫儲存的能量相當於4800萬噸標煤,即使不考慮儲煤成本,按照標煤價格1000元/噸測算,燃料價格達到480億元。儲水不僅具有能源保供的作用,對於實現徑流豐枯調節、應對特枯水年等極端氣候以及水旱災害等方麵也有重要的作用,綜合效益優於儲煤。
“不壹勞者不久佚,不暫費者不永寧,是以忍百萬之師,以摧餓虎之喙,運府庫之財填盧山之壑而不悔也。”
——《諫勿許單於朝疏》
龍頭水庫的建設,以暫費圖永寧,不也正是如此麼?
為了更好的建設新型電力係統,助力雙碳目標的實現,未來二十年水電發展的使命主要就是這兩項,一是促消納,二是保供應。
二、水電的發展方向是什麼?
圍繞消納和保供兩大功能,未來二十年,水電的發展方向將主要在以下三個領域、九件大事。
第一個領域——常規水電。
有三件大事,一是加快推進控製性龍頭水庫建設,充分利用龍頭水庫的調節能力和已建梯級電站群的發電能力,為新型電力係統提供戰略級保供能力。二是繼續做好雅魯藏布江下遊水電的開發建設。三是加快推進全國主要河流的水電規劃(調整)和開發建設,係統推進水電擴機增容,為新型電力係統提供容量支撐。
第二個領域——水風光一體化。
有三件大事,一是加快推進雅礱江、金沙江上遊等流域水風光一體化示範基地建設。二是完善全國水風光一體化總體布局,有力有序推進雅魯藏布江、大渡河、黃河上遊等重點流域水風光一體化基地建設。三是統籌推進以抽水蓄能為主要調節電源的新型水風光一體化基地建設。
第三個領域——抽水蓄能。
有三件大事,一是穩定市場預期,加快推進服務電力係統的抽水蓄能建設,有效應對新型電力係統兩高問題,促進保供和消納。二是大力推進服務特定電源的抽水蓄能建設。三是統籌火電靈活性改造、燃氣電站、新型儲能等其他調節資源,科學布局、優化選點,滾動開展抽水蓄能需求規模論證。
因為有需要,所以有價值。
水電過去是、現在是、將來也依然是建設新型電力係統、構建新型能源體係、實現能源強國的重要力量,是關係國計民生的大國重器。
做好這九件事,是獨屬於水電工作者執著的“浪漫”。
華杉曾說,“人生最大的奢侈品,是遇上一個好的時代。”
後二十年,水電必將大有所為。
願以此與諸君共勉。
吾不知橋邊紅藥為誰生,卻知水電為國而建。
“二十四橋仍在,波心蕩,冷月無聲。念橋邊紅藥,年年知為誰生?”
——宋代薑夔的《揚州慢·淮左名都》
呼和浩特抽水蓄能電站 何江 攝
在水電總院趙增海副院長、規劃部朱方亮主任的指導下,在總法律顧問/首席合規官馬偉和總經理助理彭爍君的大力支持下,我們會同馬良、崔正輝、秦瀟、鄭靜、任偉楠、劉納等同誌共同完成此文,並聽取了王婷婷、姚晨晨、益波、趙宋、李建兵、楊建讚、寧宇等各設計單位有關領導和專家的建議。再次對大家寶貴的意見和辛苦的工作表示衷心的感謝。
受作者自身認識所限,本文內容難免疏忽、甚至掛一漏萬,謹此拋磚引玉,歡迎大家的批評指正。