北京中科刘云涛 https://jbk.39.net/yiyuanzaixian/bjzkbdfyy/nxbdf/

“储能热管理研究院”的研究员撰写并发布了这篇《抽水蓄能可再生能源发展刚需下储能大有可为》全套文章。

抽水蓄能原理及发展现状

可再生能源发展刚需下，储能大有可为

随着可再生能源的发展，以光伏和风电为代表的间歇性电源占发电量的比例逐步提高，截至年我国风电、光伏发电量占总发电量比例达到12%，并且未来随着风电光伏的大规模装机，占比将快速提升。

-年我国风电光伏发电量（亿kWh）及占比（%）

根据应用场景和时间尺度不同储能系统的分类

?电源侧：跟踪计划出力及平滑发电输出，为系统提供调峰、调频及备用容量等辅助服务，解决弃风、弃光；?电网侧：延缓输变电设备的升级与增容，提高电网运行的稳定水平；?用户侧：分时电价管理、容量费用管理、提高供电质量和可靠性、提高分布式能源就地消纳、提供辅助服务等方面。

储能广泛应用于电力系统电源侧、电网侧、用户侧的不同场景。不同应用场景对储能的持续放电时长有不同需求，对应电力系统常用的时序分析方法，可分为超短时、短时和长期时间尺度。

?电源侧：

平滑新能源出力波动、调频等场景属于超短时和短时尺度应用，季节性调峰等场景属于长期尺度应用；

?电网侧：

提供系统备用、延缓输变电设备阻塞等均属于短时尺度应用；

?用户侧：

提高电能质量、调频属于超短时和短时尺度应用，参与需求侧响应在短时和长期尺度均有应用。

电源侧、电网侧、用户侧储能情况

技术特性决定电化学储能应用场景最为广泛

根据技术类型的不同，以电能释放的储能方式主要分为机械储能、电磁储能和电化学储能。抽水蓄能技术成熟，寿命较长，适合电网侧中长时间储能，具有削峰填谷、调频、调相、储能、事故备用、黑启动等功能。

不同储能技术类型主要特点

中国储能行业概览

据CNESA的不完全统计，年我国储能累计装机46.1GW，新增10.5GW，同比增长%。

抽水蓄能是我国迄今为止部署最多的储能方式，占比86.3%，以36.39GW的装机容量位列世界第一。为满足电网调节能力的需要，抽水蓄能电站容量配置一般为电网总装机容量的7%-10%。目前全国抽蓄电站装机容量占全国电力总装机比重不到2%，离发展目标仍有较大差距。

年我国电力储能项目累计装机类型占比（%）

我国抽水蓄能装机容量（GW）及占总装机比例（%）

抽水蓄能产业链

我国抽水蓄能产业链示意图

抽水蓄能受益新能源装机将快速发展

抽水蓄能电站由上水库、下水库、输水系统、厂房和开关站组成。

?上/下水库：

蓄存水量的工程设施，电网负荷低谷时段可将下水库抽上来的水储存在上水库内，负荷高峰时段由上水库下放至下水库发电。

?输水系统：

连接上下水库，由上库进/出水口及事故检修闸门井、隧洞或竖井、压力管道和调压室、岔管、分岔后的水平支管、尾水隧洞及检修闸门井和下水库进/出水口组成。在水泵工况（蓄电）把下水库的水输送到上水库，在水轮机工况（发电）将上水库放出的水通过厂房输送到下水库。

?厂房：

地下厂房包括主、副厂房、主变洞、母线洞等洞室。厂房是放置蓄能机组和电气设备等重要机电设备的场所，也是电厂生产的中心。由于受两次能量转换的影响，抽水蓄能电站运行效率一般为75%。

抽水蓄能电站示意图

储能系统削峰填谷示意图

抽水蓄能受益新能源装机将快速发展

抽水蓄能电站可分为纯抽水蓄能电站和混合式抽水蓄能电站两类。

?混合式抽水蓄能电站

上水库有一定的天然水流量，下水库按抽水蓄能需要的容积在河道下游修建。在混合式抽水蓄能电站内，既安装有普通水轮发电机组，利用江河径流调节发电；又安装有抽水蓄能机组，可从下水库抽水蓄能发电，进行蓄能发电，承担调峰、调频、调相任务。

?纯抽水蓄能电站

上水库没有水源或天然水流量很小，水在上、下水库循环使用，抽水和发电的水量基本相等，流量和历时按电力系统调峰填谷的需要来确定。纯抽水蓄能电站仅用于调峰、调频，不能作为独立电源存在，必须与电力系统中承担基本负荷的电厂协调运行。

混合式抽蓄电站（左）与纯抽蓄电站（右）示意图

两类抽水蓄能电站差异对比

抽水蓄能受益新能源装机将快速发展

?我国抽水蓄能资源总量达到GW，当前已纳入规划站点资源总量GW，其中重点实施项目GW，规划储备项目GW。

?根据国家能源局发布的《抽水蓄能中长期发展规划（-年）》，到年抽水蓄能投产62GW以上，到年投产GW左右；根据抽水蓄能行业协会展望，年投产规模有望超过GW。

我国抽水蓄能站点资源（GW）

我国中长期抽水蓄能发展规划装机容量（GW）

我国抽水蓄能资源分布

?截至年底，我国投运抽水蓄能装机容量36.39GW，在建抽水蓄能容量达到61.53GW，在建项目主要集中在华东及华北电网统调区域，已建和在建规模均居世界首位。

?我国抽水蓄能已纳入规划的GW中，主要集中在西北及西南电网统调区域。随着西北风光大基地建设的逐步开展，抽水蓄能电站将成为配套可再生能源的重要储能手段。

我国已建、在建抽水蓄能分布情况（年）

我国已纳规抽水蓄能资源情况（年）

抽水蓄能项目核准建设显著提速

?年，我国抽水蓄能核准项目容量以13.7GW创下历史新高。年初至今新增开工抽水蓄能项目达到13GW，建设显著提速。

?遵循“能核尽核、能开尽开”的原则，预计年抽水蓄能核准建设规模超过50GW，新增投产规模9GW，年底总装机容量达到45GW左右，“十四五”期间可核准并达到开工条件项目容量GW。

年抽蓄储能项目核准情况（MW、个）

年以来开工抽水蓄能项目

抽水蓄能项目核准建设显著提速

年核准抽水蓄能电站平均单位静态造价5,元/kW，机电设备及安装工程占比居首。抽水蓄能电站工程建设条件个体差异明显，造价水平与工程建设条件和装机规模密切相关。一般情况下，抽水蓄能电站单位造价随水头高度和装机规模增加而显著降低。?抽水蓄能工程中机电设备及安装工程投资占比26.1%，位列榜首。?未来随着项目开发难度增加，工程造价水平将呈现持续攀升态势。

年核准抽水蓄能电站造价（元/kW）

抽水蓄能电站各部分投资占比（%）

抽水蓄能项目核准建设显著提速

根据水规总院预测，“十四五”期间新核准并达到开工条件的项目容量有望达到GW，按照5,元/kW的造价进行测算，预计“十四五”期间抽水蓄能投资额超过1.4万亿元，“十五五”期间以约合1.8万亿元达到顶峰。抽水蓄能设备进入发展快车道，按照设备投资占比15%保守测算，预计-年间每年平均新增价值量超过亿元。

我国抽水蓄能投资规模（亿元）

我国抽水蓄能设备价值量（亿元）

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