新能源將成為實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)的主戰(zhàn)場(chǎng)沒有爭(zhēng)議，但是如何解決新能源發(fā)展帶來的安全性問題，成為其規(guī)模化發(fā)展最大的制約因素。

去年以來，我國(guó)新審批了大量的煤電項(xiàng)目，也主要是出于能源安全的考量。如果新能源有能力解決能源不可能三角——既經(jīng)濟(jì)、又清潔、還安全，那么其未來的發(fā)展將是一條康莊大道。

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那么如何實(shí)現(xiàn)我國(guó)以新能源為首的清潔能源規(guī)模化發(fā)展？5月20日，「能見」與《科學(xué)中國(guó)人》雜志社通過麒麟學(xué)院平臺(tái)召開了一場(chǎng)思辯會(huì)，邀請(qǐng)了全球能源互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展合作組織經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究院技術(shù)處副處長(zhǎng)侯金鳴，中國(guó)水力發(fā)電工程學(xué)會(huì)水電與新能源專業(yè)委員會(huì)主任裴哲義，以及中國(guó)水利水電科學(xué)研究院水資源研究所水資源調(diào)度研究室副主任王超，三位專家圍繞“以新型抽水蓄能技術(shù)帶動(dòng)清潔能源基地化開發(fā)可否成為新賽道？”展開深入探討，并得出如下結(jié)論。

我國(guó)清潔能源資源總量巨大但現(xiàn)有調(diào)節(jié)能力不足

根據(jù)全球能源互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展合作組織（下稱“合作組織”）的研究，我國(guó)新能源資源主要分布在西部和北部地區(qū)，適宜開發(fā)的風(fēng)電、光伏、光熱裝機(jī)規(guī)模分別為63億、1128億、202億千瓦，占全國(guó)待開發(fā)資源總量的95%以上，年發(fā)電量可達(dá)16萬億、190萬億、75萬億千瓦時(shí)，是風(fēng)光無限的“寶藏”。

同時(shí)，我國(guó)西南地區(qū)河流流量豐富、落差集中，水電技術(shù)可開發(fā)量達(dá)4.1億千瓦，占全國(guó)水電可開發(fā)量的75%，主要集中在我國(guó)金沙江、雅礱江、大渡河等八大流域干流，是我國(guó)水電開發(fā)的“主戰(zhàn)場(chǎng)”。

“從資源量上，我國(guó)風(fēng)光水完全可以滿足我國(guó)‘雙碳’的目標(biāo)。”侯金鳴表示，但是由于新能源的波動(dòng)性、隨機(jī)性、不確定性，存在日內(nèi)電力不平衡、季節(jié)性電量不平衡、靈活性調(diào)節(jié)能源不足等問題。按照近年來的統(tǒng)計(jì)規(guī)律，高峰時(shí)段新能源只能按照其裝機(jī)容量5%-10%的比例納入日內(nèi)日電力平衡，難以作為可靠支撐。

風(fēng)光年內(nèi)發(fā)電量分布與負(fù)荷需求不匹配，例如，西北春季風(fēng)光大發(fā)，同期電力需求較低，而電力需求高峰出現(xiàn)在冬季，同期新能源電量不足。同時(shí)，新能源出力頻繁、快速、劇烈波動(dòng)，且與日內(nèi)負(fù)荷成反調(diào)峰特性，凈負(fù)荷波動(dòng)速度及幅度大，對(duì)電力系統(tǒng)調(diào)峰及爬坡速率等調(diào)節(jié)能力提出很高要求。

此外，伴隨能源轉(zhuǎn)型的逐漸推進(jìn)，西北地區(qū)調(diào)節(jié)電源將會(huì)下降，部分場(chǎng)景下2050年需配置新型儲(chǔ)能規(guī)模將超過8億千瓦，將大幅提高新能源開發(fā)成本。抽水蓄能雖然技術(shù)成熟，成本較低，但是西北地區(qū)降雨量小、蒸發(fā)量大，直接影響抽水蓄能電站的開發(fā)成本和運(yùn)行效率。

針對(duì)我國(guó)現(xiàn)階段新能源發(fā)展的問題，裴哲義也總結(jié)了三個(gè)挑戰(zhàn)，首先是新能源大規(guī)模發(fā)展以后的送出問題，其次是新能源本身對(duì)電網(wǎng)的安全沖擊問題，最后就是對(duì)全國(guó)用電安全保障的問題。

“針對(duì)新能源大規(guī)模開發(fā)帶來的系統(tǒng)靈活性不足問題，我們?nèi)蝿?wù)應(yīng)該多措并舉，從各個(gè)方面挖掘調(diào)節(jié)能力資源。”侯金鳴表示。

首先是充分開發(fā)同屬于可再生能源，但調(diào)節(jié)能力好的水電資源。充分開發(fā)西南水電，可以在滿足電能需求的同時(shí)，為電力系統(tǒng)提供寶貴的調(diào)節(jié)能力。根據(jù)合作組織的測(cè)算，如果開發(fā)規(guī)模達(dá)到3億千瓦，可以支撐大約8-9億千瓦新能源開發(fā)。

其次是應(yīng)該堅(jiān)持開發(fā)大基地、建設(shè)大電網(wǎng)、融入大市場(chǎng)，打通西北與西南電網(wǎng)互聯(lián)互通的瓶頸，構(gòu)建西部新能源大規(guī)模開發(fā)、廣域配置和高效利用的平臺(tái)。因?yàn)樾履茉锤嗉性谌钡貐^(qū)，特別是西北地區(qū)，怎樣用西南的水電支持西北新能源的開發(fā)？因此必須要堅(jiān)持系統(tǒng)思維和全局觀念，推動(dòng)電網(wǎng)的大規(guī)模互聯(lián)，既能實(shí)現(xiàn)廣域范圍內(nèi)新能源的多能互補(bǔ)和地理平滑效應(yīng)，還能實(shí)現(xiàn)靈活性調(diào)節(jié)資源在更大范圍內(nèi)的優(yōu)化配置，降低西部新能源整體開發(fā)成本。

最后，還應(yīng)該尋找新的調(diào)節(jié)能力來源。比如國(guó)家出臺(tái)了《抽水蓄能中長(zhǎng)期發(fā)展規(guī)劃（2021-2035）》，提出到2025年，抽水蓄能投產(chǎn)總規(guī)模6200萬千瓦以上；到2030年，投產(chǎn)總規(guī)模1.2億千瓦左右，滿足新能源高比例大規(guī)模發(fā)展需求。

新型抽水蓄能與西部調(diào)水結(jié)合產(chǎn)生更大效益

值得注意的是，在新能源進(jìn)一步規(guī)模化發(fā)展面臨挑戰(zhàn)的同時(shí)，我國(guó)南水北調(diào)西線工程也面臨重大挑戰(zhàn)。

為解決西部水資源分布不均的問題，社會(huì)各界對(duì)西南到西北的跨流域調(diào)水開展了廣泛的研究。據(jù)王超介紹，南水北調(diào)工程是實(shí)現(xiàn)我國(guó)水資源優(yōu)化配置，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展，保障和改善民生的重大戰(zhàn)略性基礎(chǔ)設(shè)施，工程從長(zhǎng)江下游、中游、上游規(guī)劃了東、中、西線三條線路。自1952年南水北調(diào)的宏偉構(gòu)想提出以來，經(jīng)過幾代人的接續(xù)奮斗，南水北調(diào)中、東線一期工程已經(jīng)建成投運(yùn)，經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和生態(tài)效益顯著。西線工程現(xiàn)今還處在規(guī)劃論證階段，但是面臨巨大的挑戰(zhàn)，如果采取自流的方式，上游整體的可調(diào)水量很小，對(duì)調(diào)水規(guī)模的影響就很大，如果采取泵站提水的方式，將取水口設(shè)置到下游，雖然說工程調(diào)水規(guī)模可以急劇增大，但是又面臨著提水能耗的問題。

根據(jù)西部調(diào)水工程規(guī)劃面臨的形勢(shì)和挑戰(zhàn)，以及我國(guó)能源資源稟賦、開發(fā)形勢(shì)，合作組織提出了一種全新的規(guī)劃思路，那就是將我國(guó)清潔能源基地化開發(fā)、新型抽水蓄能與我國(guó)西部調(diào)水宏偉工程進(jìn)行有機(jī)結(jié)合。

合作組織提出，西部調(diào)水工程自“五江一河”取水，年調(diào)水量400億立方米，至黃河后一部分補(bǔ)充黃河徑流，主要供給甘肅、寧夏、內(nèi)蒙古、陜西、山西等地用水；另一部分繼續(xù)調(diào)水至新疆，最遠(yuǎn)到達(dá)和田，且兼顧河西走廊地區(qū)。同步建設(shè)抽蓄裝機(jī)6.5億千瓦，發(fā)電裝機(jī)1.9億千瓦。這樣的融合工程，總體投資與單一調(diào)水工程的投資差不多。在同樣調(diào)水能力的情況下，相當(dāng)于白得了一系列抽水蓄能的電站群，具備了更好的調(diào)節(jié)能力，能夠?yàn)殡娏ο到y(tǒng)來做一些調(diào)節(jié)能力的貢獻(xiàn)。總體上來看，通過一份投資獲得兩份收益。

從經(jīng)濟(jì)性方面看，調(diào)水成本大約為3.5元/立方米，相比紅旗河等西部調(diào)水構(gòu)想經(jīng)濟(jì)性好。促進(jìn)能源轉(zhuǎn)型方面，工程提水段的新型抽蓄、放水段的水電機(jī)組均為調(diào)節(jié)性電源，可為系統(tǒng)提供超過6.5億千瓦常規(guī)抽蓄（或新型儲(chǔ)能）的調(diào)節(jié)能力，滿足15億～20億千瓦風(fēng)光新能源靈活調(diào)節(jié)要求，有力支撐碳中和目標(biāo)下西部風(fēng)光資源的規(guī)模化開發(fā)。

王超認(rèn)為，將清潔能源規(guī)模化開發(fā)、新型抽水蓄能與西部調(diào)水相結(jié)合，是一種全新的思路，尤其這一規(guī)劃設(shè)想提出的可以將西部調(diào)水成本降至3.5元/立方米，經(jīng)濟(jì)性從整體來講已經(jīng)是比較好了。此外，分析西部調(diào)水工程經(jīng)濟(jì)效益的時(shí)候，不光要分析這些直接效益，還要更多的去分析它帶來的社會(huì)效益和生態(tài)效益。

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