當前，全球氣候治理的未來備受關注。我國提出“碳達峰、碳中和”目標，2030年風電、太陽能發電總裝機容量達到12億千瓦以上，要構建以新能源為主體的新型電力系統。

西北地區得天獨厚的新能源大規模發展是助力雙碳目標實現的主力軍，是構建新型電力系統中新能源的重要組成。風電、太陽能發電因其隨機性、波動性、間歇性的特點，新型電力系統中迫切需要建設抽水蓄能電站以提高電力系統調節能力和促進大規模新能源發展。

根據《抽水蓄能中長期發展規劃（2021-2035年）》，重點實施項目總裝機規模4.21億千瓦，其中西北地區近1億千瓦，抽水蓄能電站將成為西北地區新能源大規模、高質量發展的重要支撐。

一、西北地區新能源大規模開發是落實雙碳目標的重要抓手

西北地區日照時間長，戈壁荒漠廣布，太陽能、風能資源十分豐富，具備規模化、一體化基地開發的良好條件。全區域風能資源儲量約26億千瓦，技術可開發容量約11億千瓦；全區域太陽能資源儲量約780億千瓦，技術可開發容量約164億千瓦。截至2020年底，西北地區已建風電、光電裝機總規模近1.3億千瓦，開發潛力巨大。

隨著西部大開發、黃河流域生態保護和高質量發展等重大戰略的實施，西北地區在社會主義現代化進程中電力電量需求仍將不斷增長。預測到2035年西北地區年用電量約1.5萬億千瓦時，西北地區風電、太陽能發電技術可開發容量對應的年發電量可達28萬億千瓦時，約為西北地區年用電量的19倍。充分發揮風能、太陽能資源優勢大力發展新能源，一部分滿足當地電力系統電量需求和非水可再生能源消納責任權重要求，另一部分通過跨區域輸送通道送至能源資源、土地資源受限的中東部、南部地區進行更大范圍內的資源優化配置。預計到2035年，西北地區各省區新能源規模將達到或超過1億千瓦，總規模約6億千瓦。大規模開發西北地區新能源是促進資源優化配置、構建新型電力系統、落實雙碳目標的重要抓手。

二、抽水蓄能是西北地區新能源大規模開發的“綠色巨型充電寶”、“穩定器”、“助推劑”

抽水蓄能電站是西北地區新能源大規模開發利用的“綠色巨型充電寶”。到2035年，西北地區預測新能源裝機規模比西北電網最大負荷要大約4.4億千瓦，即使考慮外送通道送電負荷，在新能源大發時刻，新能源出力仍要遠大于負荷需求。抽水蓄能電站可以利用多余新能源電能，將水從下水庫抽到上水庫并以勢能的形式儲存，在晚間新能源發電出力小或系統負荷高峰時，將水從上水庫放到下水庫，利用儲存的能量發電。通過抽水、發電工況的轉換，實現新能源電量的“時空挪移”，可以有效提高新能源消納利用率，提升輸電通道輸電小時數，保障西北地區新能源開發建設的經濟性。

抽水蓄能電站是西北地區新能源大規模開發利用的“穩定器”。一是抽水蓄能電站以其快速反應能力平抑新能源發電出力波動性。經統計，盡管在90%-95%的情況下新能源出力波動在10%以內，但當新能源規模達到千萬千瓦級乃至億千瓦級時，即使考慮區域間新能源具備自然互補的特征，其波動百分比雖減小，但波動絕對值增大，其發電出力波動將達到百萬千瓦至千萬千瓦，且出力波動速率快，往往在數分鐘乃至分鐘級內完成裝機容量10%左右的出力波動。為了平抑新能源出力的不穩定性，提高以新能源為主體新型電力系統電能質量，需要為新能源配置快速反應容量，追蹤新能源出力過程，以互補形式使得電力系統更加平穩。抽水蓄能電站運行靈活，響應速度快，一般在100秒內就可實現從靜止到滿出力運行。抽水蓄能電站利用其快速跟蹤能力配合新能源運行，可降低因新能源出力波動對電網安全穩定的影響。

二是抽水蓄能電站既可保障高峰需求，也可穩定發電運行，以彌補新能源發電保證出力不足。光伏電站僅在白天出力，風電有其隨機性的特征，因此，在電力系統負荷高峰期需要各類電源加大出力的時段，風電、光電均無法保證提供出力。對于西北地區數億千瓦的新能源裝機，其在電力系統負荷高峰時段可保證提供的出力僅約千萬千瓦左右，高峰時段需要抽水蓄能電站提供保障電力支撐。西北地區新能源開發以特高壓直流外送為主，也需要抽水蓄能電站在外送輸電平臺中提供一定的穩定出力，以滿足特高壓直流輸電要求。同時，在遭遇極端災害天氣時，風電、光伏往往難以為電網提供電力電量支撐，更需要抽水蓄能電站來保障電網的安全穩定運行。

三是抽水蓄能電站調頻調相能力強，增強電力系統抗擾動能力。構建以新能源為主體的新型電力系統中，新能源和饋入直流等電力電子類電源大量代替常規電源，帶來系統轉動慣量降低，一次調頻能力、動態無功支撐下降，頻率、電壓穩定性和抗擾動能力惡化等新問題出現。抽水蓄能電站除具有調峰儲能作用外，還可以承擔調頻、調相等功能，并能為系統提供轉動慣量，增加電力系統中的抗擾動能力。

抽水蓄能電站是西北地區新能源大規模開發利用的“助推劑”。西北地區新能源基地建設多位于遠離負荷中心的電網末端地區，如甘肅河西、青海海西和海南、新疆吐哈、陜西北部等，在這些地區開發建設抽水蓄能電站，作為當地、外送支撐電源和智能電網的重要組成，促進新能源發展。西北地區冬季供暖功能的火電占比高，電網調峰能力受限，在“碳達峰、碳中和”目標下，西北電網內新能源接入容量及比例將進一步增加，經濟社會發展下系統峰谷差也將進一步拉大，網內調峰儲能需求也將進一步增加。西北地區大規模新能源發展需要的儲能、調峰、調頻、調相均離不開大規模的抽水蓄能，如果沒有大規模抽水蓄能電站建設，新能源發展將面臨瓶頸，抽水蓄能電站是促進西北地區新能源發展的“助推劑”。同時，在西北地區進行抽水蓄能電站開發建設，帶動新能源產業發展，對于鞏固當地脫貧攻堅成果，促進共同富裕，加強民族團結等均具有重要的意義。

三、西北地區抽水蓄能電站需求規模巨大、特點顯著、亟待開發

（一）抽水蓄能電站需求規模巨大

傳統電網下，西北地區各省區電網負荷小，日負荷變化相對不大，對抽水蓄能電站需求不明顯。隨著新能源大規模開發，尤其是構建以新能源為主體的新型電力系統，相關各省區預測新能源規模達1億千瓦以上，新能源規模數倍于最大負荷需求，需要建設抽水蓄能“蓄峰”（電力系統不能消納的新能源發電出力高峰）“補缺”（新能源發電出力小從而不滿足電力系統需要的空缺）；在新能源基地，大部分新能源需要和有調節電源打捆外送，抽水蓄能電站建設多作為基地配套電源的一部分，以多能互補形式來促進新能源消納和保障輸電平臺的安全穩定運行。西北地區大規模新能源發展，其無論在當地消納還是跨區域資源優化配置，均需要建設大規模抽水蓄能電站。初步估計到2035年西北地區抽水蓄能電站需求規模約1億千瓦，抽水蓄能電站開發需求規模巨大。

（二）西北地區抽水蓄能電站特點顯著

1.工程建設特點顯著。西北大部分地區以干旱半干旱氣候為主，海拔高，氣溫低，水資源較為缺乏且部分河流泥沙含量大。為滿足過機含沙量要求，往往需要在庫尾布置攔沙壩或在取水后設置沉砂池；由于缺乏地下水補給，上、下水庫普遍需要采用全庫盆的防滲措施。由于海拔高、氣溫低，在后期施工建設中也具有一定難度，同時需要處理好高寒冰凍問題。因多數服務于大規模新能源發展，為跟蹤新能源出力的快速波動，抽水蓄能電站機組運行工況轉換將更加頻繁，對機組性能要求更高，尤其是對變速機組需求更為迫切。在部分區域，地質構造較復雜，圍巖條件略差，也會降低站點的經濟性。

2.服務新能源的運行特征明顯。相較于一般抽水蓄能在電網低谷抽水、高峰發電的運行方式，西北地區抽水蓄能電站多在新能源大發時抽水儲能，新能源不足且系統需求大、或者新能源出力波動大時發電運行，同時提供調頻調相服務，充分考慮與新能源配合運行。

3.投資主體多元化趨勢明顯。根據相關政策，抽水蓄能電站容量電費可在特定電源和電力系統間分攤。西北地區建設抽水蓄能電站多服務于大規模新能源發展，乃至作為新能源基地配置電源的一部分打捆開發，其容量電費在特定電源疏導形式可考慮從新能源發電量中計提部分收益或配套一定規模的新能源資源打捆開發，電站投資主體多元化趨勢明顯。

（三）西北地區抽水蓄能電站亟待開發

西北地區抽水蓄能電站的規劃研究始于上世紀，本次列入中長期規劃重點實施項目和儲備項目總計規模約1.5億千瓦，但截至目前，西北地區尚無已建抽水蓄能電站，只有在建的陜西鎮安、新疆阜康和哈密等3座抽水蓄能電站，總裝機規模僅380萬千瓦，開發潛力巨大，且與巨大的需求相比，亟待加快開發進程以服務于大規模新能源發展。

“我們的藍圖是宏偉的，我們的奮斗必將是艱巨的”。現階段，西北地區抽水蓄能發展仍較為緩慢，為高質量完成抽水蓄能中長期發展規劃各階段目標，需要各相關方盡早開展前期工作，共同促進規劃站點按時序落地實施。（作者系中國電建集團西北勘測設計研究院有限公司副總經理趙光竹；中國電建集團西北勘測設計研究院有限公司副總工程師王社亮）