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水电以灵活调节与多能协同支撑新型电力系统建设

作者:周建平 来源:中国电力企业管理 发布时间:2025-12-01 浏览:

数字储能网讯:水资源与能源是人类社会生存与发展的核心基础。作为全球能源消费总量最大、经济总量第二的发展中国家,在当前全球气候变化加剧、地缘政治博弈升级与地区冲突频发的复杂背景下,保障我国水安全与能源安全,已成为关系国民经济持续发展与人民生活福祉的根本性课题。

我国水能资源丰富,技术可开发装机容量达6.87亿千瓦,年均发电量约3.0万亿千瓦时,规模居世界首位。截至2025年6月底,全国常规水电装机容量已达3.8亿千瓦,开发程度接近56%。2024年,常规水电发电量为1.36万亿千瓦时,占全国总发电量的13.7%,在可再生能源发电量中占比约40%。

在碳中和目标推进、清洁能源加速转型、新能源高比例接入以及新型电力系统加快构建的背景下,预计未来20年内,我国还将新增常规水电装机约2亿千瓦,水电开发程度将提升至当前发达国家水平。流域梯级开发将促进水、风、光与储能协同发展,推动水电基地转型升级为综合型清洁能源大基地,重塑国家能源格局。作为清洁能源基荷与灵活调节资源,水电将支撑新能源大规模开发、并网与消纳,承担调峰与储能等重要功能,为构建新型电力系统提供关键支撑。

值此“十五五”水电发展规划研究制定之际,笔者针对新形势下水电开发面临的挑战、开发目标与重点任务、可持续发展路径等关键问题进行了深入思考,并提出若干具体建议。

“十四五”水电开发任务目标如期实现

“十四五”以来,我国水电开发保持稳步推进,常规水电总装机容量已达到3.8亿千瓦。目前,主要大江大河中下游干流的水电梯级开发已基本完成;澜沧江、金沙江、雅砻江、大渡河及黄河等上游河段的梯级水电建设正有序推进;白鹤滩、乌东德、两河口、巴塘、巴拉、羊曲、玛尔挡等一批大型水电站相继建成投运;雅鲁藏布江下游水电开发的前期工作也取得积极进展。此外,金沙江旭龙、昌波、奔子栏三个水电站,雅砻江卡拉水电站,澜沧江古水水电站,黄河古贤水利枢纽等多项大型水电工程已核准开工。2025年7月,雅鲁藏布江下游水电工程(简称“雅下水电工程”)正式核准开工,标志着水电建设迈出新步伐。“十四五”期间,我国水电开发建设成就显著,如期完成了规划目标。

大型水电工程的功能已超越单纯的电力供应,拓展至防洪、灌溉、供水和生态保护等综合社会效益。在新型电力系统中,水电的定位正经历深刻转变,从“以电量为主”转向“以容量调节为主”,已明确未来将作为“灵活调节电源、长时规模储能容器和新型电力系统构建关键支撑”,用以支持新能源大规模开发和电力系统安全稳定运行。

我国水能、风能、太阳能资源分布存在显著的时空不均与错配问题。为维持全国电力平衡,需持续推进“沙戈荒”新能源大基地、流域综合能源及海上清洁能源基地的规模化开发,并配套远距离输电线路。在流域综合能源基地中,水电是基础,龙头水库是关键;鉴于水能有限而风光潜力巨大,流域水风光储一体化互补开发理应成为未来基地建设的优先方向。

尽管新能源装机增长迅猛,水电目前仍是我国第一大可再生能源。2024年,常规水电发电量占可再生能源总发电量的39.3%,远超风电和光伏。在未来可再生能源电力结构中,水电将继续发挥主导作用。即便在远期碳中和情景下,水能、风能、太阳能三大可再生能源也预计将形成“三分天下,各占其一”的格局。

“十五五”水电开发面临的形势与要求

2035年、2050年是我国经济发展和民族复兴的关键时间节点。中国和平崛起的趋势不可阻挡,但也存在诸多制约因素。在全面推进中华民族伟大复兴的新征程上,水资源和能源资源短缺引发的供需紧张的矛盾、经济社会快速发展与生态环境保护之间的矛盾,以及气候变化背景下极端气象灾害、山洪地质灾害和地震灾害风险,成为难以回避的核心挑战,而水电开发及水库大坝功能恰好具备应对上述挑战的综合效应。

“十五五”期间,我国水电开发建设与高效利用将迈入高质量发展新阶段。在经济社会发展、“双碳”目标约束、能源低碳转型、新型电力系统构建及生态保护等多重因素的共同影响下,水电开发面临新的形势与要求。

一是“双碳”目标驱动水电功能转变。水电不仅是清洁能源的基础负荷电源,还需承担灵活调节功能,以促进新能源的大规模开发与高效并网消纳。同时,水电也需发挥调峰、储能等关键作用,为电力系统的安全稳定运行提供重要支撑。

二是强化水库大坝防灾减灾核心作用。在气候变化引发极端水旱灾害频发的背景下,水库大坝作为流域防灾减灾 “主动防御体系”的核心工程,其作用愈发凸显,是保障流域安全、支撑可持续发展的核心基础设施,需在防洪、抗旱、抗震救灾、生态保护等多维度发挥关键作用。

三是推动水风光储协同规模化开发。依托水电的储能与灵活调节能力,推进水风光储协同开发,实施基地化、规模化开发模式,构建新型源网关系,创新开发建设机制,持续降低开发成本,提升综合效益,以实现源网协调、水资源高效综合利用及经济社会环境效益的最大化。

四是坚持系统观念统筹发展。统筹规划建设与发展安全,构建以人为本、生态优先、绿色低碳、多元融合的新发展格局,促进科技进步、经济结构升级、城乡基础设施建设及生态环境保护修复,建立健全多方共享开发效益的长效机制。

五是强化科技创新支撑。面对复杂的建设条件与日益提高的安全性要求,应持续加强关键技术攻关,积极研发新材料、新技术、新工艺与新设备,并充分借助信息技术、网络通信技术、数字化技术及人工智能技术,全面提升工程设计、建设与管理的水平及效率,进一步增强工程的智能建造与智慧管理能力。

“十五五”水电开发的目标和重点任务

开发目标

根据国家“双碳”目标要求,到2030年,我国非化石能源消费占比需达到25%左右。届时,可再生能源消费量预计将达到15亿吨标准煤,可再生能源发电量有望突破5万亿千瓦时。

根据国内权威机构在基准情景下的预测,到2030年,水电装机容量预计将超过4.5亿千瓦,年发电量约为1.65万亿千瓦时;新能源发电总装机规模预计将超过23亿千瓦,其中风电和光伏年发电量合计可达3.65万亿千瓦时,占全社会预计用电量(约13万亿千瓦时)的28.0%。

根据水电总院发布的《全国主要流域水风光一体化规划报告》(2023年),预计到2040年,四川、云南、青海和西藏四省区将以西南、西北水电基地为基础,充分开发流域周边的新能源资源,共同打造总规模达10亿千瓦级的清洁能源基地。届时,将新增装机容量8.5亿千瓦,其中新能源装机规模超过6亿千瓦,新增发电量达1.5万亿千瓦时。此外,“十五五”期间,流域水风光储互补开发有望全面启动。预计到2035年,流域综合能源基地将新增水电装机4600万千瓦,并带动约3.0亿千瓦的新能源开发。

为实现上述目标,“十五五”期间,除雅下水电工程建设之外,常规水电年均投产规模和新增开工规模应保持在1000万千瓦以上。

重点任务

我国水电开发的重点河流(河段)主要包括雅鲁藏布江下游、澜沧江上游、金沙江上游及中游、大渡河上游、雅砻江上游,以及黄河上游和中游。此外,怒江作为一条尚未开发的重要河流,水能资源丰富,水库淹没影响小,距离负荷中心较近,开发条件良好,技术经济指标优越,亟待重新启动论证并加快推进前期工作。

在流域水风光储互补开发方面,重点区段为澜沧江云南段、金沙江上游川滇段、金沙江下游段、雅砻江流域及黄河流域。这些区域不仅具备较好的水电开发基础和外送通道条件,且库区周边新能源资源富集,开发条件良好,未受土地利用和生态环境制约。相比之下,西藏雅鲁藏布江下游及藏东南诸河因缺乏已建水电设施和外送通道,需在“十五五”期间进一步开展水风光储一体化互补开发规划研究,为后续开发奠定基础。

一是积极推动雅鲁藏布江下游水电开发,推动西藏清洁能源基地开发论证;二是加快河流龙头水库或控制性水库建设(见表),增强梯级综合利用效益;三是推动水电基地升级为更大规模的水风光储一体化清洁能源基地,加快流域水风光储互补开发规划论证,推动水电机组改造和扩机;四是在加快建设抽水蓄能电站的同时,推动梯级水电储能工厂建设,因地制宜配置新型储能。


生态绿色重塑水电开发新模式

水电开发对河流生态环境的影响客观存在,兼具有利与不利两个方面。全球水电发展历程显示,发达国家的河流梯级开发在实现经济社会环境综合效益的同时,并未导致曾令人担忧的生态环境灾难。在我国,澜沧江、红水河、金沙江、雅砻江、大渡河、乌江、清江、黄河等主要水电基地已全面实施生态保护与修复措施,有效缓解了水电开发带来的生态环境影响。随着生态保护理念不断普及,我国相关法律法规日益完善,管理措施更加科学与系统,环境保护技术也持续提升。实践证明,在梯级开发的背景下,我国河流的水环境、水生生态环境以及陆上生态环境均呈现出生物多样性逐步恢复的良性发展态势。

党的十八大以来,我国水电行业坚持“以人为本、生态优先、绿色低碳”的发展理念,逐步构建起生态友好的水电开发新模式。在工程建设和运行过程中,广泛实施生态流量泄放、鱼类栖息地保护、河流连通性恢复及鱼类增殖放流等研究、设计与工程措施,显著缓解了水电开发与运行对河流水生生物生境造成的影响。

针对高坝大库产生的下泄低温水问题,普遍采用分层取水结构、柔性隔水幕墙等方式进行水温调控;对于河流洄游性鱼类保护,则通过建设集运鱼系统、升鱼机及“鱼道+升鱼机”等过鱼设施,形成了一套成熟的应对方案。例如,乌东德水电站的升鱼机、大古水电站的鱼道,经多年监测与评估,均显示出显著的实施效果。

不仅新建工程积极落实生态保护措施,部分已建工程也在改造中增设过鱼设施。例如,丰满水电站重建工程新增了诱鱼、集鱼设施和升鱼机,成功打通了松花江上阻隔鱼类洄游长达八十年的通道。同时,鱼类栖息地保护与生境修复技术也取得重要进展。目前,我国主要江河的水电基地均已实施有效的生态保护与修复措施,推动水电开发与生态环境协调发展。

水电工程施工阶段的生态与环境问题较为突出。开挖爆破、地表扰动以及河道内施工等活动,易引发水土流失、水质污染和大气污染等问题,往往受到社会广泛关注。然而,这类影响通常属于局部、短期的施工暂态现象。现代水电工程倡导绿色建造理念,注重资源节约、环境友好与生态保护,通过优化设计与施工技术,实现节地、节水、节材、节能与资源优化配置,同时严格控制开挖爆破、治理废水废气废料、综合利用开挖料,并积极修复地表与岸坡植被,从而最大程度减轻施工对环境的负面影响。

生态保护与绿色施工共同塑造了新时期水电开发的崭新模式。进入“十五五”时期,我国水电开发需全面贯彻新发展理念,严格遵循“生态保护红线、环境质量底线、资源利用上线与环境准入负面清单”的要求,坚持在开发中保护、在保护中开发,以水电高质量开发利用推动环境保护与生态文明建设不断向前。

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关键字:新型电力系统

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