《孫子兵法》說，兵無常勢，水無常形。水，或奔流不息，或風(fēng)平浪靜，或蜿蜒曲折，其形變化萬千。而作為清潔能源的水電，也因其靈活多變的特點，在能源系統(tǒng)中發(fā)揮著獨特且多樣化的作用。
“目前，在世界能源體系中石油、煤炭仍然占主導(dǎo)地位，但水電以及太陽能、風(fēng)能和其他可再生能源在各國能源結(jié)構(gòu)中的比重正在不斷上升。”5月21日-22日在京召開的“水電與未來能源系統(tǒng)研討會”上，中國水力發(fā)電工程學(xué)會理事長張野表示，水電作為未來能源體系中的“調(diào)節(jié)器”，將發(fā)揮巨大的儲能作用，可以為太陽能、風(fēng)能和其他可再生能源的大規(guī)模開發(fā)利用提供保障。
作為2019年將在巴黎召開的“世界水電大會”的系列先導(dǎo)活動之一，此次論壇以“加快能源轉(zhuǎn)型步伐”為主題，探討水電科技創(chuàng)新，推動實現(xiàn)巴黎協(xié)定既定目標(biāo)。國際水電協(xié)會執(zhí)行長Richard Taylor表示，當(dāng)前，全球水電總裝機容量已達到1267GW，水電發(fā)電量占全球總電量的16.6%。與會專家多認(rèn)為，水電因其具有可與其他能源互補互濟的優(yōu)勢、能源之外廣泛的社會效益，在未來將扮演更加重要的角色。
多能互補通“有無”
為了將可再生資源和需求中心連接起來，輸電互聯(lián)是一種有效的解決方案，電力互連可以捕捉相鄰電力系統(tǒng)和電網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施之間的協(xié)同作用，通過擴大實現(xiàn)供需平衡的區(qū)域增加系統(tǒng)的靈活性。其中，水電的開發(fā)與電網(wǎng)的互聯(lián)、水電與其他可再生能源的互補，將是未來發(fā)展的趨勢。全球能源互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展合作組織經(jīng)濟技術(shù)研究院院長周原冰認(rèn)為，水電開發(fā)與電網(wǎng)互聯(lián)呈現(xiàn)出相互促進、協(xié)同發(fā)展的特點。
周原冰指出，一方面，水能資源分布具有流域性，水電的開發(fā)利用促進了跨國、跨區(qū)電網(wǎng)互聯(lián)互通，推動了經(jīng)濟、優(yōu)質(zhì)、可再生的清潔能源電力國際貿(mào)易。另一方面，電網(wǎng)的互聯(lián)互通，為水電的大規(guī)模開發(fā)輸送提供了平臺，實現(xiàn)水電在更大范圍內(nèi)的優(yōu)化配置和高效利用。
周原冰介紹，以中國為例，三峽水電的開發(fā)，推動了中國跨區(qū)電網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)，實現(xiàn)水電更大范圍消納，并在后續(xù)進一步促進了中國全國電網(wǎng)互聯(lián)互通的實現(xiàn)，而中國川、渝、鄂電網(wǎng)的互聯(lián)互通則大幅提升了西南水電外送規(guī)模、消納范圍和“豐余枯缺”調(diào)節(jié)能力，每年減小棄水電量約40億千瓦時。
而在水電與其他清潔能源多能互補方面，周原冰認(rèn)為，水電協(xié)同多種新能源互補互濟，是未來清潔能源的發(fā)展方向。他表示，水電具有良好的年、季、日調(diào)節(jié)能力，可通過與風(fēng)、光等多種新能源跨時空協(xié)同開發(fā)，實現(xiàn)大范圍互補互濟，提高清潔能源發(fā)電利用效率。以中國西北電網(wǎng)為例，中國西北電網(wǎng)受調(diào)峰能力限制，存在大量棄風(fēng)、棄光，西南電網(wǎng)水電比重高，大多具備日調(diào)節(jié)以上能力。西北與西南聯(lián)網(wǎng)后，實現(xiàn)全網(wǎng)統(tǒng)一調(diào)節(jié)，通過水火互濟、風(fēng)光互補，西部新能源消納能力提高超過3000萬千瓦。
從世界范圍來看，清潔能源互補互濟的發(fā)展前景巨大。根據(jù)周原冰的介紹，在非洲，中非剛果河11月～次年1月徑流量最大，北非摩洛哥3月～10月太陽輻射強度較大，具有較好的互補特性。而在南美洲，巴西水能出力高峰期在12月～5月，阿根廷風(fēng)電出力高峰期處于4月～10月，智利太陽能出力高峰期在10月～次年3月，三者之間具有多能互補特性。
抽水蓄能平“峰谷”
在水電與風(fēng)、光等可再生能源的互補中，抽水蓄能作為一種儲能方式，發(fā)揮著重要的作用?？梢耘浜巷L(fēng)電等可再生能源大規(guī)模發(fā)展，平抑風(fēng)電等可再生能源的隨機性、波動性，提高電力系統(tǒng)對風(fēng)電等可再生能源的消納能力，同時，保證電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行水平，提高供電質(zhì)量。在張野看來，水電因具有經(jīng)濟價格優(yōu)勢和技術(shù)成熟等優(yōu)勢，成了電力系統(tǒng)中的“充電寶”。
抽水蓄能的發(fā)展已有百年歷史，盡管技術(shù)創(chuàng)新和規(guī)模經(jīng)濟大大降低了電池成本，但抽水蓄能仍然是目前可用的最具成本效益的大規(guī)模儲能方案。國網(wǎng)新源控股有限公司董事長林銘山表示，不同儲能技術(shù)的服務(wù)能力和服務(wù)范圍存在客觀差異，這決定了其功能定位的不同，電力領(lǐng)域需要統(tǒng)籌規(guī)劃和合理配置不同的儲能資源。
可以預(yù)見的是，包含抽水蓄能技術(shù)創(chuàng)新在內(nèi)的新興儲能技術(shù)提供的廣泛服務(wù)，將成為能源轉(zhuǎn)型的必要條件。根據(jù)Richard Taylor的介紹，當(dāng)前，全球抽水蓄能電站的裝機容量已達到153GW。而在中國，根據(jù)《水電發(fā)展“十三五”規(guī)劃》提出的目標(biāo)，“十三五”新開工抽水蓄能應(yīng)達到6000萬千瓦。
林銘山表示，“目前中國建設(shè)抽水蓄能電站的剛性需求沒有變。”不過，當(dāng)前清潔能源迅猛發(fā)展，與電力系統(tǒng)的需求比，抽水蓄能電站總體規(guī)模仍然偏低。林銘山介紹，截至今年4月底，抽水蓄能運行機組容量為2919萬千瓦，占全國電力裝機容量的1.7%。目前中國在運抽水蓄能電站27座，分布在18個省，在建31座，分布在17個省市。按目前開發(fā)建設(shè)的速度，預(yù)計到2020和2025年抽水蓄能電站比重將升至1.8%和3%。
資源調(diào)控解“水憂”
除了與新能源互補互濟、抽水蓄能平峰填谷，水電的“調(diào)節(jié)器”功能還在于能源范疇之外的水資源調(diào)控功能。其中，三峽工程就是典型的案例。張野表示，三峽工程是世界上最大的水電站，它的三大任務(wù)是防洪、發(fā)電和航運，在發(fā)電的同時，大大減少了下游的洪澇災(zāi)害，也使長江上游的貨運能力，從建成前的1800萬噸提高到了1.2億噸，極大的促進了西部地區(qū)的發(fā)展。
國務(wù)院發(fā)展研究中心資源與環(huán)境政策研究所研究員王亦楠也認(rèn)同這一觀點，她認(rèn)為，對中國來說，水電的定位不應(yīng)該只是清潔能源，更重要的意義在于保障中國的水安全。她表示，生態(tài)文明的重中之重是解決好人與水的關(guān)系問題，如何保障中國的水安全、如何支撐中國的生態(tài)文明，是現(xiàn)在急需形成共識的問題。
王亦楠表示，可再生能源中，水電的獨特作用是別的能源無法替代的，涉及巨大的經(jīng)濟社會綜合效益，例如防洪、抗旱、灌溉等。根據(jù)王亦楠的介紹，擁有世界20%人口的中國，僅僅占有全球6%的水資源，所以水短缺是我們面臨的嚴(yán)重的危機，中國急需增加水資源的調(diào)控能力，而大型水庫的建設(shè)開發(fā)是增加水資源調(diào)控能力的必要手段。
所以，在水電開發(fā)中，通過兼顧防洪、灌溉、航運等多種社會綜合效益，是我國水電未來發(fā)展的必經(jīng)之路。Richard Taylor在接受記者采訪時表示，當(dāng)前，中國水電需要解決兩方面的問題，一是如何利用水電與其他波動性大的新能源進行互補，二是如何讓缺水地區(qū)的淡水資源發(fā)揮更大的社會效益，如果這兩個方面能夠被認(rèn)識到的話，中國水電會迎來更大的發(fā)展機遇。
當(dāng)前，我國水電開發(fā)程度仍然較低，僅39%，與發(fā)達國家相比有較大差距。張野認(rèn)為，水電作為可開發(fā)程度最高、技術(shù)相對成熟的清潔可再生能源，在今后很長一段時間內(nèi)，仍將是中國推動能源生產(chǎn)和利用方式變革、應(yīng)對氣候變化的重要手段。從世界范圍來看，根據(jù)國際水電協(xié)會數(shù)據(jù)，到2050年，水電將繼續(xù)增加60-70%。Richard Taylor表示，“展望未來，水力發(fā)電仍然有巨大的機遇。”
