据储能界了解到，8月24日，由深圳市发展和改革委员会指导，中国化学与物理电源行业协会与南方科技大学碳中和能源研究院联合主办，100余家机构共同支持的碳中和能源高峰论坛暨第四届中国国际新型储能技术及工程应用大会与新型储能技术青年科学家论坛在深圳召开。此次大会主题是“开拓新质生产力，推动储能产业高质量发展”。
在下午的长时储能技术与应用专场论坛上，中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司抽水蓄能工程院副院长熊燕梅做了题为《以技术创新推动抽水蓄能电站高质量建设》的主题演讲。
中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司抽水蓄能工程院副院长熊燕梅
以下内容根据大会发言整理，仅供参考。
关于抽水蓄能的发展现状。先简单了解一下我国的能源结构，至2023年底，我国的发电装机29.2亿千瓦，其中火电占比是46%，其中可再生能源占比52%，装机容量的15.17亿千瓦，抽蓄已经达到了5094万KW，占比1.7%，风光和光伏发电呈现了很迅速的发展，总装机超过了10亿千瓦，成为我国可再生能源的生力军。
全口径发电量达到了9.29亿千瓦时，可再生能源达到了2.95万亿千瓦时，占全社会用电量的32%，其中风电和光伏的发电量已经达到了1.47亿千瓦时。
大家都知道，电力是现发现用，不能储存，电力负荷变化又很频繁，电力高峰期是在上午、下午和晚上，在中午和后半夜是处于用电低谷，再加上现在风电光伏的迅速发展，为使电网稳定运行，需要在电源端、用户端配置相应的储能设备。
国内的储能一般分为抽水蓄能和新型储能，新型储能包括电化学储能、压缩空气储能、飞轮储能、氢储能、热储能等。各类储能技术成熟度不同、功能性差异较大，全生命期效率及经济性也有很大差异。抽水蓄能在技术成熟性、经济性、安全性和大规模开发条件上有明显优势，从而占有压倒性份额，但其他储能也有其相应的应用场景。
抽水蓄能电站是兼有抽水和发电两种工作方式，在电力负荷出现低谷时做水泵抽水工况运行，用基荷机组发出的多余电能将下水库的水抽到上水库存储起来；在电力负荷出现用电高峰是做水轮发电机组运行，放水发电。在电力系统中起到调峰填谷平抑负荷波动，保持电力系统运行稳定性。
抽蓄电站满发小时数一般在6小时以上，除了调峰、填谷、储能的功能外，还具有调频、调相、事故备用和黑启动等功能。目前它的单位千瓦总投资在6000到7000元左右。
关于我国抽蓄的发展现状。世界上第一座抽水蓄能电站于1882年诞生于瑞士，规模化的发展是在20世纪50年代，欧美以及日本等经济发达国家。到了21世纪，亚洲国家抽蓄建设速度明显加快，特别是我国，到2023年底，我国的装机容量5094万千瓦，占世界28.43%，位居世界首位。其中华东区域的规模最大，达到1791万千瓦，其次就是华北和南方电网；我国抽蓄的核准在建规模达到1.79亿千瓦。
2021年9月，国家能源局发布的《抽水蓄能中长期发展规划（2021—2035年）》提出：到2025年抽蓄投产装机要达到6200万千瓦以上，到2030年要到1.2亿千瓦左右，2035年要达到3亿千瓦。
关于抽水蓄能电站的设计重点。首先是站址的布局，适合建在什么地方。第一是以火电为主，缺乏有效调峰手段的大电网，二是调蓄性能较差的电网，三是风能和太阳能资源比较丰富的送电区，四是具备大规模发展的核电区，五是远距离送电的受电区，六是经济发达体量大负荷大的地区。
确定好站址以后，就要确定工程的规模，抽水蓄能电站分为日调节、周调节、年调节。日调节就是连续满发小时数5到8小时之间，周调节就是10到18小时之间，年调节是指混合式抽蓄，将汛期多余的电量用来把水抽到上水库储存起来，在枯水期常规水电出力不足时放水发电。工程规模就是蓄能量，就是满发利用小时数和装机容量相乘，如果连续满发6小时，装机容量120万千瓦时，蓄能量就是720万千瓦时。蓄能量大小是由势、量决定，也是水头和库容，都是由站址的地形地质条件，枢纽布置格局，水库淹没影响范围以及生态环境制约等因素决定的。
第三就是通过技术经济的比较来确定枢纽布置格局及主要建筑物的设计。抽蓄电站枢纽建筑物主要由上水库、下水库、输水发电系统、开关站等组成。上水库多位于山顶洼地短小沟谷，地形一般较平缓。水库库容由库盆开挖、和利用沟口筑坝形成。集雨面积一般不超过5-6km 。下水库多利用天然河道筑坝形成，集雨面积一般7-20km，也可利用已建水库或天然湖泊，以及废弃矿坑、地下矿洞作为下水库。水库库容通常都在1000-2000万m，属于中型水库。
那么对于水库来说，选择适合的坝型是设计工作的重点，我国抽水蓄能电站大坝主要为土石坝，土石坝对地质条件适应性好，并可通过扩库开挖增加库容、坝体填筑消纳土石料的方式降低工程投资。在国内已建和在建工程中土石坝约占83%，其中混凝土面板坝应用最为广泛，上水库约占61%，下水库约占55%。近几年，100m级高坝占比逐渐增加。当下水库泄洪流量较大、且岸边溢洪道难以布置的情况，采用重力坝较合适，目前占比约25%。
水库设计的另一个重点是确定库盆防渗形式，特别是上水库位于高山之巅洼地沟谷、地下水位普遍偏低、存在岩体透水性强等特点，库盆防渗问题较突出，防渗型式的选择关系到工程投资的高低。而且上水库一般没有来水，水是通过下水库抽上去的，水量很宝贵。库盆防渗一般分为垂直防渗和表面防渗，垂直防渗有混凝土防渗墙和帷幕灌浆，表面防渗的形式就比较多，有沥青混凝土面板、钢筋混凝土面板，还有适合在库底采用的黏土铺盖等。各种方式都有优缺点，在实际设计当中一般都是把几种防渗方式进行组合。
介绍一下我们院设计的一些典型工程。比如天荒坪抽蓄，上库采用全库盆沥青混凝土防渗。比如位于江苏宜兴的宜兴抽蓄，上水库采用全库盆钢筋混凝土面板防渗。比如河南的宝泉抽蓄，上水库采用库周沥青混凝土面板加库底粘土防渗的方式，再比如泰安抽蓄，采用库岸钢筋混凝土面板加库底土工膜及帷幕灌浆的方式。
还有洪屏抽蓄，位于江西，是库岸钢筋混凝土面板+库岸帷幕灌浆+库底土工膜+粘土铺盖。永泰抽蓄是采用库岸钢筋混凝土防渗墙+帷幕灌浆。以色列K抽蓄，上下库均采用全库盆土工膜防渗。句容抽蓄上水库采用库岸沥青混凝土面板+库底土工膜。
抽水蓄能电站输水发电系统为双向水流运动，厂房内安装混流可逆式水轮发电机组，其水泵工况的气蚀系数要比水轮机工况大得多，水泵工况要求吸出高度Hs常在-20—-100m之间，因此大型抽水蓄能电站绝大部分都采用地下厂房布置。开关站及出线场布置在地面。
地下厂房一般是按位置的不同，有首部、中部式和尾部式三种开发方式。对高压管道而言，也就是引水系统而言，因为水头比较高，一个是根据水头压力，还有所处的地质条件，来选择是采用混凝土衬砌还是钢板衬砌。高压管道立面布置型分为竖井和斜井。
有关机电技术。随着抽蓄的快速发展，机电技术也面临越来越多的挑战，一个是为提高抽蓄的经济性，超高水头、超大容量抽蓄机组发展迅速。二是风、光等新能源快速发展，电网调节性能要求不断提升，使得可变速机组开始得到发展。三是常规水电调节能力需求增加，使得混合式抽蓄电站得到发展，低水头大变幅抽蓄机组开发逐渐启动。四是由于站点布局灵活、距离负荷中心近等特点，中小抽蓄开发逐步进行。
目前在建最高水头的机组为天台抽水蓄能电站，最大扬程777m；已投产最高水头为长龙山抽水蓄能电站，最大扬程764m。目前在建最大容量机组为天台抽水蓄能电站，单机容量425MW；目前已投产最大单机容量机组为阳江抽水蓄能电站，单机容量400MW。
在机组及电气设计等方面，可变速机组与定速抽蓄存在较大不同，需要通过多项技术来保障工程实施，目前河北丰宁变速机组正在调试中，广东浪江、中洞，山东泰安二期等多个电站正在建设中。
关于如何推进抽水蓄能电站高效建设。首先是新装备新材料的应用。在装备方面如TBM设备的推广应用。小断面TBM可用于自流排水洞、排水廊道、施工支洞、地质勘探平洞。大断面TBM可用于进厂交通洞和通风兼安全洞。斜井TBM可用于引水斜井。竖井SBM用于通风竖井、引水竖井。虽然采用TBM技术在投资上要高于钻爆法，但保护了环境、提高了安全、减少了人力。
另外，上、下水库大坝填筑施工中应用无人驾驶振动碾和智能碾压系统，实现“碾压无人化、过程可视化”。在新材料方面，如采用具有抗拉强度高、耐久性能好、密度小的耐碱玻璃纤维增强筋替代钢筋，因其较轻的特质，可有效的减少工人劳动强度，提升施工功效30%以上。
其次是通过数字孪生、技术赋能抽蓄电站建设。在设计阶段，聚焦设计业务流程重难点，实现全专业的三维协同设计；在建设阶段，聚焦抽蓄建设管理重难点，提供挡水建筑物、洞室群及机电设备的智能建设管理，构建“要素全管理、流程全闭环、问题全纪录”的工程管理模式；在运维阶段，聚焦机电与水工结构运维安全，以专业模型算法为抓手，打造数字孪生电厂。
再就是推行EPC工程总承包建设模式，抽蓄电站工程涉及专业多、投资规模大，具有采用EPC模式的先天基础。由设计院与施工单位联合组建总承包方，统一进行规划设计、现场管理及施工，更有利于进度、质量和成本管控。
关于展望。抽水蓄能是我国储能体系的主要构成部分，是构建以新能源为主体的新型电力系统的关键支撑。在双碳时代大背景下，抽水等储能行业的前景广阔，大有可为。
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