我国水能开发现状及发展机遇

摘" 要：积极稳妥推进碳达峰、碳中和，能源是主战场，电力是主力军，构建新能源占比不断提高的新型电力系统是实现碳中和的必由之路。为配合新能源的大规模快速发展，保障电力系统运行的安全稳定运行，解决清洁能源的消纳难题，具有调节作用的常规水电和抽水蓄能电站将发挥巨大作用。对水能资源分布现状和开发规模现状进行总结，分析新形势下水能发展新机遇及开发新要求，可以为水能资源开发提供一定参考。

关键词：水能；抽水蓄能；新型电力系统；双碳；电站

中图分类号：TV213" " " 文献标志码：A" " " " " 文章编号：2095-2945（2023）19-0025-04

Abstract： In actively and steadily promoting carbon peakingand carbon neutralization， energy is the main battlefield， and electric power is the main force. Building a new power system with an increasing proportion of new energy is the only way to achieve carbon neutralization. In order to cooperate with the large-scale and rapid development of new energy， to ensure the safe and stable operation of power system operation and solve the problem of clean energy consumption， conventional hydropower and pumped storage power stations with regulatory role will play a huge role. This paper summarizes the present situation of the distribution and development scale of hydropower resources， and analyzes the new opportunities and requirements of hydropower development under the new situation， which can provide some reference for the development of hydropower resources.

Keywords： hydropower; pumped storage; new power system; double carbon; power station

我国河流众多，是世界上水能资源最丰富的国家。但水能资源开发程度仍处于较低水平，随着经济社会的发展和环境与生态保护的需求，大力开发利用水能资源在今后仍是我国能源建设的重要组成部分[1]。为配合新能源的大规模快速发展，保障电力系统的安全稳定运行，具有调节作用的常规水电和抽水蓄能电站将发挥巨大作用[2-3]。开发利用水能资源是我国能源政策的必然选择[4-5]。

本文对我国水能开发现状和开发规模现状进了总结，分析新形势下水能发展新机遇及开发新要求，可以为水能资源开发提供一定参考。

1" 水能资源分布现状

1.1" 现状

根据水能资源最新复查统计成果，我国水能资源理论蕴藏量6.94亿kW，年理论发电量为6.08万亿kWh；技术可开发装机容量为5.42亿kW，技术可开发年发电量为2.47万亿kWh；经济可开发装机容量为4.02亿kW，经济可开发年发电量为1.75万亿kWh，居世界首位。另外，我国已建电站还有很大的扩机改造潜力，流域的系统优化需要进一步分析研究，根据初步推测已建水电深度开发潜力超过1亿kW。

由于各地区的地形与降雨量差异大，我国水能资源在地域分布上不均衡。我国经济相对落后的西部12个省（自治区、直辖市）水能资源占全国总量的81.73%，特别是西南地区云、贵、川、渝、藏5省（自治区、直辖市）就占全国总量的2/3左右；其次是中部的8个省（自治区、直辖市）占12.98%左右；而经济发达、用电负荷集中的东部11个省（自治区、直辖市）仅约占5.29%。

1.2" 抽水蓄能资源情况

由于抽水蓄能电站站址是可以人造的，因此抽水蓄能电站站址的资源相对于需求几乎是无限的，天然的好站址资源十分丰富。地理位置、自然条件均优良的站址亦不少，但分布上存在不均衡性，可利用的站坝也就有限了。抽水蓄能的资源具有双重性质，即抽水蓄能资源是十分丰富的，但是电力系统对抽水蓄能资源的需求是有限的。最好的抽水蓄能资源点，却完全可能是系统根本不可利用的。抽水蓄能电站站址的选择受制于外部环境因素，没有相对固定的边界条件，其不像常规水电站那样存在着相对不可替代的资源属性。因此，抽水蓄能电站站址的选择是一项复杂的系统工程。

2" 水能开发规模现状

截至2021年底，我国已建水电总装机容量达3.9亿kW（其中抽水蓄能电站3 639万kW），年发电量约13 401亿kWh，6 000 kW及以上水电厂发电设备利用小时数为3 622 h，分别占全国电力装机容量（23.8亿 kW）的16.4%和发电量（83 768亿kWh）的16.0%，占全国非化石能源发电装机容量（11.2亿kW）的34.8%和发电量（28 958亿kWh）的46.3%。水电开发为实现我国2021年非化石能源发展目标发挥了有力支撑作用，为促进国民经济和社会可持续发展提供了重要能源保障。

截至2021年底，常规水电已建装机规模约占技术开发量的57.1%。我国十大流域的技术可开发量3.74亿kW，占全国技术可开发装机容量的56.7%。其中，雅鲁藏布江最具有开发潜力，其待建装机容量约8400万 kW，约占十大河流待建总规模的47%。

2021年全国已建抽水蓄能装机容量3 639万kW，较2020年增长490万kW，同比增长15.6%。抽水蓄能中长期发展规划提出，到2025年全国抽水蓄能装机容量达6 200万kW，到2030年全国抽水蓄能装机容量达12 000万kW。截至2021年，我国已纳入规划的抽水蓄能站点总资源8.14亿kW，包含东北电网1.05亿kW、华北电网0.8亿kW、华东电网1.05亿kW、华中电网1.05亿kW、南方电网0.97亿kW、西南电网1.43亿 kW和西北电网1.59亿kW。其中，重点实施项目4.21亿kW，规划储备项目3.05亿kW。

3" 水能发展的新形势

2021年全年能源消费总量52.4亿t标准煤，比上年增长5.2%，其中煤炭消费量增长4.6%，原油消费量增长4.1%，天然气消费量增长12.5%，电力消费量增长10.3%。煤炭消费量占能源消费总量的56.0%，比上年下降0.9个百分点；天然气、水电、核电、风电和太阳能发电等清洁能源消费量占能源消费总量的25.5%，上升1.2个百分点。

截至2021年底，全国发电装机容量23.8亿kW，同比增长7.9%。其中，非化石能源装机容量11.2亿kW，同比增长13.4%，占总装机容量的47.0%，占比同比提高2.3个百分点。分类型看，水电3.9亿kW（含抽水蓄能3 639万kW），占全部装机容量的16.4%；火电13.03亿kW，占全部装机容量的54.6%；核电5 326万kW，占全部装机容量的2.2%；并网风电3.3亿kW，占全部装机容量的13.8%；并网太阳能发电3.1亿kW，占全部装机容量的12.9%。

我国的能源部门面临着重大挑战，尤其是对煤炭的依赖，这对环境有重大影响，并有助于增加碳排放。政府已经认识到需要向更可持续的能源结构过渡，并制订了实现这一过渡的目标。重点是降低煤炭消费比重，提高天然气消费比重，扩大风能、太阳能、地热能等可再生能源的利用，政府还致力于将核电作为一种低碳能源安全开发。政府设定的目标雄心勃勃，反映了减少我国碳足迹和创建更具可持续性的能源部门的坚定承诺。为实现这些目标，我国一直在采取各种措施将其能源结构转向清洁能源并减少碳足迹。例如，我国政府一直在投资可再生能源开发和提高能源效率。这使得可再生能源在我国能源结构中的份额增加，预计未来几年风能和太阳能装机容量将快速增长。我国还一直在采取措施，通过推广使用天然气、电动汽车和其他清洁能源来减少对燃煤发电的依赖。政府还一直致力于开发一个全面的碳交易系统，这将通过对碳定价来帮助减少能源部门的排放。除了这些努力，我国政府还致力于开发新技术和提高能源效率，包括对节能建筑、电器和交通系统的投资。我国还致力于提高钢铁、水泥和石化等工业部门的能源效率。预计这些努力将在未来几年显著减少能源消耗和碳排放。

总体而言，我国调整能源结构的努力是其应对能源安全和环境可持续性挑战的重要组成部分。凭借持续的投资和政策支持，我国完全有能力实现其绿色、低碳和可持续能源未来的目标。

4" 水能发展新机遇

4.1" 双碳目标实现需要充分发挥水能的清洁能源属性和调节优势

我国碳排放总能量巨大，而实现碳达峰到碳中和仅有30年左右时间，减排时间紧、压力大。为实现双碳目标，可再生能源将成为我国能源消费增量主体，并逐步走向存量替代。2021年我国水电发电量13" 401亿 kWh，同比下降1.1%，占全国发电量的16.0%，占全国非化石能源发电量的46.3%，是目前可再生能源发电的主力军，是2030年实现碳达峰目标的重要能源品种之一。截至2021年底，常规水电已建、在建装机规模约占技术开发量的57.1%，远未达到发达国家80%～90%的平均水平，还有1.4亿～2亿kW以上的开发空间。同时，部分已建常规水电站，还具备扩机和增容改造等深度开发的条件。另外，我国抽水蓄能站点资源丰富，大力发展抽水蓄能电站也是构建新型电力系统的必然要求。因此，我国水能资源还有很大开发潜力，为稳步、安全实现碳达峰目标，需要发挥水能资源的清洁能源属性和调节优势，提高水能在能源结构中的比例，通过水电的调节作用提高电力系统消纳风电、光伏等新能源的能力。

4.2" 新型电力系统对大容量快速应急和调节储能电源的需求逐渐凸显

随着新型电力系统建设进程不断加快，新能源、微电网、互动式设备将大量接入，电力系统的物理基础、功能形态深刻变化，给电网安全稳定运行带来重大挑战。并且，新能源具有显著的随机性、波动性特征，为配合新能源的大规模快速发展，保障电力系统运行的安全稳定运行，解决清洁能源的消纳难题，需要配套建设大规模调节储能设施。抽水蓄能具有调峰、调频、调相、储能、系统备用和黑启动等“六大功能”和超大容量、系统友好、经济可靠及生态环保等优势，将成为未来新型电力系统的重要组成部分。大型水库电站通过流域系统调度和扩容改造，也可以充分发挥水电的容量效益，与风电、光伏等新能源进行联合调度、多能互补，不仅能够缓解电力系统调峰压力，也能进一步提高新能源的利用效率。在实现电力能源跨时域、时空规模化调节方面，目前只有大型水库电站和抽水蓄能电站具备这样的能力。

4.3" 双碳目标要求促进水电建设保障政策机制的不断建立

我国在实现碳达峰和碳中和的目标方面，正在大力发展可再生能源，特别是水电能源。国家已经制定了相关规划，并在不断完善抽水蓄能电价形成机制，以促进该行业的高质量可持续发展。

抽水蓄能技术的发展为我国解决能源短缺、环境污染、水土保持等问题提供了重要途径。在国家对水电行业的支持和推动下，抽水蓄能技术得到了快速发展，抽水蓄能电站建设得到了更加积极的推广。同时，国家为保障抽水蓄能行业的高质量发展，进一步加强了抽水蓄能电站的安全管理，并不断完善相关的技术标准。然而，水电建设的发展还面临着诸多挑战，如环境保护、资金短缺等。因此，为了促进水电建设的发展，需要不断建立相应的政策和机制。首先，政府应该制定相关法律法规，以保障水电建设的合法性和权益。法律法规不仅可以明确水电建设的目标和要求，还可以防止恶意投资和滥用资源等不良行为。其次，政府应该提供技术支持和财政支持，以保障水电建设的实施。技术支持可以帮助企业提高水电建设的效率和质量，财政支持则可以帮助企业解决资金问题，使水电建设更加顺利。此外，政府应该加强对水电项目的监管，确保水电项目的环境和社会影响得到充分评估。特别是对于那些影响重大的水电项目，政府应该与当地社区和环保团体进行对话，充分考虑当地社区的利益，并积极沟通。同时，政府也应该提高水电能源的吸引力，吸引更多的投资者和企业参与水电建设。这可以通过提高水电电价、实施环保补贴等政策来实现。

总之，双碳目标要求促进水电建设保障政策机制的不断建立，是为了应对全球气候变暖和能源危机的挑战，实现可持续发展的目标。政府应该以全面推进双碳目标为契机，积极采取措施，加强对水电建设的保障，积极发展水电和抽水蓄能行业，构建新型电力系统，以适应未来能源发展的需求。

5" 水能发展新要求

5.1" 生态环境保护给水电开发提出了更高的要求

随着水电开发的不断推进和开发规模的扩大，剩余水电工程环境敏感因素相对较多，面临的生态环境保护压力加大。一是随着国土空间规划的实施，生态空间管控日趋严格，关于国土开发强度、水土资源利用效率、生态环境质量等约束性要求越来越多，对水电开发形成了很大制约。二是剩余水电大多位于西南高海拔地区，生态系统极其脆弱，环境承载力低，高寒植被恢复和再造困难，特种稀少植被再生难度大。三是各方更多关注水电开发对环境的负面影响，而忽视其巨大的环保效益，对水电站生态环境保护功能认识不足，一定程度上影响到政府高层的认识和决策。四是环保需求机理缺乏深入的科学论证，存在为环保而环保现象，影响了水电开发进程。总体来说，水电开发在环境保护方面的争议比较大，需要开发建设各方更加注重环境保护问题，在流域生态治理方面发挥更大的作用。

5.2" 水电开发利益诉求需要合理统筹协调

我国水电开发一般都会涉及多方利益，如政府、移民、企业等。水电工程的建设带来了自然环境与社会环境的改变、大量的移民搬迁，也带来了工程建设与环境保护的矛盾及移民搬迁与社会稳定等问题。一是广大移民提出提高补偿标准、扩大补偿范围、增加产业扶持、改善生活条件、满足精神文化需求及提高社会保障水平等诉求，移民的诉求多样化、差异化。二是地方政府提出资助更多的基础设施建设和固定资产投资、资源入股、低价留存地方电量和增加地方税收等诉求，诉求不断增加。三是综合利用部门不分摊建设投资及年运行费，往往不进行各目标的投资效果分析，提出一些过大的、不合理的综合利用要求。四是西部送电区提出了水电外送价格上涨、留电比例提高等诉求。五是水电工程建设同时担负促进贫困地区发展、振兴乡村经济的任务。上述利益诉求需要制定统一的政策法规、规程规范，针对水电开发过程中出现的主要利益问题加强国家层面的统筹协调和管控，明确相关部门、地方政府、开发企业的权利和义务，更好地发挥水电开发对地方经济社会发展的促进作用。

5.3" 水电开发建设技术难度和建设成本加大

目前常规水电开发程度过半。其中，水能资源最为富集的十大流域中，乌江、大渡河、红水河水电开发程度已超过90%，长江上游、金沙江水电开发程度在80%以上，雅砻江、澜沧江、黄河上游水电开发程度超过80%。怒江等河流因为生态环境保护等原因基本维持原生状态。剩余可开发量主要集中在高寒高海拔的河流上游地区，面临地质条件复杂、交通不便、施工困难、环境脆弱和工程经济性较差等问题；还需同步建设远距离输电工程，进一步加大了建设成本。另外，受国家有关移民安置和环境保护政策、财税政策、物价上涨及社会对水电诉求增多等因素影响，水电的建设成本不断增加。可通过合理确定水电开发任务、优化工程设计方案、分摊综合利用投资、适当调整财税政策及适时更新经济性判断标准等途径有效降低水电建设成本。

5.4" 流域安全管理体系有待完善

随着流域水电梯级开发的不断深入，长江上游、黄河上游、乌江、南盘江红水河、雅砻江和大渡河等水电基地基本建成。这些河流自西向东汇入大江大海，流域分布范围广，梯级电站开发时间跨度长，质量标准不一，沿线涉及众多省份，一旦失事、梯级连溃，将会造成灾难性的影响。随着水电开发比例不断提高，水电发展重心由重建设逐渐向重管理转型，安全管理是流域梯级管理的重中之重，但现阶段还存在安全管理不尽完善、法律法规尚不健全、规范标准体系有待建设及现代化监管手段需要提高等问题，应进一步完善流域安全管理体系，确保梯级电站的安全运行。

6" 结束语

水能属于绿色能源产业，是绿色低碳循环经济体系的重要组成部分，是建设生态文明的重要措施。在我国推进实现碳达峰、碳中和目标的大背景下，能源电力系统向清洁化、低碳化方向转型，需要发挥水能的清洁能源属性、大容量快速应急和储能电源调节优势。同时水能资源发展又面临生态环境保护提出的更高要求，相关各方开发利益诉求的统筹协调，技术开发难度和建设成本的加大，移民搬迁安置难度的增加，流域系统风险叠加等各方面行业内部发展的制约因素。水能开发面临的形势和环境正在发生变革，需要创新水电发展理念和思路，把发展水电作为推进能源供给革命、转变能源发展方式、促进贫困地区发展、建设生态文明和美丽中国的重要战略举措，才能有效应对新的发展形势和环境，促进水电可持续发展。

参考文献：

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[3] 宋敏.海南省抽水蓄能电站建设必要性分析[J].科技创新与应用，2023，13（18）：1-4.

[4] 郑守仁.我国水能资源开发利用及环境与生态保护问题探讨[J].中国工程科学，2006（6）：1-6.

[5] 周宏春.中国低碳经济发展现状及展望[J].科技导报，2022，40（21）：6-12.

基金项目：湖南省水利科技项目（XSKJ2019081-53）

第一作者简介：宋敏（1987-），女，硕士，高级工程师。研究方向为水能规划设计。