“雙碳”背景下水利工程的發(fā)展趨勢與研究進展

 

　　據(jù)全球大氣研究排放數(shù)據(jù)庫顯示，我國碳排放總量2020年達到117億噸，其中燃煤產(chǎn)生的二氧化碳可達到碳排放總量的80%～90%。從行業(yè)角度分析碳排放，我國碳排放量最大的行業(yè)為電力、制造、采掘和交通行業(yè)，其總和占全國碳排放量的90%。在我國能源利用方式逐漸優(yōu)化的同時，不可否認的是，2020年電力生產(chǎn)的主要來源依舊是依靠燃煤進行發(fā)電的火力發(fā)電廠，水電在我國電力生產(chǎn)中的占比僅為17.8%(見圖1)。與火電相比，水電具有巨大的減碳效益，按照0.228公斤/千瓦時碳排放進行核驗，每減少10兆瓦火電裝機容量，那么一年的累計碳排放量就能夠減少1萬噸以上，與此同時，利用水力進行發(fā)電還可以大量減少二氧化硫、二氧化碳、PM2.5、粉塵和煤灰等廢氣、煙塵的排放。

 

 

　　有關研究表明：如果將減碳效益按照火電燃煤為標準進行轉換，火電每少消耗1千瓦時，就相當于積存了0.4公斤標準煤；更重要的是，政府部門可以少治理272克碳粉塵、997克的二氧化碳、30克的二氧化硫、15克的氮氧化合物。以這一標準為參照，2020年全國共計水力發(fā)電1.36萬億千瓦·時，相當于治理了13.56億噸二氧化碳；僅三峽電站一站累計發(fā)電量就達1118億千瓦時，相當于排放111500000噸二氧化碳所產(chǎn)生的發(fā)電量，由此可知，水力發(fā)電的碳減排效益十分顯著，還有很大的挖掘潛力。

 

　　為了解決電網(wǎng)的調峰問題，2022年政府工作報告中指出，加強抽水蓄能電站建設，提升電網(wǎng)對可再生能源發(fā)電的消納能力。作為一種新興的水電站，抽水蓄能電站技術成熟、運行可靠，在社會上已經(jīng)成規(guī)模地開始建設與投入運營，對我國建設現(xiàn)代智能電網(wǎng)新型電力系統(tǒng)具有重要支撐作用，可充分發(fā)揮調峰、填谷、儲能、事故備用等多種功能，是構建低碳環(huán)保、安全穩(wěn)定、集約高效新型電力系統(tǒng)的重要組成部分。抽水蓄能電站作為更經(jīng)濟、更高效、更成熟的儲能水電站，是我國構建新型能源體系的重要依托與組成部分。將調水工程與儲能工程結合起來，加強抽水蓄能電站的建設，有效利用抽水蓄能電站的黑啟動功能，減少區(qū)域性電網(wǎng)的啟停成本，減少碳排放，實現(xiàn)調水與儲能的雙重建設。

 

　　近些年來，隨著核電、風電和太陽能發(fā)電等新型發(fā)電技術的高速發(fā)展，所產(chǎn)生的發(fā)電量也與日俱增，逐漸成為電網(wǎng)的重要組成部分，同時各個省份的電力荷載主要轉移到中心城市，供電頻段的峰谷落差更為懸殊，供需矛盾凸顯。因此，建設技術較為成熟、水能電能轉化效率高的抽水蓄能電站以解決地方性電網(wǎng)平穩(wěn)運行與電力結構性轉變的問題，是各個地區(qū)未來水電發(fā)展的一個重要方向。

 

　　截止2022年9月，全國范圍內共有47個抽水蓄能電站在建，規(guī)模超58吉瓦，項目規(guī)模普遍在1200～2400兆瓦，其中湖北省抽水蓄能項目進展最多，裝機規(guī)模大于1800兆瓦的有7個，分別位于鎮(zhèn)安玉泉、貴南哇讓、浙江建德、山東泰安、遼寧清原、青?，斍摺⒓志赣罹吧酵?。

 

　　在不久的未來，我們可以清楚地看到，抽水蓄能電站將會在我國的電網(wǎng)平穩(wěn)運行和調峰降谷等方面發(fā)揮重要的作用，對我國“碳達峰”“碳中和”國家戰(zhàn)略的達成起到積極的推動作用。

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