“双碳”背景下水利工程的发展趋势与研究进展

 

　　据全球大气研究排放数据库显示，我国碳排放总量2020年达到117亿吨，其中燃煤产生的二氧化碳可达到碳排放总量的80%～90%。从行业角度分析碳排放，我国碳排放量最大的行业为电力、制造、采掘和交通行业，其总和占全国碳排放量的90%。在我国能源利用方式逐渐优化的同时，不可否认的是，2020年电力生产的主要来源依旧是依靠燃煤进行发电的火力发电厂，水电在我国电力生产中的占比仅为17.8%(见图1)。与火电相比，水电具有巨大的减碳效益，按照0.228公斤/千瓦时碳排放进行核验，每减少10兆瓦火电装机容量，那么一年的累计碳排放量就能够减少1万吨以上，与此同时，利用水力进行发电还可以大量减少二氧化硫、二氧化碳、PM2.5、粉尘和煤灰等废气、烟尘的排放。

 

 

　　有关研究表明：如果将减碳效益按照火电燃煤为标准进行转换，火电每少消耗1千瓦时，就相当于积存了0.4公斤标准煤；更重要的是，政府部门可以少治理272克碳粉尘、997克的二氧化碳、30克的二氧化硫、15克的氮氧化合物。以这一标准为参照，2020年全国共计水力发电1.36万亿千瓦·时，相当于治理了13.56亿吨二氧化碳；仅三峡电站一站累计发电量就达1118亿千瓦时，相当于排放111500000吨二氧化碳所产生的发电量，由此可知，水力发电的碳减排效益十分显著，还有很大的挖掘潜力。

 

　　为了解决电网的调峰问题，2022年政府工作报告中指出，加强抽水蓄能电站建设，提升电网对可再生能源发电的消纳能力。作为一种新兴的水电站，抽水蓄能电站技术成熟、运行可靠，在社会上已经成规模地开始建设与投入运营，对我国建设现代智能电网新型电力系统具有重要支撑作用，可充分发挥调峰、填谷、储能、事故备用等多种功能，是构建低碳环保、安全稳定、集约高效新型电力系统的重要组成部分。抽水蓄能电站作为更经济、更高效、更成熟的储能水电站，是我国构建新型能源体系的重要依托与组成部分。将调水工程与储能工程结合起来，加强抽水蓄能电站的建设，有效利用抽水蓄能电站的黑启动功能，减少区域性电网的启停成本，减少碳排放，实现调水与储能的双重建设。

 

　　近些年来，随着核电、风电和太阳能发电等新型发电技术的高速发展，所产生的发电量也与日俱增，逐渐成为电网的重要组成部分，同时各个省份的电力荷载主要转移到中心城市，供电频段的峰谷落差更为悬殊，供需矛盾凸显。因此，建设技术较为成熟、水能电能转化效率高的抽水蓄能电站以解决地方性电网平稳运行与电力结构性转变的问题，是各个地区未来水电发展的一个重要方向。

 

　　截止2022年9月，全国范围内共有47个抽水蓄能电站在建，规模超58吉瓦，项目规模普遍在1200～2400兆瓦，其中湖北省抽水蓄能项目进展最多，装机规模大于1800兆瓦的有7个，分别位于镇安玉泉、贵南哇让、浙江建德、山东泰安、辽宁清原、青海玛沁、吉林靖宇景山屯。

 

　　在不久的未来，我们可以清楚地看到，抽水蓄能电站将会在我国的电网平稳运行和调峰降谷等方面发挥重要的作用，对我国“碳达峰”“碳中和”国家战略的达成起到积极的推动作用。

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