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论抽水蓄能的地理分布

来源:水电水利规划设计总院

发布时间:2024年05月15日

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古者名山大川,皆天子使吏治之,而入其贡赋。

——《读史方舆纪要》

我有一个研究抽水蓄能的朋友。

好久没有见到他了,甚是想念。

于是和他相约小酌,对酒当歌,聊一下抽水蓄能。

他说,在刚入职的时候,有一次去新疆阜康抽水蓄能项目现场查勘,同行有一位经验非常丰富的地质专家,博闻强识,提携后进。一起查勘的路上,推荐给他一首元朝萨都剌写的《念奴娇·登石头城次东坡韵》。多年以后,每次过去查勘路上,他还是会想起这首词来。

“石头城上,望天低吴楚,眼空无物。指点六朝形胜地,唯有青山如壁。”

——元·萨都剌

青梅煮酒,试论抽水蓄能的地理分布。

一、资源条件得天独厚

我国幅员辽阔、万里山河,地形高低起伏,山地、高原和丘陵约占陆地面积的67%,抽水蓄能电站的建设条件得天独厚。

根据初步普查,我国抽水蓄能站点资源约为16亿千瓦/100亿千瓦时,相当于全国常规水电技术可开发量的2倍多,是世界抽水蓄能全部已建规模的10倍左右。

“州县之设,有时而更。山川之形,千古不易。”

——宋·郑樵

从来有事于一方者,必当审天下之大势。

天下之形势,视乎山川。

我国抽水蓄能资源和山川地形分布呈现高度一致。

——东北地区抽水蓄能资源集中分布在长白山脉,以及大、小兴安岭。

——华北地区集中在燕山山脉、太行山脉、狼山—阴山山脉、泰山山脉、昆嵛山脉。

——西北地区集中在秦岭、大巴山、阿尔金山-祁连山、天山山脉阿尔泰山脉和昆仑山脉。

——华中地区集中在大别山区、罗霄山脉。

——西南地区抽水蓄能分布在四川盆地边缘、冈底斯山—念青唐古拉山和喜马拉雅山之间的雅鲁藏布江谷地。

——华东、南方地区,浙闽、两广等省区抽水蓄能主要集中在浙闽丘陵和两广丘陵。云贵地区均以山地为主,区域内的抽水蓄能资也十分丰富。

——东北平原、华北平原、黄淮平原、两湖平原、长江中下游平原等平原地带受地形限制,抽水蓄能站点资源比较匮乏。

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我国山脉分布图(秘书处张东制图)

抽水蓄能项目选址需要比较好的地形地质条件,主要包括高差适中(300m~700m)、活动构造不发育,地形、岩性、水源、交通条件好。

山是地质年代,极其缓慢的浪。

——《百度贴吧》

浙闽、两广沿海一带地层较新、构造运动相对较弱,山地的海拔一般在1000至1500米之间,组成山地丘陵的岩石70%以上是花岗岩和火山岩。东南丘陵区域地形地质条件好、水源条件好,造价在全国属于较低水平。越往我国北部尤其是西北部,区域构造稳定条件相对复杂,同时降雨量也在逐步减少,项目单位造价呈逐渐增加的趋势。

总体来说,我国抽水蓄能建设条件以华东、南方地区最好,华中、华北、东北次之,西南、西北地区相对一般。

二、为什么要建设抽水蓄能

为了应对气候变化,实现碳达峰碳中和的目标,大规模开发可再生能源,尤其是风光资源是必然选择。但与此同时,风电和光伏发电都具有随机性、间歇性、波动性等特点,要建立以高比例新能源为重要特征的新型电力系统,必须有足够的系统灵活调节能力,主要手段包括火电灵活性改造、燃气电站、抽水蓄能、新型储能、氢能和需求侧响应等。

世界各国根据资源禀赋的不同,选择了不同的技术路线。

美国在两次石油危机期间,布局建设了大量的抽水蓄能电站。本世纪以来,随着页岩革命,天然气产量激增,新增需求选择以燃气电站为主。德国等欧洲国家,地势平坦,缺乏抽水蓄能建设的地形条件,主要以建设燃气电站为主。日本抽水蓄能发展较早,目前世界水头最高的抽水蓄能电站仍在日本,但受限于国土面积促狭,抽水蓄能站点资源基本开发殆尽。韩国地势较平,抽水蓄能站点资源同样匮乏。目前日韩的调节能力建设以燃气电站为主,燃气主要来自于海洋运输,同时也将重注下在了氢能之上。

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2022年世界各国主要调峰电源比例

我国的情况和世界各国有很大的不同。

一是系统调节能力的路径选择。我国化石能源资源禀赋以煤为主。油气资源相对匮乏,主要依赖进口,转型之路无法依靠燃气电站。火电灵活性改造、需求侧管理是优先选择。同时,还需要建设大规模的抽水蓄能和新型储能。

二是新增保供能力的路径选择。我国经济社会还处于快速发展的阶段,为了两个百年奋斗目标的实现,并持续推动电气化发展,还有新增电力需求。为了满足新增需求,经过研究,“抽水蓄能+新能源”是最优的低碳电源拓展方案。

我国抽水蓄能的站点资源和需求呈现出非常显著的正相关性。经济最发达、电力需求最旺盛的地方主要集中在东南,抽水蓄能最好的站点资源也恰恰在这个区域,浙闽、两广、云贵优质站点资源如恒河沙数,得天独厚。京、津、冀、鲁等经济重地,燕山、太行为其屏障,山东丘陵为其腹心,优质站点资源亦十分丰富,可以为电力系统建设提供坚强支撑,为新能源发展提供灵活调节能力。

三、东北地区

东北地区主要包括黑龙江、吉林、辽宁、内蒙古东部地区。

东北属于湿润半湿润地区,整体来看,水不构成抽水蓄能选点的制约因素。抽水蓄能布局主要的考虑要素是山。

山之于抽水蓄能,大概相当于人的根骨。

先天不足,后天难补。

东北的山脉主要包括长白山山脉,大兴安岭,小兴安岭。

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东北区域主要山脉示意图

注:该区域示意图采用天地图数据制作,相应审图号:GS(2024)0650号_中国省市县地图。本图界线仅用于山脉示意,不作为实地划界依据,下同。

长白山脉呈西南—东北走向,横贯东北三省。其中,抽水蓄能项目主要分布在黑龙江省的哈尔滨、牡丹江、七台河、双鸭山,吉林省的吉林市、延边州、白山和通化,以及辽宁省的抚顺、本溪、丹东、营口、大连等地。

大兴安岭呈西南—东北走向,内蒙古呼伦贝尔、兴安盟、通辽、赤峰、锡林郭勒等地具有适合抽水蓄能建设的地形条件;小兴安岭呈西北—东南走向,伊春、鹤岗的站点资源也较为丰富。

此外,辽宁还有部分项目位于燕山山脉余脉的朝阳、葫芦岛等地。

东北地区煤炭、新能源、抽水蓄能站点资源都十分丰富,具备建设大型风光水火储清洁能源基地的条件,可供电华北区域。

四、华北地区

华北地区主要包括内蒙古、河北、北京、天津、山西、山东等地。

华北地区,山川形胜之地。主要的山脉有太行山脉、阴山山脉、燕山山脉、吕梁山脉,以及鲁中南丘陵(泰山)和胶东丘陵(昆嵛山)。

华北地区主要为温带季风气候,年降水量在400~1000mm左右。

4.png华北区域主要山脉示意图

——内蒙古西部地区降水量少于400mm,为半干旱区域,抽水蓄能项目既需要考虑山的因素,也需要考虑水的因素,主要分布在阴山山脉的巴彦淖尔、包头、呼和浩特等地。

除内蒙古西部地区外,选择抽水蓄能站点主要考虑的要素是山。

燕山,河北所恃以为固者也。

——《读史方舆纪要》

——河北北部的项目主要分布在燕山山脉的承德市、张家口市、秦皇岛、唐山市等地;南部的项目主要分布在太行山脉沿线的保定、石家庄、邢台、邯郸等地。

——北京的项目分布在太行山脉的房山区、燕山山脉的昌平区。

——天津的项目分布在燕山山脉的蓟州区。

山西之形势,最为完固。盖语其东则太行为之屏障,其西则大河为之襟带。于北则大漠、阴山为之外蔽,而勾注、雁门为之内险。于南则首阳、底柱、析城、王屋诸山,滨河而错峙,又南则孟津、潼关皆吾门户也。

——《读史方舆纪要》

——山西的项目主要分布在太行山脉西侧的忻州、阳泉、晋中、长治、晋城等地;此外,恒山山脉北侧的大同、朔州,吕梁山脉的太原、吕梁、临汾,中条山附近的运城等地也具备建设抽水蓄能电站的条件。

“孔子登东山而小鲁,登泰山而小天下。”

——《孟子》

山东之于京师,犬牙相错也。语其形胜,则不及雍、梁之险阻;语其封域,则不及荆、扬之旷衍。

——《读史方舆纪要》

——山东的项目主要分布在鲁中南丘陵地带(泰山山脉)的济南、泰安、淄博、潍坊、枣庄、临沂、日照等地;以及胶东丘陵(昆嵛山脉)的烟台、威海等地。

华北地区抽水蓄能资源较为丰富,抽水蓄能主要作用为服务区域电力保供、增强新能源消纳能力、接受区外送电的安全保障。

五、华中区域

华中地区主要包括河南、湖北、湖南、江西等地。

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华中区域主要山脉示意图

河南,古所称四战之地也。当取天下之日,河南有所必争。

——《读史方舆纪要》

——河南的抽水蓄能项目主要分布在太行山南段的安阳、鹤壁、新乡、焦作、济源等地,嵩山附近的郑州、许昌,熊耳山、伏牛山附近的洛阳、三门峡、平顶山、南阳,桐柏山附近的驻马店,大别山附近的信阳等地。

荆州北据汉、沔,利尽南海,东连吴会,西通巴、蜀,此用武之国,而其主不能守,此殆天所以资将军,将军岂有意乎?

——《隆中对》

——湖北的项目主要分布在大别山附近的黄冈、孝感,罗霄山脉的咸宁,武当山附近的十堰、襄阳,巫山附近的恩施、宜昌等地。

——湖南的项目主要分布在武陵山附近的常德,雪峰山附近的怀化、益阳,罗霄山脉的岳阳、长沙、株洲、衡阳、郴州等地。

——江西的项目主要分布在罗霄山脉的宜春、吉安、赣州,武夷山附近的上饶等地。

华中区域各省抽水蓄能资源分布比较均匀,抽水蓄能主要作用为服务省内电力保供、增强新能源消纳能力、接受区外送电的安全保障。

六、华东地区

夫作事者必于东南,收功实者常于西北。

——《史记》

华东地区主要包括安徽、浙江、江苏、上海、福建、台湾等地。

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华东区域主要山脉示意图

华东地区主要的地理特征是丘陵地貌,包括江南丘陵、江淮丘陵、浙闽丘陵,以及大别山、天目山、天台山、雁荡山、武夷山等著名山脉。

——安徽北部的抽水蓄能项目主要分布在大别山区的六安、安庆,此外还包括江淮丘陵地带的滁州;南部的项目主要分布在江南丘陵地带的池州、黄山、宣城和芜湖等地。

——江苏地势较平,抽水蓄能站点资源稀少。少量分布于江淮丘陵地带的徐州、怀安,以及江南丘陵地带的镇江、常州、无锡。

夫浙江者,南临闽越,北辅陪都,东御岛夷,西走饶、歙,鱼、盐、粟、帛,财赋所资也。

——《读史方舆纪要》

——浙江号称“七山二水一分田”,抽水蓄能资源丰富,主要分布在天目山、四明山、仙霞岭、天台山、雁荡山等群山所在的浙闽丘陵地带,除了嘉兴、绍兴外,宁波、台州、温州、丽水、衢州、杭州、湖州等地抽水蓄能站点资源都较好。

——福建省素有“八山一水一分田”之称,和浙江情况类似,抽水蓄能站点资源十分优越。位于武夷山以东的浙闽丘陵的福州市、厦门市、莆田市、三明市、泉州市、漳州市、南平市、龙岩市、宁德市等地都有很好的抽水蓄能建设条件。

——台湾省的抽水蓄能站点资源主要集中在台湾中央山脉。

华东区域的抽水蓄能资源分布不均,浙江、福建、安徽资源条件较好,江苏、上海资源稀缺,宜加强区域互济。华东区域主要作用为服务区域电力保供、增强新能源消纳能力、接受区外送电的安全保障。

七、南方地区

南方地区主要包括广东、广西、云南、贵州、海南等地。

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南方山脉主要区域示意图

广东,在南服最为完固。

广西之地,不必无所事于天下。

昔人言用闽、浙不如用粤东,用粤东不如用粤西,何也?其所出之途易,而湖南之险与我共之也。

——《读史方舆纪要》

——广东、广西位于两广丘陵地带,地形条件好、水源条件好、岩石条件好,除个别地市地形平坦,广东的广州、韶关、深圳、江门、茂名、肇庆、惠州、梅州、汕尾、河源、阳江、清远、潮州、揭阳、云浮,广西的南宁、柳州、桂林、梧州、防城港、钦州、贵港、玉林、百色、贺州、河池、来宾、崇左等地抽水蓄能资源条件都相对较好。

——云贵高原大多是山地地形,抽水蓄能站点资源也十分丰富。

云南其地旷远,可耕可牧,鱼盐之饶,甲于南服。

——《读史方舆纪要》

云南省属亚热带、热带高原季风气候,地势西北高、东南低,水源丰沛、地形有利,在昆明、曲靖、玉溪、保山、昭通、丽江、临沧、楚雄、红河、文山、大理、怒江等地都有较好的资源条件。

贵州号称“天无三日晴,地无三尺平”,这两个条件都有利于抽水蓄能选点,贵阳、六盘水、遵义、安顺、毕节、铜仁、黔西南、黔东南、黔南等地的建设条件也较好。

海南的抽水蓄能项目主要集中在五指山脉附近的三亚以及琼中等地。

南方区域各省的抽水蓄能的资源条件均较好,主要作用为服务省内电力保供、增强新能源消纳能力、接受区外送电的安全保障。

八、西南地区

本文中的西南地区主要指四川、重庆、西藏三地。

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西南地区主要山脉分布示意图

四川非坐守之地也。以四川而争衡天下,上之足以王,次之足以霸,恃其险而坐守之,则必至于亡。

——《读史方舆纪要》

——四川,群山环绕,号为天府。其抽水蓄能项目主要分布在山地和盆地交界之处地区,主要包括巴中、广元、绵阳、德阳、成都、雅安、阿坝,以及位于横断山脉附近的甘孜州。

——重庆市的抽水蓄能项目主要分布在巫山山脉沿线区域。

——西藏地处高原,区内地形高低起伏、变化明显,具备较好的地形条件,水资源相对丰富。拉萨、日喀则、昌都、林芝、山南、那曲、阿里等地都有站点资源。

西南地区常规水电、新能源、抽水蓄能站点资源都十分丰富,抽水蓄能和水电可以作为新能源基地的骨干电源,具备建设大型流域水风光一体化清洁能源基地的条件,可供电华东、华中、南方区域。

九、西北地区

西北地区主要包括陕西、甘肃、青海、宁夏、新疆。

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西北地区主要山脉分布示意图

陕西据天下之上游,制天下之命者也。

——《读史方舆纪要》

田肯曰:秦,形胜之国也。带河阻山,隔绝千里,持戟百万,秦得百二焉。地势便利,其以下兵于诸侯,譬犹居高屋之上,建瓴水也。

——《史记》

——陕西大抵可以分为三个区域,分别是陕南、关中和陕北。陕南位于秦岭和大巴山之间,具备建设抽水蓄能的资源条件,商洛、安康、汉中具有较好的资源条件。关中地形较为平缓,渭南、宝鸡具备建设抽水蓄能的条件。陕北地区的建设条件相对较差。

——宁夏的抽水蓄能建设条件相对一般,主要分布在黄河两岸的中卫和吴忠。

——甘肃省地形狭长,抽水蓄能项目主要分布在阿尔金山-祁连山沿线的酒泉、张掖、金昌、武威、兰州等地,以及秦岭沿线的定西、天水、陇南等地。

——青海的抽水蓄能项目主要分布在昆仑山、党河南山、青海南山、拉脊山两侧的海西、海南、果洛等州。

——新疆疆域广阔,但受地形和水源条件限制,抽水蓄能站点资源分布比较集中。主要分布在东疆的博格达山沿线的哈密、吐鲁番、乌鲁木齐、昌吉州等地,以及天山沿线的阿克苏、巴音郭楞等州,昆仑山沿线的克孜勒苏柯尔克孜、喀什、和田等地,阿尔泰沿线的阿勒泰地区,博罗科努山沿线的伊犁、博尔塔拉。

西北等地新能源资源非常丰富,但抽水蓄能站点资源受地形和水资源条件限制。可以因地制宜,结合抽水蓄能站点选点布局,并建设一定规模的火电,具备布局建设沙戈荒大型风光火储清洁能源基地的条件,可供电华北、华中、华东、南方区域。

十、发展展望

君子藏器于身,待时而动。

——《易经》

我国抽水蓄能站点资源十分丰富,此殆天所以资我国。

“十三五”期间,受电价疏导机制的制约,5年间的抽水蓄能核准规模仅为3000万千瓦左右。

“十四五”以来,随着双碳目标的提出,为促进高比例、大规模可再生能源发展,抽水蓄能进入高质量发展的新时代。

但与此同时,抽水蓄能“大干快上”的舆情也一时甚嚣尘上。关于电价影响的问题、关于需求规模的问题、关于局部“过热”的问题,是站在矛盾的不同方面来看待抽水蓄能发展,俱是老成谋国之言,也促进了行业的认真思考。

但不同质的问题,要用不同质的方法来解决。

关于电价影响的问题,既要算增加系统运行费用的小账,更要算大账、长远账、整体账、综合账。随着新能源开发成本的快速降低,以抽水蓄能+新能源来满足电力系统的增量需求,算经济、减排两笔大账都是有利的;从长远来看,可以大幅减少温室气体排放、有效应对气候变化、为双碳目标实现提供坚实支撑;从整体来看,通过加强新能源基础设施建设,进一步提升了新能源的发展潜力,增强我国能源自主供给能力;从综合来看,通过抽水蓄能等国家重大基础设施建设,可以有效的拉动投资,为美丽中国建设和乡村振兴贡献力量。

这就是为什么要发展抽水蓄能的底层逻辑。

关于需求规模和“局部过热”的问题,可以通过科学论证和合理布局来解决,着力点就是科学的发展规划。

不是现在干的快了,而是以前干的慢了。

没有所谓“大干快上”,只是在补历史欠账。

“用之则行,舍之则藏,唯我与尔有是夫。”

——《论语·述而》

因为山就在这里,所以抽水蓄能就在这里。

这是我们得天独厚的优势。

我们坚信,随着双碳目标的持续推进,随着大家对于抽水蓄能的认识不断深入,中国抽水蓄能的事业一定会越来越好。

在水电总院赵增海副院长、规划部朱方亮主任的指导下,在智库办公室彭烁君主任、党委工作部马伟主任和水电工程院喻葭临院长的大力支持下,我们会同杨德权、郑静、周小溪、程立、何万通、柏睿、秦潇、边立杰、曹曦、任伟楠、崔正辉、于倩倩、刘纳、周力、苗楚婷、格桑曲宗、王羽、张东(女)等同志共同讨论完成此文,并听取了王婷婷、张丹庆、益波、李建兵、杨建赞、宁宇、姚晨晨、周林、毕小剑、宋敏等各设计单位有关领导和专家的建议。再次对大家宝贵的意见和辛苦的工作表示衷心的感谢。

受作者自身认识所限,本文内容难免疏忽、甚至挂一漏万,谨此抛砖引玉,欢迎大家的批评指正。


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