岳 蕾,王丹迪

(1.水電水利規(guī)劃設(shè)計(jì)總院有限公司，北京 100120;2.中國電建集團(tuán)西北勘測設(shè)計(jì)研究院有限公司，西安 710065)

1 抽水蓄能發(fā)展概況及其在新型電力系統(tǒng)中的地位和作用

中國在20世紀(jì) 60 年代后期開始研究抽水蓄能電站的建設(shè)，并于1968 年和 1973 年先后建成崗南和密云2座小型混合式抽水蓄能電站，裝機(jī)容量分別為 11 MW和22 MW。20世紀(jì)90年代，隨著改革開放的深入，國民經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，我國抽水蓄能電站建設(shè)進(jìn)入了快速發(fā)展期。進(jìn)入新世紀(jì)，我國抽水蓄能電站建設(shè)規(guī)模持續(xù)擴(kuò)大。截至2020年底，已建裝機(jī)3 149萬kW,在建裝機(jī)5 373萬kW，我國抽水蓄能電站建設(shè)和運(yùn)行規(guī)模均處于世界第一。

2021年3月15日，習(xí)近平總書記主持召開中央財(cái)經(jīng)委員會(huì)第九次會(huì)議，對推動(dòng)“碳達(dá)峰、碳中和”作出全面動(dòng)員和系統(tǒng)部署，并明確指出要著力構(gòu)建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)，為我國能源清潔低碳轉(zhuǎn)型指明了方向。據(jù)預(yù)測到2030年，我國風(fēng)電和太陽能裝機(jī)容量將達(dá)到12億kW以上，風(fēng)電和太陽能裝機(jī)容量占比可能超過40%。然而，新能源的隨機(jī)性、波動(dòng)性決定了新能源并網(wǎng)規(guī)模越大，協(xié)調(diào)平衡調(diào)節(jié)需求越大。同時(shí)，火電靈活性改造進(jìn)度滯后，電化學(xué)儲能在經(jīng)濟(jì)性、安全性上的明顯劣勢，這些都為抽水蓄能建設(shè)提供了空間。因此，在構(gòu)建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)的背景下，中長期我國抽水蓄能電站裝機(jī)規(guī)模仍將大幅提升。

抽水蓄能以其設(shè)備壽命長、儲能規(guī)模大、轉(zhuǎn)換效率高、技術(shù)成熟、運(yùn)行條件簡便、清潔環(huán)保等特點(diǎn)，成為目前電力系統(tǒng)中最成熟、最實(shí)用的大規(guī)模儲能方式。而在所有儲能方式中，抽水蓄能電站啟停時(shí)間短、調(diào)節(jié)速度快、具有雙倍調(diào)節(jié)能力，是技術(shù)最成熟、最具經(jīng)濟(jì)性和大規(guī)模開發(fā)潛力的途徑，也是構(gòu)建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)的重要組成部分，將在新型電力系統(tǒng)中發(fā)揮調(diào)峰、填谷、調(diào)頻、調(diào)相、儲能及事故備用等作用，有利于促進(jìn)大規(guī)模風(fēng)電和太陽能發(fā)電的入網(wǎng)消納，保障電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行，助力我國早日實(shí)現(xiàn)“碳達(dá)峰”“碳中和”目標(biāo)。

2 抽水蓄能技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)狀

2.1 國外抽水蓄能標(biāo)準(zhǔn)情況

就抽水蓄能電站工程而言，國外標(biāo)準(zhǔn)大多為系統(tǒng)性較強(qiáng)的與泵站工程或常規(guī)水電 工程共用標(biāo)準(zhǔn)或通用標(biāo)準(zhǔn)。例如，美國土木工程師學(xué)會(huì)《水電工程規(guī)劃設(shè)計(jì)土木工程導(dǎo)則 第五卷:抽水蓄能和潮汐電站》，該標(biāo)準(zhǔn)就抽水蓄能電站全生命周期分為規(guī)劃、設(shè)計(jì)、運(yùn)行維護(hù)、附篇共4部分進(jìn)行了規(guī)定。其中，第一部分“規(guī)劃”，規(guī)定了建設(shè)抽水蓄能電站的前提和類型、供電系統(tǒng)中抽水蓄能的運(yùn)用、經(jīng)濟(jì)分析的步驟、抽水蓄能電站的選址及抽水蓄能電站的特性、生態(tài)與環(huán)境問題，并提供了美國及世界各國抽水蓄能電站的基本資料；第二部分“設(shè)計(jì)”，對水庫、水道、廠房、水泵水輪機(jī)和電站運(yùn)行等進(jìn)行了規(guī)定；第三部分“運(yùn)行和維護(hù)”，規(guī)定了抽水蓄能電站的能量調(diào)度、起動(dòng)和工況轉(zhuǎn)換的時(shí)間、典型的運(yùn)行、發(fā)電工況的快速啟動(dòng)、抽水工況、動(dòng)態(tài)運(yùn)行管理、抽水蓄能電站的調(diào)度、日常維護(hù)、大修及規(guī)劃和設(shè)計(jì)應(yīng)考慮的因素等；第四部分“附篇”，對抽水蓄能電站設(shè)計(jì)及施工所需考慮的問題進(jìn)行了描述。

此外，國際標(biāo)準(zhǔn)IEC 60193 《水輪機(jī)、蓄能泵和水泵水輪機(jī)模型驗(yàn)收試驗(yàn)》、 IS07919-1-1996 《非往復(fù)機(jī)械的機(jī)械振動(dòng) 在旋轉(zhuǎn)軸上的測量和評定準(zhǔn)則 第1部分:總則》等均為抽水蓄能機(jī)組與常規(guī)水電機(jī)組共用標(biāo)準(zhǔn)，編寫方式基本相同。

2.2 我國抽水蓄能標(biāo)準(zhǔn)情況

經(jīng)過多年的工程建設(shè)、運(yùn)行管理實(shí)踐和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)，我國已形成覆蓋規(guī)劃設(shè)計(jì)、設(shè)備制造、工程施工和運(yùn)行管理各環(huán)節(jié)的水電工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。這些標(biāo)準(zhǔn)包括國家標(biāo)準(zhǔn)(GB) 、電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)(DL ) 、能源行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)(NB) 和機(jī)械行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)(JB) 等，其內(nèi)容含蓋了常規(guī)水電工程和抽水蓄能電站工程。其中，大多數(shù)標(biāo)準(zhǔn)為常規(guī)水電工程與抽水蓄能工程兩者通用；有些標(biāo)準(zhǔn)是常規(guī)水電工程與抽水蓄能電站工程兩者共用，此類標(biāo)準(zhǔn)針對抽水蓄能電站的特殊性給出專門條款規(guī)定；還有一些標(biāo)準(zhǔn)，是針對抽水蓄能電站特殊性制訂的抽水蓄能專用標(biāo)準(zhǔn)，如GB/T 36550-2018《抽水蓄能電站基本名詞術(shù)語》、NB/T10072-2018《抽水蓄能電站設(shè)計(jì)規(guī)范》、NB/T 10073-2018《抽水蓄能電站工程地質(zhì)勘察規(guī)程》等?？傮w而言，我國目前已經(jīng)形成了涵蓋設(shè)計(jì)、設(shè)備制造、施工、調(diào)試、運(yùn)行、維護(hù)等各方面的較為完整的抽水蓄能技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系。

但是，我國抽水蓄能標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)性較弱，且各行業(yè)、專業(yè)自成系列，存在系統(tǒng)性不強(qiáng)、內(nèi)容交叉重復(fù)、個(gè)別技術(shù)要求缺失等問題。為進(jìn)一步完善我國抽水蓄能技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，滿足抽水蓄能電站建設(shè)運(yùn)行管理要求，有必要對現(xiàn)有技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行進(jìn)一步梳理，構(gòu)建和完善抽水蓄能標(biāo)準(zhǔn)體系。

3 標(biāo)準(zhǔn)體系構(gòu)建的基本原則和體系框架

3.1 標(biāo)準(zhǔn)體系構(gòu)建的基本原則

一是需求引領(lǐng)、系統(tǒng)布局。圍繞以面對新能源為主體的新型電力系統(tǒng)的抽水蓄能建設(shè)需求，深入貫徹標(biāo)準(zhǔn)化工作改革精神，堅(jiān)持目標(biāo)導(dǎo)向、問題導(dǎo)向和結(jié)果導(dǎo)向，合理規(guī)劃抽水蓄能標(biāo)準(zhǔn)體系布局，科學(xué)確定標(biāo)準(zhǔn)體系的范圍、邊界和標(biāo)準(zhǔn)層級。

二是創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)、急需先行。以抽水蓄能領(lǐng)域科技創(chuàng)新為動(dòng)力，推進(jìn)科技研發(fā)、標(biāo)準(zhǔn)研制一體化發(fā)展，提升標(biāo)準(zhǔn)水平。同時(shí)，圍繞抽水蓄能建設(shè)和發(fā)展中的突出問題，加快推進(jìn)一批重要標(biāo)準(zhǔn)研制。

三是協(xié)同推進(jìn)、協(xié)調(diào)一致。加強(qiáng)抽水蓄能領(lǐng)域國家標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)和企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)之間的統(tǒng)籌銜接和協(xié)調(diào)，在能源領(lǐng)域新型標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)的框架下推進(jìn)抽水蓄能標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)。同時(shí)也要堅(jiān)持與國際接軌，統(tǒng)籌“引進(jìn)來”與“走出去”，提升我國抽水蓄能標(biāo)準(zhǔn)與國際標(biāo)準(zhǔn)的一致性程度。

四是注重層次、合理劃分。緊密圍繞抽水蓄能電站全生命周期需求，按照專業(yè)的同一性構(gòu)建標(biāo)準(zhǔn)體系，同時(shí)注重各層級和類別之間的范圍和邊界的合理確定。

3.2 標(biāo)準(zhǔn)體系構(gòu)建目標(biāo)

抽水蓄能標(biāo)準(zhǔn)體系構(gòu)建目標(biāo)即抽水蓄能標(biāo)準(zhǔn)體系的構(gòu)建目的，目的不一樣，標(biāo)準(zhǔn)體系所涵蓋的范圍也不一樣。本文提出的抽水蓄能標(biāo)準(zhǔn)體系，其構(gòu)建目的是面向碳達(dá)峰碳中和發(fā)展目標(biāo)，緊密圍繞服務(wù)新能源為主體的新型電力系統(tǒng)建設(shè)，規(guī)范支撐和引領(lǐng)抽水蓄能行業(yè)健康安全快速發(fā)展，為抽水蓄能設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)維等各主體提供標(biāo)準(zhǔn)指引，并為政府監(jiān)管提供技術(shù)支撐。

3.3 標(biāo)準(zhǔn)體系構(gòu)建流程

本文抽水蓄能標(biāo)準(zhǔn)體系構(gòu)建流程是在確定標(biāo)準(zhǔn)體系構(gòu)建原則的前提下，明確標(biāo)準(zhǔn)體系構(gòu)建目標(biāo)和標(biāo)準(zhǔn)化對象后，系統(tǒng)梳理抽水蓄能現(xiàn)有相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)并進(jìn)行分析整理，從而確定標(biāo)準(zhǔn)體系的結(jié)構(gòu)和層級，具體見圖1。

3.4 標(biāo)準(zhǔn)體系框架

根據(jù)GB/T 13016-2018《標(biāo)準(zhǔn)體系構(gòu)建原則和要求》，結(jié)合抽水蓄能電站的具體特點(diǎn)，本體系框架采用由 “標(biāo)準(zhǔn)類別”“專業(yè)序列”和“標(biāo)準(zhǔn)屬性”構(gòu)成的框架結(jié)構(gòu)，具體見圖2其中，“標(biāo)準(zhǔn)類別”是按照抽水蓄能的工程規(guī)劃設(shè)計(jì)、設(shè)備、工程施工(含安裝調(diào)試與驗(yàn)收)、運(yùn)行管理等環(huán)節(jié)進(jìn)行的標(biāo)準(zhǔn)分類。“專業(yè)序列”是某一“標(biāo)準(zhǔn)類別”項(xiàng)下的有關(guān)專業(yè)劃分。如，“工程規(guī)劃設(shè)計(jì)”類別可分為:勘察、規(guī)劃、水工、機(jī)電、金屬結(jié)構(gòu)、施工組織設(shè)計(jì)、水庫移民、環(huán)保、工程造價(jià)等專業(yè)?！皹?biāo)準(zhǔn)屬性”是指通用標(biāo)準(zhǔn)、共用標(biāo)準(zhǔn)和專用標(biāo)準(zhǔn)區(qū)分。通過對我國現(xiàn)有與抽水蓄能有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的梳理發(fā)現(xiàn)，我國現(xiàn)行水電工程標(biāo)準(zhǔn)基本覆抽水蓄能電站從規(guī)劃設(shè)計(jì)、設(shè)備制造、工程施工到運(yùn)行維護(hù)全生命周期，因此大部分為通用標(biāo)準(zhǔn)或共用標(biāo)準(zhǔn)。但近年來，伴隨著抽水蓄能的快速發(fā)展，針對抽水蓄能電站特殊性制定的專用標(biāo)準(zhǔn)逐步完善，具體見表1。

表1 近年抽水蓄能現(xiàn)行專項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)匯總

4 抽水蓄能標(biāo)準(zhǔn)化工作的思考與建議

4.1 加強(qiáng)頂層設(shè)計(jì)

我國由于管理體制上原因，技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)以行業(yè)管理為主，造成條塊分割；標(biāo)準(zhǔn)主管機(jī)構(gòu)也因行業(yè)行政主管機(jī)構(gòu)的重組或分割，變更較為頻繁；不同管理機(jī)構(gòu)、不同技術(shù)主管部門、不同時(shí)期和不同人員，對技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的管理理念、建設(shè)思路等存在差異，造成標(biāo)準(zhǔn)體系的系統(tǒng)性不強(qiáng)，標(biāo)準(zhǔn)分割過細(xì)、內(nèi)容交叉或重復(fù)等問題。對標(biāo)準(zhǔn)頂層設(shè)計(jì)和框架性結(jié)構(gòu)建立的忽視，是造成標(biāo)準(zhǔn)體系“亂”的重要原因。因此，必須密切圍繞新型電力系統(tǒng)下的抽水蓄能建設(shè)與發(fā)展，結(jié)合國家標(biāo)準(zhǔn)化改革精神，針對抽水蓄能標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)，首先要著力于頂層設(shè)計(jì)，建立新型的抽水蓄能標(biāo)準(zhǔn)體系，加強(qiáng)國家標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)和企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)之間的銜接配套,并建立抽水蓄能標(biāo)準(zhǔn)體系的動(dòng)態(tài)維護(hù)工作機(jī)制。

4.2 加快關(guān)鍵標(biāo)準(zhǔn)研制

緊密結(jié)合抽水蓄能發(fā)展需求，在涉及到抽水蓄能智能化建設(shè)與運(yùn)行，高水頭、高轉(zhuǎn)速抽水蓄能機(jī)組、抽水蓄能與新能源耦合等重點(diǎn)急需領(lǐng)域，充分調(diào)動(dòng)行業(yè)力量，加大標(biāo)準(zhǔn)研究力度，盡快發(fā)揮標(biāo)準(zhǔn)在規(guī)范行業(yè)健康發(fā)展中的支撐作用。同時(shí)，加強(qiáng)重點(diǎn)標(biāo)準(zhǔn)的宣貫力度，讓標(biāo)準(zhǔn)的使用者更準(zhǔn)確的把握標(biāo)準(zhǔn)要求。

4.3 促進(jìn)抽水蓄能技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)國際化

瞄準(zhǔn)國際標(biāo)準(zhǔn)，提升中國標(biāo)準(zhǔn)國際影響力。實(shí)質(zhì)性參與抽水蓄能技術(shù)國際標(biāo)準(zhǔn)化工作，爭取牽頭或參與抽水蓄能技術(shù)國際標(biāo)準(zhǔn)研制；加強(qiáng)國際標(biāo)準(zhǔn)合作，通過雙邊、多邊合作促進(jìn)抽水蓄能技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)國際化。

4.4 培育和發(fā)展抽水蓄能團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)

注重培育和發(fā)展抽水蓄能團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)，發(fā)揮團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)快速反應(yīng)市場和創(chuàng)新需求的優(yōu)勢，增加抽水蓄能領(lǐng)域標(biāo)準(zhǔn)的有效供給。

4.5 注重人才培養(yǎng)

抽水蓄能標(biāo)準(zhǔn)化工作內(nèi)容既涉及抽水蓄能專業(yè)知識，又包含標(biāo)準(zhǔn)化管理內(nèi)容，對其工作者提出了較高要求。因此，必須重視抽水蓄能標(biāo)準(zhǔn)化人才培養(yǎng)，開展面向抽水蓄能專業(yè)技術(shù)人員和管理人員的標(biāo)準(zhǔn)化專業(yè)知識培訓(xùn)。

5 結(jié) 語

在當(dāng)前“雙碳”目標(biāo)的引導(dǎo)和大力推進(jìn)以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)發(fā)展的背景下，構(gòu)建協(xié)調(diào)統(tǒng)一的抽水蓄能技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系十分關(guān)鍵和緊迫，但又是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，是一個(gè)逐步完善的過程。因此，要處理好體系建設(shè)的動(dòng)態(tài)性和適應(yīng)性之間的關(guān)系，建立常態(tài)化、規(guī)范化的評估機(jī)制，關(guān)注新形勢、新技術(shù)，并及時(shí)發(fā)現(xiàn)新問題、新矛盾，在不斷解決問題的過程中推動(dòng)抽水蓄能技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系的不斷完善。