

我有一个研究抽水蓄能的朋友,已经好久没有见到他了,我非常怀念他。于是我们约定一起小酌,畅谈抽水蓄能的话题。
他告诉我,在他刚入职时,曾参与了新疆阜康的抽水蓄能项目现场勘察。当时,他与一位经验丰富的地质专家同行,这位专家博学多识,悉心指导他的成长。
在勘察的路上,那位专家向他推荐了一首元朝萨都剌创作的《念奴娇·登石头城次东坡韵》。多年过去了,每次他走过勘察的路上,他仍然会想起这首词。
"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
我国地域辽阔,山河万里,地形起伏不平,山地、高原和丘陵占据了陆地面积的67%,这为抽水蓄能电站的建设提供了得天独厚的条件。
根据初步普查,我国的抽水蓄能资源约为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倍以上,是世界上已建成的抽水蓄能规模总和的约10倍。
"州县的设立有时会发生变化,而山川的形态千古不变。"
——宋·郑樵
对于涉及一方面的事情,必须审视天下大势。
天下大势,取决于山川。
我国的抽水蓄能资源和山川地形分布高度契合。
——东北地区的抽水蓄能资源主要集中在长白山脉和大、小兴安岭。
——华北地区主要集中在燕山山脉、太行山脉、狼山-阴山山脉、泰山山脉和昆嵛山脉。
——西北地区主要集中在秦岭、大巴山、阿尔金山-祁连山、天山山脉、阿尔泰山脉和昆仑山脉。
——华中地区主要集中在大别山区和罗霄山脉。
——西南地区的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。
——华东地区、南方地区以及浙闽、两广等省区的抽水蓄能主要集中在浙闽丘陵和两广丘陵。云贵地区以山地为主,该地区的抽水蓄能资源也非常丰富。
——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,抽水蓄能站点资源相对较少。

抽水蓄能项目的选址需要具备良好的地形和地质条件,主要包括适中的高差(300米至700米),缺乏活动构造,以及优越的地形、岩性、水源和交通条件。
"山是地质年代,极其缓慢的浪。"
——《百度贴吧》
沿浙闽、两广沿海地区,地层相对较新,构造活动相对较弱。该地区的山地海拔一般在1000至1500米之间,丘陵地区的岩石主要由花岗岩和火山岩组成,占总体的70%以上。
东南丘陵区域具备良好的地形和地质条件,水源条件也较好,而且项目的造价在全国范围内相对较低。随着向北部、特别是西北部的地区前进,区域的构造稳定条件相对较为复杂,同时降雨量也逐渐减少,项目单位造价呈递增趋势。
总体而言,我国的抽水蓄能建设条件在华东、南方地区最为优越,其次是华中、华北和东北地区,而西南、西北地区的条件相对较一般。
02. 为什么要建设抽水蓄能?
为了应对气候变化并实现碳达峰和碳中和目标,大规模开发可再生能源,尤其是风能和太阳能资源成为必然选择。然而,风电和光伏发电都具有随机性、间歇性和波动性等特点。为了建立以高比例新能源为重要特征的新型电力系统,必须具备足够的系统灵活调节能力。
为此,我们可以采取多种主要手段,包括火电的灵活性改造、燃气电站的建设、抽水蓄能技术、新型储能技术、氢能以及需求侧响应等措施。
不同国家根据其资源条件选择了不同的技术路线。
在美国,经历了两次石油危机后,大量建设了抽水蓄能电站。随着页岩革命的兴起,天然气产量大幅增加,新增需求主要通过燃气电站满足。
德国等欧洲国家地势较为平坦,缺乏适宜建设抽水蓄能电站的地形条件,因此主要依靠燃气电站来应对调节需求。
日本在抽水蓄能技术上发展较早,目前拥有世界上水头最高的抽水蓄能电站,但由于国土面积有限,抽水蓄能站点资源几乎已经全部开发。
韩国地势相对平坦,抽水蓄能站点资源同样匮乏。目前,日韩地区主要依靠燃气电站来提供调节能力,燃气主要通过海洋运输方式供应,并且对氢能也有着较大的关注。

■ 2022年世界各国主要调峰电源比例
首先,我们需要选择适合我国情况的系统调节能力路径。我国主要依赖煤炭等化石能源资源,而石油和天然气资源相对匮乏,需要大量进口。因此,我们无法依靠燃气电站来实现能源转型。相反,我们应优先考虑火电的灵活性改造和需求侧管理。同时,我们还需要大规模建设抽水蓄能和新型储能系统,以提高系统的调节能力。
其次,我们需要选择适合我国情况的新增保供能力路径。我国经济社会仍处于快速发展阶段,为了实现两个百年奋斗目标并推动电气化发展,我们需要满足不断增长的电力需求。经过研究,"抽水蓄能+新能源"被认为是最优的低碳电源拓展方案,可以满足我国的新增需求。
我国的抽水蓄能站点资源与电力需求之间存在显著的正相关性。东南地区是我国经济最发达、电力需求最旺盛的地区,而恰好该地区拥有浙闽、两广和云贵等地的优质抽水蓄能站点资源,这些地区的站点资源犹如恒河沙数,具备独特的地理优势。京津冀鲁等经济重要区域则受到燕山和太行山的屏障,山东丘陵地区成为其核心,这些地区也拥有丰富的优质抽水蓄能站点资源,为电力系统建设提供了坚实的支持,为新能源发展提供了灵活的调节能力。
03. 东北地区
东北地区包括黑龙江、吉林、辽宁和内蒙古东部地区。
就整体而言,东北地区属于湿润半湿润地区,水资源并不是抽水蓄能选址的制约因素。在确定抽水蓄能站点布局时,主要考虑的要素是山脉。
山脉在抽水蓄能中扮演着重要的角色,可以说是地形的根基。
先天条件的不足很难在后期进行弥补。
东北地区的山脉主要包括长白山山脉、大兴安岭和小兴安岭。

■ 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。在该山脉中,抽水蓄能项目主要分布在黑龙江省的哈尔滨、牡丹江、七台河和双鸭山,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、营口和大连等地。
大兴安岭呈西南-东北走向,内蒙古的呼伦贝尔、兴安盟、通辽、赤峰和锡林郭勒等地具备适合抽水蓄能建设的地形条件。小兴安岭呈西北-东南走向,伊春和鹤岗的站点资源也相对丰富。
此外,辽宁省还有部分项目位于燕山山脉的余脉,如朝阳和葫芦岛等地。
东北地区拥有丰富的煤炭、新能源和抽水蓄能站点资源,具备建设大型风光水火储清洁能源基地的条件,可以为华北地区提供可靠的电力供应。
04. 华北地区
华北地区地形优越,拥有多个主要山脉,包括太行山脉、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)。
华北地区主要处于温带季风气候,年降水量一般在400~1000毫米左右。

■ 华北区域主要山脉示意图
在华北地区,除了内蒙古西部地区的降水量少于400毫米,属于半干旱地区,抽水蓄能项目需要同时考虑山脉和水资源因素。这些项目主要分布在阴山山脉的巴彦淖尔、包头、呼和浩特等地。
除了内蒙古西部地区外,选取抽水蓄能站点主要考虑的因素是山脉。
燕山山脉在河北地区具有重要地位,被视为河北的屏障。
河北北部的项目主要分布在燕山山脉的承德市、张家口市、秦皇岛和唐山市等地;南部的项目主要分布在太行山脉沿线的保定、石家庄、邢台和邯郸等地。
北京的项目分布在太行山脉的房山区和燕山山脉的昌平区。
天津的项目分布在燕山山脉的蓟州区。
山西的地势非常坚固。东部有太行山作为屏障,西部有黄河作为护卫。北部有大漠和阴山作为外部阻隔,而勾注和雁门则构成内部的险要。南部有首阳、底柱、析城、王屋等山脉,沿河而错峙,此外还有孟津和潼关等重要门户。
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,还有大同、朔州位于恒山山脉北侧,太原、吕梁、临汾位于吕梁山脉,以及运城附近的中条山等地,这些地区都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》
山东与京师(指北京)之间地势错综复杂。在地形上,不及险阻的雍、梁;在领土范围上,不及广袤的荆、扬。
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。
华北地区拥有丰富的抽水蓄能资源,主要用于区域电力供应的保障、增强新能源消纳能力以及接受外部输电的安全保障。
05. 华中地区
华中地区主要包括河南、湖北、湖南和江西等地。

■ 华中区域主要山脉示意图
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,以及桐柏山附近的驻马店、信阳等地。
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,以及武夷山附近的上饶等地。
华中地区的各省抽水蓄能资源分布相对均匀,主要用于服务本省的电力供应保障、增强新能源消纳能力以及接受区外输电的安全保障。
06. 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、福建和台湾等地。该地区的主要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。

■ 华东区域主要山脉示意图
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。
浙江地区南临闽越,北辅陪都,东御岛夷,西走饶、歙,拥有丰富的鱼、盐、粟、帛等财赋资源。
浙江地区号称"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、湖州等地也具备良好的抽水蓄能站点资源。
福建省拥有"八山一水一分田"的优越条件,与浙江类似,拥有丰富的抽水蓄能站点资源。福州市、厦门市、莆田市、三明市、泉州市、漳州市、南平市、龙岩市、宁德市等位于武夷山以东的浙闽丘陵地带都具备良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中央山脉地区。
华东地区的抽水蓄能资源分布不均,浙江、福建、安徽地区资源条件较好,而江苏、上海地区资源相对稀缺,因此需要加强区域间的互济。华东地区的抽水蓄能主要用于服务区域内的电力供应保障、增强新能源消纳能力,以及接受区外输电的安全保障。
07. 南方地区
南方地区主要包括广东、广西、云南、贵州、海南等地。这些地区在抽水蓄能方面具有良好的资源条件。

■ 南方山脉主要区域示意图
广东地区位于南方服最为完固的地区之一。广西地区则不应被忽视其在天下事务中的作用。
古人说过,与闽、浙相比,广东更胜一筹;而在广东地区,粤东又比粤西更具优势。为什么呢?因为出行之路更为便捷,而且湖南的险地与我们共享。
广东和广西位于两广丘陵地带,地形条件、水源条件和岩石条件都十分优越。尽管个别地市地势较为平坦,但广东的广州、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,以及广西的南宁、柳州、桂林、梧州、防城港、钦州、贵港、玉林、百色、贺州、河池、来宾、崇左等地都具备良好的抽水蓄能资源条件。
云贵高原大多是山地地形,因此抽水蓄能站点资源也非常丰富。
云南地处辽阔的地域,既适宜耕种又适合牧养,丰富的鱼盐资源使其在南方服中居领先地位。
云南省属亚热带和热带高原季风气候,地势西北高、东南低,水源丰富,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、怒江等地都存在良好的抽水蓄能资源条件。
贵州被誉为"天无三日晴,地无三尺平",这两个条件都有利于抽水蓄能站点的选择。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为有利。
海南的抽水蓄能项目主要集中在靠近五指山脉的三亚以及琼中等地。
南方地区各省的抽水蓄能资源条件均较好,主要用于服务各省内的电力供应保障、增强新能源消纳能力,以及接受区外输电的安全保障。
08. 西南地区
本文中的西南地区主要指四川、重庆、西藏三地。虽然四川不是一个仅仅坐守而无所作为的地方。以四川为根据地,可以争夺天下,足以成为王者;次之,也足以称霸一方。然而,如果依赖于其险地而仅仅坐守不动,必将导致灭亡。

■ 西南地区主要山脉分布示意图
根据《读史方舆纪要》所述,四川地区被群山环绕,被誉为天府。其抽水蓄能项目主要分布在山地和盆地交界处,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等地。
重庆市的抽水蓄能项目主要分布在巫山山脉沿线区域。
西藏地处高原地带,地形起伏变化明显,具备良好的地形条件,水资源相对丰富。拉萨、日喀则、昌都、林芝、山南、那曲、阿里等地都具备抽水蓄能站点的资源条件。
西南地区拥有丰富的常规水电、新能源和抽水蓄能站点资源。抽水蓄能和水电可以成为新能源基地的重要电源,具备建设大型流域水风光一体化清洁能源基地的条件,能够为华东、华中和南方地区提供电力供应。
09. 西北地区
西北地区主要包括陕西、甘肃、青海、宁夏、新疆。根据《读史方舆纪要》所述,陕西地处天下之上游,具有制约天下命运的重要地位。

■ 西北地区主要山脉分布示意图
《史记》中田肯称秦为形胜之国。秦地带有河流和山脉环绕,与周边隔绝千里,兵力强大。秦国地势优越,如同居高屋之上,掌控江水。
陕西大体可分为三个区域,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、汉中地区具有良好的资源条件。关中地形相对平缓,渭南、宝鸡地区具备抽水蓄能的条件。陕北地区的建设条件相对较差。
宁夏的抽水蓄能建设条件一般,主要分布在黄河两岸的中卫和吴忠地区。
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相对集中。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。
西北地区拥有丰富的新能源资源,但由于地形和水资源的限制,抽水蓄能站点资源受到一定制约。可以根据实际情况灵活选择抽水蓄能站点,并结合火电的建设,具备布局和建设大型风光火储清洁能源基地的条件,可为华北、华中、华东和南方地区提供电力供应。

