■本报记者 苏南
随着新型电力系统建设的深入推进，水电开发正面临新的发展契机。根据中国电力企业联合会《2024—2025年度全国电力供需形势分析预测报告》预计，2025年，我国水电装机容量将达4.5亿千瓦，其在新型电力系统中的作用将更加凸显。在此背景下，水电在新型电力系统中的定位是什么？今年水电发展呈现什么趋势？针对这些问题，《中国能源报》记者专访了国际大坝委员会原副主席、电建集团公司首席技术专家周建平。
■■ “十五五”初期将迎投产高峰
中国能源报：作为一位水电规划设计工程师，您觉得新型电力系统中，水电将承担哪些新角色，未来是否被风电光电所超越？
周建平：“十四五”以来，我国水电开发如期推进，常规水电累积装机容量3.8亿千瓦。主要大江大河特别是中下游干流的水电开发基本完成。黄河上游、金沙江上游，雅砻江上游和大渡河上游的水电建设有序推进，在建水电规模超2600万千瓦，“十五五”初期将迎来投产高峰。
以往水电开发的任务，以发电为主，为电力系统提供电力电量，兼顾防洪、灌溉、供水等其他综合利用，而水电站的全部收入几乎都来自电量收入。在新型电力系统中，水电的功能定位从以电量为主、兼顾容量调节，转变为以容量调节为主、支持新能源开发消纳、支撑电力系统运行安全稳定要求。因此，水电的新角色是灵活调节电源、长时规模储能设施和能源低碳转型关键抓手。
我国水能、风能、太阳能资源在时间和空间上均存在分布不均和资源错配状况，需要持续集中开发清洁能源基地，比如，“沙戈荒”清洁能源基地、流域综合能源基地，并配套建设远距离输电线路，以对接源头供给与终端负荷的电力电量平衡。流域综合能源基地建设中，水电是基础，龙头水库是关键；水能资源有限，而“风光”无限，流域综合能源基地水风光储互补开发将是优先发展方向。
2024年，我国水电、风电和光伏发电量分别为1.4万亿千瓦时、0.992万亿千瓦时和0.834万亿千瓦时。尽管近年来新能源装机容量增长迅猛，但水电依旧是我国第一大可再生能源。在未来可再生能源电力结构中仍将占据关键地位。碳中和目标下，水能、风能、太阳能三大可再生能源将各领风骚，共同构成均衡发展的格局，呈“三分天下，各占其一”的态势。
■■ 长时尺度调节
支撑电网安全稳定运行
中国能源报：相对于风电和光伏发电，水电具有可预测、可存储、可调控的优势，在新型电力系统中是怎样发挥作用的？
周建平：在可再生能源电力中，水电作为一种可预测、可存储以及可调控的能源电力，对促进加快构建新型电力系统能够发挥独特作用。正因为如此，加快新能源开发的同时，还要优先发展水电，建设龙头水库或控制性水库。
当下，水电正从单纯的电量供应者向系统调节中枢转变，这一转型过程凸显水电三大定位。首先是基荷保障。我国常规水电投产容量超3.8亿千瓦，年发电量可达1.5万亿千瓦时。部分流域还配套建设了龙头水库和控制性水库，建成了“西电东送”特高压输电线路。依托这些常规水电装机，能为电网持续稳定地提供基荷电力。
其次是储能中枢。国家能源局大坝安全监察中心注册备案大坝696座，总库容5190亿立方米。梯级水库普遍具有日调节功能，部分具有季调节、年调节，甚至多年调节能力，大江大河上的这些水电站具备形成超长周期大容量规模储能的基础条件。相较于抽蓄电站和新型储能的储能规模，储能优势显著。
最后是灵活调节。常规水电机组可以在数分钟时间内从静止状态达到满负荷运行，出力调节范围大，启动、停机和负荷调节响应速度快；负荷跟踪与频率调节精度高，具备0.1秒级的转动惯量响应、分钟级的负荷调节以及日—周—月—年长时尺度的调节能力，支撑高比例新能源电力系统的安全稳定运行以及提升抵御极端工况的能力。
中国能源报：如何理解水库超长时规模与跨尺度灵活调节？
周建平：我国大江大河自西向东延绵数千公里，河流梯级开发形成了一系列庞大的水库群体。超长时规模储能是指水电站水库能够存储大量水能，并可在相当长的时间内(如季节性或多年)释放这些能量以满足电力系统的需求。当然，水库储能的利用还需要克服水库地理位置、水位变动限制和水库综合利用的一些矛盾与制约。跨尺度灵活调节是指水电站水库能够在不同时间尺度(如小时、天、季、年)和空间尺度(如局部、区域、全国)上灵活调整其发电出力，以适应电力系统的需求变化。这种调节能力使得水电站能够在不同场景下提供灵活的电力支持。
梯级水电水库超长时规模与跨尺度灵活调节是指在水库运行管理中，通过调整水库的蓄水和放水策略，实现对水资源在长时间尺度上的优化配置和在不同时间尺度上的灵活调度。其核心在于通过科学、合理的调度策略，实现水资源的优化配置，保障水资源的可持续利用，同时提高水库对各种外部变化的适应能力。
所以，梯级水电开发具有巨大潜力。流域周边新能源资源丰富，且开发条件较好。水风光资源分布的规律性、互补性和水能资源的可测可调控的基本特性，为流域水风光一体化开发提供了坚实的基础逻辑。
中国能源报：如何发挥水库超长时大规模储能与跨尺度灵活调节的能力？还存在哪些技术难题？
周建平：首先，要重新定位水库电站功能和任务，优化配置水风光储资源、重新定义源与网的关系，创新构建源端网架拓扑结构。
其次，水电开发策略上，要力求“四维协同”，空间维度上，吸纳水电周边风电、光伏资源，利用水电送出通道，通过水风光储互补，提升可再生能源高质量电量送出；时间维度上，建立“龙头水库或控制性水库(年调节)+梯级电站(季调节、周调节)+抽蓄电站(日调节)”三级调节架构，实现能源资源高效开发与利益最大化技术维度上，要推进数字流域与数字电站建设，提升水文气象和水风光资源精准分析预测水平，发挥水储能、电化学储能和氢储能的多时间尺度的调节作用，创新发展源网协同关系、智慧调度和柔性输电技术；市场维度上，要按照电力市场化、全国统一电力市场以及新能源竞价入市政策要求，建立“电量电价+辅助服务补偿+绿证交易”的多维价值实现机制。
■■ 适度发展中小型抽蓄电站
中国能源报：对未来水电开发、梯级水库以及抽蓄建设，您有哪些建议？
周建平：第一，加快流域龙头水库开发，提升梯级水电综合利用效益；第二将常规水电增容扩机或混合式抽蓄电站列为优先发展方向，为水风光储协调发展创造基础条件；第三，针对分布式源网荷储和清洁能源基地，因地制宜开发适当规模的抽水蓄能电站。这些措施能够有效发挥梯级水电的规模储能和灵活调节独特优势，支撑电力系统运行安全稳定性和韧性，为新能源的大规模接入提供有力保障。
此外，优先支持流域水风光储多能互补协同开发。依靠水电的长时规模化储能和跨尺度灵活调节能力，促进“沙戈荒”新能源清洁能源基地建设，满足全社会不断增长的对清洁电力的需求。通过协同开发或一体化开发模式，实现水风光资源的优化配置和协调运行，提高清洁能源的整体供应能力和稳定性，推动我国能源结构向更加清洁、低碳的方向发展。
相比大型抽水蓄能电站，我国星罗棋布的水库大坝和小水电为新能源分布式开发提供了基本条件，建议借此适度发展中小型抽蓄电站。中小型抽蓄电站具有建设周期短、投资相对较小、灵活性高等优点，能更好地适应分布式新能源和局域源网荷储的发展需求，为局部电网的稳定运行提供有力支持，同时也有助于提高新能源的就地消纳能力，减少弃风、弃光现象。
与煤电机组设置容量电价一样，水电更需要容量电价支持。建议制定合理的水电站容量电价政策，激发水电开发建设和增容扩机投资热情，推动实施既有水电站升级改造和扩机增容计划，提升梯级水电的储能和调节能力，为新型电力系统的稳定运行提供更坚实的基础。