因應電網變遷的新型水力發電
中國已啟用國家電網新源江蘇句容抽水蓄能電站。這座高182.3公尺的水壩,現為全球最高的抽水蓄能水壩。電站可蓄水1,707萬立方公尺,約合170億公升,裝置容量達135萬瓩。全面投入商業運轉後,預計在發電週期中每年可發電約13.5億度。隨著中國東部用電需求屢創新高,且風電與太陽能大幅增加,這項工程也在此時啟用。
傳統河川水壩仰賴主要河道穩定的水流,抽蓄電站則像一座巨型水電池,在上、下水庫之間移動水量;電網電力過剩時,將水抽送至上水庫,用電尖峰時再放水通過渦輪機發電。這種雙向運作能將日照與風力等間歇性能源轉化為可隨時調度的可靠電力,正是江蘇這類人口密集、工業發達地區所需的服務。
新電站鄰近用電中心,距離長江三角洲不遠,並以快速反應為設計重點。營運人員可在數分鐘內調升出力,以因應供需的突然變化。工程團隊也在壩體導入新型防滲膜,並安裝超大型球閥,以提升可靠度、便利維護。這項工程展現中國如何在新增發電設施的同時,建置更多穩定電網的設備。
抽水蓄能的功能與重要性
抽水蓄能是目前應用最廣泛的電網級儲能方式。當電力過剩時,通常是在夜間或風力、日照充沛時,電站會利用多餘電力驅動水泵,將水抽送至上水庫。系統需要電力時,水再流經渦輪機發電。其往返效率通常介於70%至85%之間。這表示部分能源會在循環過程中損失,但其價值在於將電力從供給過剩時段移轉至供給吃緊時段。
中國正快速整合再生能源裝置容量,因此平衡電力供需的服務不可或缺。句容電站在同一處提供多項功能,包括削峰以降低晚間用電尖峰、調頻以維持電網穩定在50赫茲、相位控制以支援電壓,以及提供事故備轉容量。據工程營運方表示,電站可提供約270萬瓩的雙向調節容量。
選址並非偶然。江蘇連續九年最大用電負載超過1億瓩,今年夏天電網尖峰負載更達1億5,600萬瓩。在這套電力系統核心地帶設置大型儲能電站,可減少啟動尖峰燃煤機組的需求,也有助於吸收再生能源,避免電網無法全數消納而遭到限電。
182公尺工程的內部構造
句容電站高182.3公尺,約相當於60層樓。水庫蓄水量可達1,707萬立方公尺。電站裝置容量為135萬瓩,全面運轉後,典型發電年預計可發電約13.5億度。這處設施常被形容為「水能銀行」:電力充足且價格低廉時儲存能量,需求和電價較高時再供電。
工程團隊必須在高負載平原地區興建抽蓄水壩,而非偏遠深谷,並達成雄心勃勃的目標。壩體採用新型防滲土工膜,以減少滲漏並保護地下水。電站也採用中國境內尺寸最大的球閥之一,提升安全性並簡化維護作業。這些設計有助於更有效率地循環水量,並減少停機時間。
電廠設備只是整體工程的一部分。調度中心必須管理快速啟停,以及抽水與發電模式之間頻繁切換,因此需要穩健的數位控制系統、精確的水位監測,以及與區域電網營運方協調。由於上水庫的水位每天升降,工程人員加固岸線,並制定操作規範,以限制侵蝕、保護鄰近社區。
在中國整體水力發電建設中的定位
中國的水力發電布局涵蓋西南部河川上的大型電站,以及逐漸擴大的抽蓄電站網絡,後者多設於用電中心附近。金沙江上的白鶴灘水電站裝置容量達16吉瓦,並以高289公尺的拱壩蓄水;按規模計算,它是全球第二大水力發電設施,僅次於三峽大壩。白鶴灘和烏東德等工程,能沿著漫長河系提供大量低碳電力並發揮防洪作用。
抽水蓄能則扮演不同但互補的角色。它不會從河川水流中產生新的初級能源,而是將電力在數小時或數天之間移轉,並協助超高壓遠距輸電線路更平穩地運作。西南部水電或北方風電向東輸送電力時,沿海附近的抽蓄電站可吸收電力湧入,並在尖峰時段供電。這能減少再生能源遭限電,也降低城市對高成本尖峰電廠的需求。
在本輪規劃期間,中國迅速擴大抽水蓄能容量。自「十四五」規劃開始以來,電網新增抽水蓄能裝置容量超過4,453萬瓩。中國的國家氣候目標要求碳排放在2030年前達峰,並於2060年前實現碳中和。儲能是提高再生能源發電占比、同時維持供電可靠度的橋梁,而抽水蓄能仍是這項工作的支柱。
工程成果與環境取捨
技術進步讓這座抽蓄電站得以興建如此高的水壩。防滲襯層可保護壩體結構、減少水量流失;大型球閥則能承受高水頭帶來的高壓,提升安全性。施工團隊必須安排複雜的地下工程、進水隧道與調壓室施工,同時管理對附近城鎮的影響。
相較於規模極大的攔河水壩,抽水蓄能可減輕部分環境壓力。這類工程通常設於河道之外,因此不會切斷主要河川上的魚類洄游路徑。水庫規模較小,且位於較高地勢,有助於減少居民遷移。不過,每日水位升降可能對岸邊植被與野生動物造成壓力,施工也仍會干擾棲地。必須審慎設計並嚴格遵守操作規範,以減少侵蝕、控制泥沙並避免地下水污染。
中國水力發電的發展方針,已從過去興建數千座小型電廠,轉向重視品質管控。主管機關已關閉或拆除許多小型、往往違法的支流水壩,因為這些水壩危害敏感物種,也與新的生態保護紅線相牴觸。大型工程如今面臨更嚴格的環境評估,句容等工程也導入相關技術,以控制滲漏並保護周邊水資源。
區域連鎖影響與跨境工程
水力發電也是亞洲的外交議題。中國規劃在雅魯藏布江(布拉馬普特拉河上游)興建大型工程,引發下游的印度密切關注,並促使外界要求設置防護措施。新德里官員強調,對於可能改變跨境河流流量、泥沙分布或生態系的工程,必須提高透明度、分享資料並進行協商。印度也正評估在阿魯納恰爾邦興建大型水力發電設施,以提升東北部的水資源安全與電力供應。
雙方正討論及早恢復水文資料交流,並建立跨境河流合作規範。區域專家指出,考量喜馬拉雅地區的地震活動與脆弱生態,任何工程都應進行符合當地條件的風險評估。句容這類抽蓄電站通常設於河道之外,跨境風險較低;但在主要河道上興建的大型水壩,仍需要鄰國之間加強溝通。
在南亞以外,興建水壩也是歐亞各國能源安全策略的一環。塔吉克的羅貢工程規劃興建一座高335公尺的水壩,並受到有意協助中亞降低對進口燃料依賴的國際夥伴關注。這反映出一項廣泛趨勢:各國在地理條件許可之處興建大型河川水力發電設施,同時搭配抽水蓄能等儲能設備,在更多再生能源加入電力組合時維持電網穩定。
對消費者與產業的意義
對江蘇的工廠與家庭而言,增加儲能容量意味著尖峰時段缺電的情況減少,也能降低熱浪期間電網承受的壓力。抽水蓄能有助於避免風電與太陽能電廠突然遭限電,讓已投入成本生產的潔淨能源不致浪費。它也能降低對燃煤尖峰電廠的依賴,減少這類電廠高昂的運轉成本及額外污染。
電站在發電週期中預計每年可發電約13.5億度,約相當於100萬戶中國一般家庭一年的用電量。這項比較展現設備的規模,但理解抽水蓄能的關鍵在於其調節能力。抽水時消耗電力,發電時再送回大部分電力。它的價值在於用電需求暴增時維持供電,並為敏感的工業設備維持穩定電壓與頻率。
隨著中國電力市場發展,句容等電站的收入來源將不只限於銷售電力,也包括快速備轉與頻率響應等服務。隨著交通、供暖與製造業電氣化擴大,這類服務愈來愈重要。系統中的儲能設施愈多,整合更多太陽能與風電工程的成本就愈低,長期而言有利於消費者。
重點整理
- 中國啟用位於江蘇、壩高182.3公尺的抽水蓄能水壩,為全球同類型水壩中最高者。
- 電站可蓄水1,707萬立方公尺,裝置容量為135萬瓩。
- 預計在發電週期中每年可發電約13.5億度。
- 電站可為華東電網提供削峰、調頻、相位控制及快速備轉服務。
- 江蘇今年夏季尖峰負載達1億5,600萬瓩,凸顯在地儲能容量的重要性。
- 自現行「五年規劃」開始以來,中國已新增超過4,453萬瓩抽水蓄能容量。
- 抽水蓄能有助於吸收波動性風電與太陽能,並減少尖峰燃煤機組的運轉需求。
- 工程人員採用防滲襯層與超大型球閥,以符合這種高度下的安全與可靠度要求。
- 中國正拆除許多破壞生態的小型水壩,並加強審查大型工程。
- 中國與印度正討論布拉馬普特拉河流域的跨境水力發電計畫,外界呼籲提高透明度並分享資料。






