太陽能超級大國面臨的儲能挑戰
2020年12月，習近平宣布中國將在2030年前建置1,200吉瓦的風電與太陽能發電容量，當時這個目標看來雄心勃勃。然而，中國在2024年7月就達成目標，比原定時程提早六年。截至2025年底，風電與太陽能總裝置容量已飆升至1,840吉瓦以上，占全國發電總裝置容量的47.3%。這波擴張看不出有放緩跡象。光是2025年1月至5月，中國就新增198吉瓦太陽能與46吉瓦風電。單看5月，中國新增93吉瓦太陽能與26吉瓦風電；能源分析師勞里・米利維爾塔指出，視實際條件而定，這些新增容量的發電量可與波蘭、瑞典或阿拉伯聯合大公國相當。
這種爆發式成長帶來一個意料之外的問題：再生能源只會在有陽光、起風時產生，不見得是在民眾需要電力的時候。2025年，全球各國通報的棄電量創下紀錄；當電網無法消納過剩電力時，便只能將其棄置。巴西棄置了20%的太陽能發電量，德國、法國與荷蘭合計削減了3.9太瓦時的再生能源發電。中國如今面臨的核心挑戰，是在需要電力時儲存能源，而不只是繼續增加發電量。
2025年，電池儲能產業較2024年成長75%，但即使如此快速擴張，仍趕不上所需規模。化學電池擅長短期頻率調節，但若要擴大至多小時儲能，便會面臨電池劣化與供應鏈限制。解方是一項老技術以全新規模投入運用：抽蓄水力發電。這類設施就像巨型電池，使用年限可達70至100年，維護成本低於化學電池，也不需要稀土礦物。
抽蓄水力如何運作：以重力作為電池
抽蓄水力發電的原理仰賴基本物理定律。數千噸重的水蓄存在高處的上水庫，以重力位能形式儲存能量。放水時，水流通過連接發電機的渦輪機，將位能轉換回電力。傳統水力發電水壩仰賴河川流量，抽蓄系統則會反覆使用同一批水，形成封閉循環，不受季節降雨影響，能持續運作。
在用電需求低或再生能源發電量高時，這些電廠會利用多餘電力，將水從下水庫抽至上水庫。尖峰用電時，水再向下流經渦輪機，按需發電。這種以重力為基礎的簡易儲能系統，目前提供全球逾90%的長時儲能。
現代電廠愈來愈常採用變速電動發電機組，讓營運業者在抽水模式下調整耗電量，而非以固定功率運轉。這種彈性有助於提供更完善的電網穩定服務。這項技術擅長吸收大量剩餘電力，並在數小時甚至數天後釋出，因此非常適合平衡風電與太陽能發電的間歇性。鋰離子電池雖主導短期儲能市場，但若要擴大規模以支應數小時的放電需求，成本仍高，且頻繁充放電會造成電池劣化。
中國的地形帶來天然優勢。研究指出，中國79%的抽蓄潛力位於西北與西南地區，當地山地地形形成天然高低落差，適合興建水庫。不過，工程師也開始在地勢較平坦的地區採用創新方案，證明只要有足夠的工程創意，這項技術就能適應各種地貌。
破紀錄工程改變能源版圖
中國不只是興建抽蓄電廠，更在打造史上規模最大、企圖心最強的設施。位於河北省的豐寧抽水蓄能電站於2024年8月完工，成為全球規模最大的同類設施。豐寧電站由中國國家電網公司營運，設有12部可逆式抽水蓄能機組，每部額定功率300兆瓦，總裝置容量達3.6吉瓦。這項工程於2013年6月開工，超越美國巴斯郡電站，成為全球最大抽蓄電站，如今也是穩定中國北方電網的核心設施。電站第二期採用先進的變速發電機，發電模式額定容量為330 MVA，抽水模式則為345 MVA，可精準因應電網頻率波動。
豐寧電站在裝置容量上居冠，江蘇省鎮江（句容）抽水蓄能電站則創下同類設施最高壩體紀錄。這座電站於2025年10月投運，上水庫大壩高182.3公尺，約相當於60層樓，比自由女神像還高。由於江蘇省地勢以平坦為主，這項工程尤其具挑戰性。工程師利用工地開挖出的土石料築成壩體，在自然地形沒有高低落差的侖山山谷打造人工落差。
句容電站的機組設於地下800公尺深的洞室內，配備6部可逆式機組，每部功率225兆瓦，總裝置容量為1.35吉瓦。上水庫蓄水量為1,707萬立方公尺，系統抽水時每年耗電約18億度，放水發電則可產生13.5億度電。國網鎮江供電公司發展部主任王晨輝表示，電站可提供約270萬千瓦的雙向調節能力，在工業重鎮長三角地區用電尖峰時為電網紓壓。官方預估，電站每年可減少約14萬噸煤炭消耗，並減少約34.9萬噸二氧化碳排放，可供約36萬戶家庭用電。
全面投運後，電站可提供約270萬千瓦的雙向調節能力，在用電尖峰時為電網紓壓。
除了獨立儲能設施，中國也正開發結合傳統水力發電與抽蓄技術的複合式電廠。位於川西、海拔9,842英尺的兩河口工程坐落在青藏高原，是全球規模最大的複合式系統。這座設施將一座3,000兆瓦的傳統水力電廠，與新增的1,200兆瓦抽蓄設施結合，形成總容量4.2吉瓦的複合式電廠。工程以牙根一級水電站作為下水庫，打造大型「水電池」。位於山體地表下1,640英尺的地下廠房已完成開挖，下水庫目前正進行混凝土澆置。
安徽省的績溪抽水蓄能電站自2021年起運轉，成為中國東部的「超級電力銀行」。電站容量為180萬千瓦，已應對106次電網緊急調度，啟動成功率達100%。截至2024年，電站發電量達24.79億度，同時每年減少約21.6萬公噸煤炭消耗、減少47.5萬公噸二氧化碳排放。電站2024年產值達16.84億元人民幣，為地方經濟發展帶來重大貢獻，並獲列為全國水土保持示範工程。
地理創新：從山區延伸至海岸
傳統抽蓄開發多集中在山區，利用天然山谷作為上下水庫。在中國，西北與西南地區占全國總儲能潛力的79%，其中青海省就占總量的32%。這些地區具備高效率發電所需的陡峭高低落差。利用地理資訊系統與數值高程模型進行的研究，已找出532座可增建上水庫的大型既有水庫，理論潛力達9,671吉瓦時。可實際開發的潛力為8,717吉瓦時，約為中國目前已規劃與預留抽蓄容量的1.74倍。
然而，中國的能源需求主要集中在東部沿海省份，當地地勢平坦，過去讓儲能設施開發面臨阻礙。江蘇句容工程的成功顯示，即使地形條件不利，大型抽蓄電站仍能運作。透過打造人工高低落差並興建地下廠房，工程師如今可以在主要用電中心附近部署儲能設施，不必再從偏遠山區長途輸電。
展望未來，研究人員正探索在中國漫長海岸線發展海水抽蓄儲能。這種方式以海洋作為下水庫，不需淡水，也不會與農業或民生用水競爭。近期一項研究找出約2萬處具開發潛力的沿海場址，總儲能容量達4,379吉瓦時。其中87處的建造成本接近傳統淡水系統，每千瓦約949歐元；若利用天然沿岸窪地，便可減少開挖需求，尤其有利於降低成本。這項技術可能成為沿海省份整合離岸風電的關鍵，為協調儲能與再生能源發展提供可擴展的架構。
建設速度與品質管控
中國的開發速度遠勝全球競爭者。截至2023年5月，中國抽蓄裝置容量為50吉瓦，占全球總量的30%。截至2025年8月，裝置容量已達62.365吉瓦，提前達成「十四五」規劃目標。目前中國有89吉瓦的抽蓄容量正在建設中，開發商另申請核准276吉瓦。中國目標在2035年前達到400吉瓦，屆時抽蓄水力發電將成為國家長時儲能系統的基礎。
這波加速發展仰賴先進工程技術與工業化施工方法。在湖南省平江工程，工程師採用名為「天岳號」的變徑隧道掘進機，以50度角開挖一條長1,338公尺的斜井。這部首創機型在上坡掘進時，可將開挖直徑從6.5公尺調整至8公尺，並以三重抓持式液壓互鎖系統防止打滑。機身長87公尺，重900公噸。製造商中國鐵建重工形容，三重抓持系統打造出「防滑三角矩陣」，讓機器固定在井壁上安全向上推進；機器每前進1.5公尺，便交替使用中部與後部抓持器，維持連續反推力。這些創新讓工程得以加快進度，有些機組從開始安裝到投入服務僅需18個月。
然而，快速推進也暴露出品質管控方面的挑戰。2025年底，福建省永安抽水蓄能電站這項造價75億元人民幣（10.6億美元）的重點工程，因下水庫施工被揭露有「嚴重品質缺陷」而捲入爭議。國家能源局已針對工地疑似使用不合格材料、施工草率等指控展開調查。這項工程是2021年至2025年國家五年規劃的重點項目。承包商母公司中國電力建設集團成立專案調查組，並承諾依法依規處理問題。這起事件凸顯中國加速興建儲能設施之際，施工速度與工程品質之間的拉鋸。
全球長時儲能競賽
中國的建設熱潮是全球抽蓄發展復甦的一環。國際水力發電協會指出，全球開發商正推動新增570吉瓦抽蓄容量，其中約40%在中國。協會執行長艾迪・里奇強調，再生能源棄電量創紀錄，是一項警訊：發電容量必須搭配儲能設施。
2025年我們看到的棄電量創下紀錄，這是明確的警訊。全球正迅速建置潔淨能源發電設施，但也必須以同樣速度建置所需基礎設施，才能使用或儲存這些能源。
里奇補充說：「如果我們認真看待能源安全、能源自主與韌性，就必須把抽蓄視為能源系統的骨幹，而非事後才想到的配套。」
其他國家的進度較慢，原因在於法規與許可程序的障礙。在歐洲，德國300兆瓦的里德爾工程歷經十多年規劃後才獲准；奧地利的林貝格三號電站則在進行四年密集地下工程後，於2025年9月投運。美國有超過90項工程正在開發，包括華盛頓州1,200兆瓦的戈爾代爾電站，但許可程序受1980年代制定的法律規範，多數工程至少十年後才可能投入運轉。
英國計畫在2030年代中期前建置10吉瓦抽蓄容量，其中包括位於蘇格蘭高地、容量1,800兆瓦的厄巴工程。這些開發案旨在吸收過剩風電，取代成本高昂的燃氣尖峰電廠。在中東，杜拜電力暨水務局已開始在250兆瓦的哈塔電站試運轉，這是波斯灣地區首座同類電廠。電站設有蓄水量530萬立方公尺的上水庫大壩，廠房則位於地下60公尺，將為杜拜「2050淨零碳排策略」提供支援。
印度正推動大型工程，以配合迅速擴張的太陽能與風電。安得拉邦1,800兆瓦的甘迪科塔工程將採用安德里茨供應的可逆式抽水渦輪機；格林科的皮納普拉姆複合式電廠則整合1,000兆瓦太陽能、550兆瓦風電，以及1,200兆瓦封閉式抽蓄設施，是印度首座再生能源與儲能共址電廠。澳洲的開發案包括「雪山二期」，將透過水庫間的隧道工程新增2,000兆瓦容量；昆士蘭州的基德斯頓工程則將舊金礦改建為250兆瓦儲能設施。
國際水力發電協會副執行長巴勃羅・巴爾韋德對中國的進展表示讚賞。
令人振奮的是，最早發展的再生能源仍不斷創下新紀錄、支援新技術並提出新解方。水力發電產業持續創新，我們也期待帶領國際代表團前往中國，進一步了解當地最新發展。
重點摘要
- 中國提早六年超越2030年風電與太陽能目標，截至2025年底容量達1,840吉瓦；為因應發電間歇性與棄電問題，儲能需求迫切。
- 抽蓄水力發電利用多餘電力將水抽至高處，再經渦輪機放水發電；目前提供全球逾90%的長時儲能，使用年限可達70至100年。
- 河北省3.6吉瓦的豐寧電站是全球規模最大的抽蓄設施；江蘇句容電站則以182.3公尺的壩高創下同類設施紀錄，證明這項技術在平坦地區也能運作。
- 中國目前有62吉瓦抽蓄容量，另有89吉瓦正在建設中，目標在2035年前達到400吉瓦，以支援再生能源併網。
- 工程師正讓這項技術適用於不同地形，包括利用沿海窪地的實驗性海水系統，以及結合傳統水力發電與儲能的複合式電廠。
- 部分工程已出現品質管控疑慮，包括福建永安電站；相關調查指稱工程有缺陷，凸顯快速擴建的風險。
- 全球開發商正推動新增570吉瓦抽蓄容量。中國因許可程序較精簡而比西方國家建設更快，其他國家則面臨長達十年的核准程序。
