在“双碳”目标引领下，我国光伏发电装机已历史性超过煤电装机。光伏发电、风电等新能源大规模发展使电力系统的运行机理发生重大变化，电力电量平衡与系统惯量支撑等压力持续攀升。截至7月底，我国水电装机容量为4.6亿千瓦，约占总装机容量的11.2%。水电在调节、顶峰以及提供系统惯量等方面具有优势，可通过转型升级更好为新型电力系统建设提供支撑。
水电功能定位转型升级是电力系统的现实需求
新形势下，新能源发电的强波动、低可靠容量特征以及低惯量、弱支撑的技术属性使得电力系统在平衡与稳定方面的问题日益突出。在平衡方面，长周期平衡、日内调节、晚尖峰时段电力顶峰是系统平衡的三个关键点，同时要重视极端天气下的电力电量保障能力。在稳定方面，未来相当长时间内，电力系统仍将维持以交流电为基础的技术形态。当前，电力系统稳定基础削弱、调节能力弱化，频率电压控制与惯量支撑压力增大，需推动各类并网主体满足系统技术要求。
水电是新型电力系统构建的重要支撑资源，不仅可提供可观的清洁电量，还在灵活调节、电力顶峰、系统支撑等方面具有发展潜力。通过运行方式优化、装备与系统技术创新，可充分利用水工资源，进一步拓展水电功能。
当前，水电发展面临四个方面的挑战。一是水电规划落地实施的统筹推进能力有待加强。存量水电改造升级工程工期较长，相关规划、规程仍需完善。二是水电投资激励的政策支撑与成本疏导机制有待完善。现有水电在规划阶段多以“电量寻优”为目标，主要通过电量电价来获取收益。随着功能定位调整，若价格、容量补偿等政策缺位，初始投资与改造成本难以有效疏导。三是流域水电跨主体协同治理机制有待健全。部分流域内梯级电站的运营主体较为分散，联合调度难度大，降低了水能利用率和长周期调节能力。四是复杂工况下水电运行保障与效能管控能力有待提高。机组如果长期在非高效区运行，发电耗水率会增加，发电量损失大，主、辅设备易出现故障，检修投入会增加。
常规水电与抽水蓄能均需向承担多元功能转型
常规水电需以电力系统需要为导向，向具备多重功能转型，提供清洁电量、深度与快速调节能力、电力顶峰能力。
对于存量机组，开展宽负荷运行改造，实现机组在30%～100%负荷区间的稳定高效运行；因地制宜推进扩机与混合抽水蓄能改造，提升基础发电与调节能力，增强极端天气、特殊工况下的顶峰保供能力；提升机组在低负荷、调相以及频繁切换工况等复杂情况下的运行稳定性与涉网性能，强化对系统频率、电压的动态支撑能力。
对于新建机组，严格落实全负荷调节能力，实现机组0～100%有功调节且支持长期低负荷运行；推动调相功能标配化，使其具备长时间空载/压水调相、秒级切换至发电工况的技术条件；推动频率快速响应、无功灵活调节、惯量支撑、暂态稳定控制等涉网指标纳入项目实施全流程。
抽水蓄能要向全时在网提供灵活调节、系统支撑、电力顶峰能力升级，通过技术改造进一步增强对新型电力系统的支撑能力。对于新建机组，加强规划阶段的涉网指标要求，推动机组具备全工况有功无功调节、快速频率响应、持久调相及惯量支撑等能力；因地制宜推广高端装备技术应用；构建“物理+电力电子”协同调节体系，推动抽水蓄能与构网型储能、新能源场站协同调控。
推动技术、标准、工程、政策多维度协同发力
国家层面可推动水电本体装备、技术路线、系统集成技术攻关，形成适应水电定位演进的全链条技术图谱。加强高端装备技术攻关，开展灵活“抽发耦合”运行等新技术路线攻关，突破流域梯级水电多功能协同调度等集成技术，结合新的技术路线组织专家队伍逐站普查，摸清水电可改、可扩、新建资源潜力。
面向水电装备制造、工程建设、生产运行全专业，建立健全适应新型电力系统要求的水电定位标准体系。优化设计水电机组关键部件、系统与控制策略，提高出厂装备的支撑性、调节性指标，推动相关技术要求纳入改造与新建工程全过程管理，构建以宽负荷调节、全时在网运行、主动支撑系统为主要特征的运行模式，制定典型场景下水电功能定位指导目录。
加大存量水电改造升级力度，确保水电投产及时衔接近中期新型电力系统发展需求。逐厂科学论证并有序推进常规水电扩建和增容工程，适时推动老旧机组更新，加大水电机组宽负荷改造、灵活性改造，因地制宜推进混合抽水蓄能改造，加强调相功能改造，保持常态化旋转并网，及时提供电压与惯量稳定支撑。
健全水电价值评估体系，形成引导水电复合功能挖掘的一揽子政策指引。加快构建电量电价与容量电价相结合的水电电价体系，转变传统以发电量为重点的投资收益模式，引导水电更好发挥容量保障与调节支撑作用，完善水电参与中长期市场、现货市场、辅助服务市场等的交易机制，发挥市场引导作用，拓展水电收益渠道。
（作者：吴聪 刘俊，单位：国网能源研究院有限公司）
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