2023水电发展的挑战与机遇.docx

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1、水电的角色转变挑战和机遇2023目录数据图、表格、引述资料5缩略语7报告要点8.引言10水电行业现状112.1 水电技术Il2.2 水电服务与价值132.3 开发潜力142.4 开发现状172.5 成本及投资趋势20当前的挑战与机遇253.1 老化的发电机组253.2 变革的电力系统303.3 投资需求33离面向未来的水电364.1 可持续性364.2 创新与灵活性394.3 监管与市场444.4 合作47参考文献49附录A图表中所示的国家、区域和地区列表55附录B区域数据57非洲57亚洲60中美洲和加勒比地区63欧亚大陆66欧洲69中东72北美洲75大洋洲78南美洲81数据图图1典型的调节式

2、水电站12图2按区域列出的储能潜力Id图32000年-2021年各年水电装机容量17图42021年各地区水电装机容量18图52000年-2019年全球水电发电量19图62022年-2037年已被列入开发计划（纳入规划）的水电项目20图72010年-2021年全球水电项目加权平均装机成本21图82010年-2021年全球规模以上可再生发电加权平均平准化度电成本22图9按技术列出的2013年-2018年可再生能源年度资金投入23图102013年-2018年水电行业年度资金投入2Q图11按投产年份统计的全球水电装机容量2d图12按地区统计的水电机组年龄明细27图13有必要在2050年前新增的水电装机

3、容量29图142001年-2020年可再生能源与非可再生能源净新增容量对比30图152020年美国加利福尼亚州春季日负荷曲线图31图16不同运行情景对混流式水轮机的损伤影响32图B.12000年-2021年非洲水电装机容量和发电量57图B.22021年非洲水电装机容量58图B.32022年-2037年非洲列入开发计划的水电项目58图B.4按投产年份统计的非洲水电装机容量59图B.52000年-2021年亚洲水电装机容量和发电量0图B.62021年亚洲水电装机容量1图B.72022年-2037年亚洲列入开发计划的水电项目1图B.8按投产年份统计的亚洲水电装机容量2图B.92000年-2021年中

4、美洲和加勒比地区水电装机容量和发电量3图B.102021年中美洲和加勒比地区水电装机容量OQ图B.112022年-2037年中美洲和加勒比地区列入开发计划的水电项目OQ图B.12按投产年份统计的中美洲和加勒比地区水电装机容量65图B.132000年202l年欧亚大陆水电装机容量和发电量Od图B.142021年欧亚大陆水电装机容量07图B.152022年-2037年欧亚大陆列入开发计划的水电项目07图B.16按投产年份统计的欧亚大陆水电装机容量8图B.172000年-2021年欧洲水电装机容量和发电量9图B.182021年欧洲水电装机容量70图B.192022年-2037年欧洲列入开发计划的水电

5、项目70图B.20按投产年份统计的欧洲水电装机容量71图B.212000年-2021年中东水电装机容量和发电量72图B.222021年中东水电装机容量73图B.232022年-2037年中东列入开发计划的水电项目73图B.24按投产年份统计的中东水电装机容量7Q图B.252000年-2021年北美洲水电装机容量和发电量75图B.262021年北美洲水电装机容量7图B.272022年-2037年北美洲列入开发计划的水电项目7图B.28按投产年份统计的北美洲水电装机容量77图B.292000年-2021年大洋洲水电装机容量和发电量78图B.302021年大洋洲水电装机容量79图B.312022年-

6、2037年大洋洲列入开发计划的水电项目79图B.32按投产年份统计的大洋洲水电装机容量80图B.332000年-2021年南美洲水电装机容量和发电量81图B.342021年南美洲水电装机容量82图B.352022年-2037年南美洲列入开发计划的水电项目82图B.36按投产年份统计的南美洲水电装机容量83表格表1水电站可提供的电力相关服务13表2全球水电开发潜力IQ表3部分水电站设施设备的使用寿命28引述资料引述资料1水电+电池”发电项目示例Q3引述资料2国际可再生能源署电力储能评估框架Qd缩略语摄氏度PSH抽水蓄能BEP最佳效率点PWh拍瓦时GW吉瓦TWh太瓦时IDB泛美开发银行USD美元I

7、HA国际水电协会WETO世界能源转型展望IFPSH国际抽水蓄能论坛IRENA国际可再生能源署KWh千瓦时LCOE平准化度电成本MW兆瓦O&M运行和维护报告要点水电现已成为最主要的可再生电力来源，也是全球能源系统的重要组成部分。尽管尚未开发的水电资源潜力巨大，但在开发过程中必须遵循严格且透明的可持续性准则，以真正实现水电的可持续开发。IRENA的“1.5（情景”表明，如果全球要完全脱碳并实现巴黎协定所述气候目标，至J2050年,包括抽水蓄能在内的水电装机容量需要增加一倍以上。为此，水电年度投资需要增长大约五倍。然而，由于水电项目引资困难，政府及决策者需要创造一个有利于吸引投资的营商环境。大多数水

8、电开发潜力都集中在发展中国家。金融机构需要与政府通力合作,化解、排除当地的风险与限制，找到推进合作的共同基础，继而为这些国家与地区输送急需的资金。水电具有很高的价值，因其不仅能实现灵活的电力生产，还能提供电网辅助等服务，同时有助于改善水资源管理，提升社会经济效益。然而,这些价值并非总能被现有市场所认可。监管框架与市场应充分考虑到所有的水电服务,以减少收益补偿与基础设施建设失调的情况。为吸引所需的近1,OoO亿美元投资，需要有支持现代化水电运行、并合理重视各种水电服务的价值的市场。大多数水电资产都是几十年前开发建设的,其运行条件与今日已有所不同“电力行业的变化及当前趋势要求我们既要承认水电的价值

9、，也要重新思考其未来的作用。整合波动性电源（如太阳能发电和风电）的需求与日俱增，电网灵活性、调峰服务以及改变水电站运行与维护方式的需求也会随之增加。报告要点全球水电设施日益老化，亟需整修改造。此类需求为根据当前电力系统的需求引进新技术、推进水电站现代化提供了机会。虽然水电易受气候风险影响，但做好充分规划的项目也能具备充分的适应力。考虑到口渐严峻的气候风险，必须对现有水电站进行评估并在必要时进行改造，且需要在新建项目的设计中充分考虑这些风险。为充分认识水电的价值，加快水电的开发，政策制定者可以采取以下关键措施：创造利于水电招商引资的营商环境。 制定并实施相应政策，培育市场，确保水电在电网灵活性及

10、辅助服务方面的价值能够得到充分认可。 构建市场框架，鼓励市场不成熟国家的水电更广泛地参与电量与容量交易市场（包括按分钟结算的市场兀 制定激励措施及财政支持架构，推动新型水电技术的开发与测试（包括改造与新建项目）。 实施相互协调配合的激励措施，简化监管，加快水电开发。 以稳健的可行性研究为支撑，遵循严格的可持续性准则，规划一批可持续的、具备融资吸引力的项目。 将统筹规划的概念纳入长期发展战略，在保障能源供应的同时，充分考虑气候风险、储能需求以及水资源管理。IRENA的水电合作框架（COIICIborQtiVeFrameworkonHydropower）旨在提高人们对当前水电发展障碍的认识，促进各

11、方开展对话、分享最佳实践，并最终实现能源转型所需的新增水电装机的开发。Ol引言一个多世纪以来，水电创造当地就业机会，提供经济且可靠的清洁电力,为全球发展做出了诸多贡献。水电是全世界电力系统中非常重要的组成部分,也是坡大的可再生电力来源。它通过提供调峰及灵活性服务，提高了太阳能、风能等波动性可再生电源的渗透率。抽水蓄能(PUmPedstor-agehydropower,PSH)是单一最大的储能方式，占世界电力储能容量的95%(DOE,2020)0除电力外，水电还提供其他服务，包括存储饮用水与灌溉用水、增强对洪水与干旱的抵御能力、以及创造娱乐机会等服务。然而，尽管水电是最成熟的可再生能源技术，它也

12、面临着诸多挑战。这些挑战包括：确保可持续性与气候适应能力；解决设施老化问题与新增投资需求;在运维方面适应现代电力系统的要求；更新市场结构和商业模式，让水电在发电以外提供的所有服务得到认可与补偿。克服这些挑战的关键在于进行现代化改造，运用最新的先进技术，同时保障社会与环境的可持续性。由于波动性可再生能源的渗透率日益提升，且水电站越来越多地被要求在超出其最初设计的外部条件下运行，市场与商业模式必须要适应并适当补偿水电在电力生产之外提供的全套服务。本文件参照IRENA水电合作框架，面向政策制定者及水电行业从业者编制。本文件简要介绍了水电行业的现状，并就如何最大限度发挥和实现水电潜力提出设想。本文件并

13、非要对水电技术进行全面评估。02水电行业现状根据IRENA最新发布的世界能源转型展望，水电将在控制全球温升15C的目标达成过程中以及为电力系统提供电力、灵活性和可靠支持方面发挥关键作用（IRENA,2022。）。然而，为了实现这一目标，特别是考虑到由于终端用户脱碳导致的清洁电力需求的预期增长及相应加速的水电机组的老化（见第3.1节），水电的开发速度将需要大幅提高。2.1水电技术水电是一种成熟的可再生能源技术，一百多年以来一宜都被用于低碳电产。力生它一般可分为三种主要的子类型：常规水电站调节式：这是最常见的一种水电站，利用水坝将水拦蓄在水库中。如图1所示，水可以被储存并用于各种用途，但主要是流入

14、水轮机带动发电机运行并产生电力。径流式：此类水电站将水直接从河流引入压力钢管，使水轮机旋转。因此,它蓄水能力较少亦或没有。抽水蓄能电站（PUrnPedStOragehydrc）POWer,PSH）：此类水电站将不同图1典型的调节式水电站高程的水存蓄在下水库与上水库之中。在高电力需求期间，将水通过可逆式水泵水轮机从上水库释放到下水库来发电。在低电力需求期间，进行反向操作，即将下水库的水泵送至上水库。抽水蓄能电站可以是开放或闭环系统。开放系统（混合式抽水蓄能）使用天然水源作为其下水库，闭环系统（纯抽水蓄能）则不使用天然水源。虽然上、下水库都不是在河流或河道中修建的，但一般来说，闭环系统给环境带来的影响更小。抽水蓄能电站可以作为未来电力系统中的一种弹性储能方式发挥关键作用，提高风能、太阳能等波动性可再生能源发电的渗透率。常规及抽水蓄能电站都在本报告探讨之列。2.2 水电服务与价值水电是一种低碳可再生电源，但其优势并不仅限于发电。实际上，在能源转型、气候变化等大背景下，水电站所提供的许多其他服务也变得越来越重要。如表1所列，水电站能够为电网提供包括调峰及辅助服务在内的非常广泛的服务,而且与其他一些可再生能源相比，还具有更高的容量系数。此外，水电还可以提供防洪、灌溉、供水、废水治理等水利服务。最后，水库区还可以通过配置划船水道、沙滩区、野餐区、步道系统等设施提供娱乐价值。表1水电站可提供的