抽水蓄能電站的作用和效益

抽水蓄能電站的作用和效益摘要：本文簡(jiǎn)要介紹了抽水蓄能電站的工作原理，在電力系統(tǒng)中的作用以及相應(yīng)的靜態(tài)效益與動(dòng)態(tài)效益。關(guān)鍵詞：抽水蓄能電站；作用；靜態(tài)效益；動(dòng)態(tài)效益1前言我國(guó)的電力建設(shè)經(jīng)過幾十年的努力，已基本上達(dá)到了電量充足，限制用電的情況已大體消除的程度。但是，大部分電力系統(tǒng)的調(diào)峰能力還很差，為此，許多火電廠被迫使用中型熱力機(jī)組來調(diào)峰。如此以來，既耗費(fèi)了燃料，又損傷設(shè)備，得不償失。因此，發(fā)展既能夠提高供電質(zhì)量，又能提高電力系統(tǒng)本身經(jīng)濟(jì)性的技術(shù)就非常必要，而抽水蓄能電站滿足了這一要求。2抽水蓄能電站的工作原理及作用抽水蓄能電站的工作原理即利用可以兼具水泵和水輪機(jī)兩種工作方式的蓄能機(jī)組，在電力負(fù)荷出現(xiàn)低谷時(shí)（夜間）做水泵運(yùn)行，利用基荷火電機(jī)組發(fā)出的多余電能將下游水庫的水抽到上游水庫儲(chǔ)存起來，在電力負(fù)荷出現(xiàn)高峰時(shí)（下午及晚上）作水輪機(jī)運(yùn)行，將儲(chǔ)存的水泄下來發(fā)電。由此可見，抽水蓄能電站是一種特殊的電源，它具有兩大特性：（1）既是發(fā)電廠，又是用戶，其調(diào)峰填谷的功能是其他任何類型發(fā)電廠所不具備的；（2）機(jī)組啟動(dòng)迅速，運(yùn)行靈活、可靠，對(duì)負(fù)荷的急劇變化可以作出快速反應(yīng)，除調(diào)峰填谷外，還適合承擔(dān)調(diào)頻、調(diào)相、事故備用等任務(wù)。2.1調(diào)峰填谷抽水蓄能電站在用電高峰期間發(fā)電，在用電低谷期間抽水填谷，可以改善燃煤火電機(jī)組和核電機(jī)組的運(yùn)行條件，保證電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行。比如十三陵抽水蓄能電站，由于擔(dān)當(dāng)了調(diào)峰發(fā)電、抽水填谷等任務(wù)，降低了電網(wǎng)的峰谷差率，減輕了燃煤火電調(diào)峰機(jī)組的調(diào)峰任務(wù)，不但為電力系統(tǒng)節(jié)約了固定運(yùn)行費(fèi)用和燃料費(fèi)用，而且對(duì)電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行起到了十分重要的作用。2.2調(diào)頻為了保證穩(wěn)定運(yùn)行，電網(wǎng)需要具備隨時(shí)調(diào)整發(fā)電出力的能力，以適應(yīng)用戶負(fù)荷的變化，因此，電網(wǎng)所選擇的調(diào)頻機(jī)組必須快速靈敏，隨負(fù)荷瞬時(shí)變化而調(diào)整出力。抽水蓄能電站機(jī)組具有迅速而靈敏的開、停機(jī)性能，特別適宜于調(diào)整出力，因此，能很好地滿足電網(wǎng)負(fù)荷急劇變化的要求。2.3緊急事故備用在電網(wǎng)發(fā)生故障和負(fù)荷快速增長(zhǎng)時(shí)，要求有發(fā)電站能起到緊急事故備用和負(fù)荷調(diào)整的作用，由于抽水蓄能電站快速靈活的運(yùn)行特點(diǎn)，很容易實(shí)現(xiàn)這一功能。2.4調(diào)相的作用電力系統(tǒng)無功電力不足，會(huì)造成電力系統(tǒng)電壓下降，影響電力系統(tǒng)電壓下降，影響電力系統(tǒng)的供電質(zhì)量和安全可靠運(yùn)行，因此在電力平衡中，除進(jìn)行有功平衡外，還要進(jìn)行無功平衡。當(dāng)系統(tǒng)無功不足時(shí)，需有發(fā)電站及時(shí)提供無功功率，抽水蓄能電站能很好地提供相應(yīng)的服務(wù)。廣州抽水蓄能電站自投產(chǎn)運(yùn)行以來，1994～1997年共發(fā)無功21878Kvarh，吸收無功72028Kvarh。從1998年至今，特別是2002年底南方電網(wǎng)公司成立以來，調(diào)相運(yùn)行需求進(jìn)一步加大，在2003年春節(jié)期間，廣州抽水蓄能電站共啟動(dòng)調(diào)相69次，運(yùn)行時(shí)間111.6h，為廣東電網(wǎng)平衡無功、穩(wěn)定電壓發(fā)揮了重要作用。2.5保證特殊用電抽水蓄能電站還能起到保證電網(wǎng)特殊用電的任務(wù)。如京津唐電網(wǎng)運(yùn)行的火電機(jī)組容量日趨增加且單機(jī)容量也較多為200MW以上，一旦出現(xiàn)甩機(jī)，抽水蓄能電站可在數(shù)秒內(nèi)使出力增至最大，確保系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，提高重要用戶的供電可靠性。2.6黑啟動(dòng)隨著電力系統(tǒng)的發(fā)展，系統(tǒng)的穩(wěn)定性與可靠性會(huì)因局部的問題波及鄰近區(qū)域而引起重大系統(tǒng)事故，而黑啟動(dòng)已成為事故后系統(tǒng)恢復(fù)正常運(yùn)行的重要措施之一。提供黑啟動(dòng)服務(wù)的關(guān)鍵是啟動(dòng)電源，即具有黑啟動(dòng)能力的機(jī)組，抽水蓄能電站可在無外界幫助的情況下，迅速自啟動(dòng)，并通過輸電線路輸送啟動(dòng)功率帶動(dòng)其他機(jī)組，從而使電力系統(tǒng)在最短時(shí)間內(nèi)恢復(fù)供電能力。1999年，十三陵抽水蓄能電站進(jìn)行了黑啟動(dòng)功能的試驗(yàn)，試驗(yàn)獲得了成功，表明十三陵抽水蓄能電站可滿足系統(tǒng)黑啟動(dòng)的要求，具有在廠用電失效情況下自啟動(dòng)機(jī)組進(jìn)行生產(chǎn)自救，同時(shí)向無電壓電網(wǎng)輸電的能力。十三陵抽水蓄能電站為電力系統(tǒng)提供有效的黑啟動(dòng)服務(wù)，成為保證電力系統(tǒng)安全運(yùn)行的重要措施之一。3抽水蓄能電站的效益3.1靜態(tài)效益抽水蓄能電站可以減少火電機(jī)組參與調(diào)峰的啟?；蛏党隽?，提高發(fā)電利用小時(shí)數(shù)，降低燃煤消耗，可通過競(jìng)爭(zhēng)降低火電上網(wǎng)電價(jià)，再通過電網(wǎng)傳輸給用戶，使用戶的購(gòu)電價(jià)也有下降的可能。靜態(tài)效益主要包括容量效益和電量效益。容量效益：在電力系統(tǒng)負(fù)荷出現(xiàn)高峰時(shí)，抽水蓄能電站可以像常規(guī)水電站一樣發(fā)電，承擔(dān)系統(tǒng)的高峰負(fù)荷，起到調(diào)峰作用，從而可以有效的替代電力系統(tǒng)其他電站的裝機(jī)容量，由此產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益稱為容量效益。電量效益（節(jié)煤效益）：在經(jīng)濟(jì)調(diào)度下，低谷電由系統(tǒng)中煤耗最低的基荷機(jī)組發(fā)出，而高峰電由系統(tǒng)中煤耗高的調(diào)峰機(jī)組發(fā)出。抽水蓄能電站的作用就是用高效、低煤耗機(jī)組發(fā)出的電，來替代低效高煤耗機(jī)組發(fā)出的電，其實(shí)質(zhì)就是以煤換煤。在滿足同樣用戶電力需求的情況下，抽水蓄能電站所節(jié)省的煤耗為低效調(diào)峰機(jī)組與高效機(jī)組的煤耗之差，由此產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益稱為電量效益。3.2動(dòng)態(tài)效益與靜態(tài)效益相比，抽水蓄能電站更重要的是動(dòng)態(tài)效益。抽水蓄能電站由于啟停迅速，運(yùn)行靈活，出力變速快，變幅大，跟蹤負(fù)荷能力強(qiáng)，因而特別適宜在電力系統(tǒng)中承擔(dān)調(diào)頻、調(diào)相、旋轉(zhuǎn)備用和事故備用等“動(dòng)態(tài)任務(wù)”，滿足系統(tǒng)運(yùn)行上的需要。調(diào)頻效益：抽水蓄能電站由于起?？欤r轉(zhuǎn)換迅速，機(jī)組出力變化范圍大，能隨時(shí)而迅速地調(diào)整出力，適應(yīng)負(fù)荷的波動(dòng)，跟蹤負(fù)荷變化，保持頻率和電網(wǎng)運(yùn)行穩(wěn)定。這種由于抽水蓄能機(jī)組的快速響應(yīng)，實(shí)時(shí)出力較小的負(fù)荷與發(fā)電功率的不匹配，保持系統(tǒng)頻率的穩(wěn)定，由此而取得的效益即為調(diào)頻效益。事故備用效益：電力系統(tǒng)中突發(fā)停電事故，抽水蓄能電站能夠快速啟動(dòng)，迅速轉(zhuǎn)移工況，在發(fā)電工況下，可利用抽水蓄能機(jī)組運(yùn)行的空閑容量，在水泵工況下，可停止抽水或切泵轉(zhuǎn)換工況，在靜態(tài)條件下，亦可緊急啟動(dòng)，從而達(dá)到短時(shí)應(yīng)急事故備用的目的。抽水蓄能電站可承擔(dān)電力系統(tǒng)的事故備用，提高供電可靠性，減少停電損失，由此取得的效益即事故備用效益。調(diào)相效率：抽水蓄能機(jī)組在空閑時(shí)可作調(diào)相運(yùn)行，在發(fā)電或抽水的同時(shí)，也可供給電力系統(tǒng)無功出力，減少設(shè)置專門的調(diào)相機(jī)組，由此取得的效益即為調(diào)相效益。黑啟動(dòng)效益：當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生大面積停電的重大事故時(shí)，若無任何黑啟動(dòng)措施，則會(huì)使停電延長(zhǎng)，造成國(guó)民經(jīng)濟(jì)中大損失。黑啟動(dòng)是電力系統(tǒng)安全運(yùn)行的重要措施之一，其目標(biāo)是在短時(shí)間內(nèi)使系統(tǒng)恢復(fù)帶負(fù)荷能力。抽水蓄能電站可在無外界幫忙的情況下，迅速自啟動(dòng)，并通過輸電線路輸送啟動(dòng)功率帶動(dòng)其他機(jī)組，從而使電力系統(tǒng)在最短時(shí)間內(nèi)恢復(fù)供電能力，由此取得的效益即為黑啟動(dòng)效益。4結(jié)語抽水蓄能電站既能夠提高供電質(zhì)量，又能夠提高電力系統(tǒng)本身的經(jīng)濟(jì)效益，對(duì)我國(guó)電力系統(tǒng)的發(fā)展具有重要作用，因此，我們應(yīng)該加大研究力度，提高抽水蓄能電站的技術(shù)水平。參考文獻(xiàn)[1]梅祖彥著.抽水蓄能技術(shù)[M].北京：清華大學(xué)出版社，1988.[2]林明華.世界抽水蓄能電站建設(shè)特點(diǎn)與發(fā)展趨勢(shì)[J].水力發(fā)電學(xué)報(bào)，1996.[3]羅紹基.我國(guó)抽水蓄能電站建設(shè)[J].水力發(fā)電，1999.[4]張文亮，丘明，來小康.儲(chǔ)能技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].電網(wǎng)技術(shù)，2008，32（7）.[5]吳毅，李紅艷，張東躍.新形勢(shì)下抽水蓄能電站綜合效益分析[J].水力發(fā)電，2008(10).[6]吳敬儒.2005-2030年電力需求預(yù)測(cè)及發(fā)展戰(zhàn)略研究[N].中國(guó)電力報(bào)，2007-9.[7]陳旭，左鄭敏.抽水蓄能電站在廣東的發(fā)展分析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