抽水蓄能電站在電力系統(tǒng)中的作用

2抽水蓄能電站在電力系統(tǒng)中的作用

2.1電力系統(tǒng)

2.1.1電力系統(tǒng)基本特性

電能一般不能大量儲存，電力的生產(chǎn)、輸送、消費(fèi)是連續(xù)進(jìn)行的，發(fā)電、輸送、配

電及用電在同一瞬間完成。電力系統(tǒng)的運(yùn)行要求電力生產(chǎn)與消費(fèi)必須隨時保持平衡。而

實(shí)際上，由于電力負(fù)荷隨季節(jié)、氣候、人們生產(chǎn)、生活及社會活動的不同而不斷變化,

這就要求電力系統(tǒng)的發(fā)電設(shè)備必須具有相應(yīng)的調(diào)節(jié)能力，以適應(yīng)電力負(fù)荷的不斷變化。

同時由于電力系統(tǒng)的發(fā)電、輸電、配電等設(shè)備的故障和檢修、水電因水情變化而出力不

足、火電因強(qiáng)迫停運(yùn)而出力降低等因素，要求電力系統(tǒng)必須具有相應(yīng)的備用容量，并且

能夠隨時補(bǔ)充系統(tǒng)的出力不足。

整個電力系統(tǒng)在電磁上是相互連接和耦合的，系統(tǒng)中任何一點(diǎn)的運(yùn)行參數(shù)（電流、

功率、頻率及電壓）發(fā)生變化，都會立即引起本系頰他地方的運(yùn)行參數(shù)的聯(lián)動，使系

統(tǒng)運(yùn)行失去平衡，甚至?xí)疬B鎖反應(yīng)，導(dǎo)致事故的擴(kuò)大，嚴(yán)重時會發(fā)生大面積停電，

造成巨大損失。這就要求電力系統(tǒng)必須具備一定的快速響應(yīng)能力，進(jìn)行及時調(diào)整，恢復(fù)

平衡。

2.1.2電力系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性

1.同步運(yùn)行穩(wěn)定性

電力系統(tǒng)在受到干擾后將使系統(tǒng)中并列運(yùn)行的各同步發(fā)電機(jī)的機(jī)械輸入轉(zhuǎn)矩與電

磁轉(zhuǎn)矩失去平衡，引起各發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子不同程度的加速或減速，并使各發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子相對功

率角，或以周期性振蕩的形式變化，或以單調(diào)形式變化。如果這種變化是隨時間衰減的，

并最終恢復(fù)到初始狀態(tài)的正常值，或達(dá)到新的穩(wěn)定值，則各發(fā)電機(jī)仍處于同步運(yùn)行狀態(tài),

其發(fā)出的電功率是定值，同時電力系統(tǒng)中各節(jié)點(diǎn)的電壓及支路的電功率也能保持定值，

這樣，電力系統(tǒng)便能在穩(wěn)定狀態(tài)下運(yùn)行。如果這種變化隨時間遞增，最終不能恢復(fù)到初

始狀態(tài)的正常值，或達(dá)不到新的穩(wěn)定值，則各發(fā)電機(jī)無法處于同步運(yùn)行狀態(tài),其發(fā)出的

電功率是不定值，電力系統(tǒng)中各節(jié)點(diǎn)的電壓及支路的電功率不能保持穩(wěn)定，這樣，電力

系統(tǒng)將處于失步狀態(tài)下運(yùn)行，電力系統(tǒng)便失去運(yùn)行穩(wěn)定性。

失去運(yùn)行同步穩(wěn)定的后果是：發(fā)生電流、功率及電壓的強(qiáng)烈擺動，造成系統(tǒng)不能繼

續(xù)供電，并且極易擴(kuò)大成為大面積停電事故。

保持同步運(yùn)行穩(wěn)定性的必要條件是：在正常運(yùn)行和在發(fā)生大干擾（發(fā)生短路故障而

失去一回輸電線路）后的條件下，電力系統(tǒng)中任一輸電回路的傳輸能力都大于所傳輸?shù)?/p>

功率，同時保證所有發(fā)電機(jī)組都具有衰減轉(zhuǎn)速變化的能力。

2.運(yùn)行頻率穩(wěn)定性

電力系統(tǒng)頻率是同步發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的交流正弦基波的頻率。在電力系統(tǒng)同步穩(wěn)定條件

下，整個電力系統(tǒng)的頻率是相同的，即電力系統(tǒng)頻率是一個統(tǒng)一值。只有電力系統(tǒng)的發(fā)

電出力與用電負(fù)荷保持平衡，電力系統(tǒng)頻率才能保持穩(wěn)定。電力系統(tǒng)任何部位負(fù)荷的變

化，都會使系統(tǒng)有功功率失去平衡，導(dǎo)致頻率的變化。這就要求電力系統(tǒng)必須具有及時

調(diào)整發(fā)電出力的能力，確保系統(tǒng)功率平衡，以保持頻率的變動維持在允許范圍內(nèi)。

失去運(yùn)行頻率穩(wěn)定的后果是：產(chǎn)生頻率崩潰，使全系統(tǒng)停電。

保持運(yùn)行頻率穩(wěn)定的必要條件是：電力系統(tǒng)中各發(fā)電機(jī)組可以提供的綜合有功功率

與全系統(tǒng)綜合有功負(fù)荷需求之差小于等于允許值。

3,運(yùn)行電壓穩(wěn)定性

在正常運(yùn)行情況下，由于負(fù)荷的電壓效應(yīng)及無功備用的調(diào)節(jié)作用，當(dāng)負(fù)荷變化時,

電力網(wǎng)的電壓可以隨時穩(wěn)定于某一確定值，此時電力系統(tǒng)電壓是穩(wěn)定的；而當(dāng)電力網(wǎng)電

壓降低到某一數(shù)值之后，電源無功功率的減少大于負(fù)荷無功功率需求的減少時，電力網(wǎng)

將出現(xiàn)無功功率缺額持續(xù)增大和電壓不斷下降的惡性循環(huán)，最終失去電壓穩(wěn)定。這就要

求電力系統(tǒng)必須具有及時調(diào)整無功出力的能力，以保持電壓的變動維持在允許范圍內(nèi)。

失去電壓穩(wěn)定的后果是：產(chǎn)生電壓崩潰，使受影響地區(qū)停電。

保持運(yùn)行電壓穩(wěn)定的必要條件是：在電力系統(tǒng)中任一負(fù)荷樞紐點(diǎn)或負(fù)荷集中地區(qū)可

以提供的無功功率的補(bǔ)償能力與該負(fù)荷樞紐點(diǎn)或負(fù)荷集中地區(qū)負(fù)荷的無功功率需求之

差小于等于允許值。

2.1.3電力負(fù)荷特性

電力系統(tǒng)中所有用電設(shè)備的開機(jī)容量之和稱為電力負(fù)荷。工業(yè)、農(nóng)業(yè)、交通、建筑、

電信、商業(yè)、服務(wù)、市政及居民生活等所有用電設(shè)備同時消耗的電功率之和稱為綜合用

電負(fù)荷，加上供電網(wǎng)絡(luò)中損耗的電功率后稱為供電負(fù)荷，再加上發(fā)電廠的廠用電功率后

稱為發(fā)電負(fù)荷。

工業(yè)用戶的用電特性隨企業(yè)的類別、生產(chǎn)規(guī)模、工藝流程而有所不同。一般重工業(yè)

用電設(shè)備單機(jī)容量大，用電負(fù)荷比較集中，常伴有較大的沖擊負(fù)荷，季節(jié)性變化較小。

輕工業(yè)用電設(shè)備單機(jī)容量小，但數(shù)量多，用電量大。另外，在工業(yè)用戶中有一班制、二

班制、三班制生產(chǎn)等不同企業(yè)。不同班制，其日負(fù)荷特性亦不同，三班制企業(yè)日用電負(fù)

荷較均勻，其次是二班制企業(yè)，最不均勻的是一班制企業(yè)。電力系統(tǒng)中一班制企業(yè)比重

大，日負(fù)荷曲線變化劇烈，峰谷差大，對電力系統(tǒng)運(yùn)彳亍最為不利。

農(nóng)業(yè)用戶包括農(nóng)田排灌、農(nóng)副產(chǎn)品加工、農(nóng)機(jī)具耕作及修造、機(jī)械化養(yǎng)殖等。農(nóng)田

排灌受季節(jié)、氣候影響隨機(jī)性較大，有明顯的季節(jié)變化，日負(fù)荷變化與工業(yè)三班制相似。

農(nóng)副產(chǎn)品加工用電隨農(nóng)作物收割加工需要影響，也有明顯的季節(jié)性變化，日內(nèi)變化也較

大。

電氣化鐵路用電隨運(yùn)輸量增減而變，一般年變化和日變化都不大，但城市電氣化交

通用電日變化較大。

電力負(fù)荷具有一定的自動調(diào)壓作用，這是由于電力負(fù)荷無功功率與電壓存在正比關(guān)

系，即電壓升高負(fù)荷無功功率增大，而負(fù)荷無功功率增大會引起電網(wǎng)無功功率缺額加大,

導(dǎo)致電壓下降，反之使電壓上升。此作用稱為電力負(fù)荷的電壓效應(yīng)，亦稱電力負(fù)荷的電

壓特性。

2.1.4各類電源特性

各類電源具有不同的技術(shù)經(jīng)濟(jì)特性，在電力系統(tǒng)中發(fā)揮著不同的作用。應(yīng)當(dāng)通過詳

盡的技術(shù)經(jīng)濟(jì)論證，選擇最佳的電源組合，充分發(fā)揮各類電源在電力系統(tǒng)中的作用，獲

得最大的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。以下簡述各類電源的技術(shù)經(jīng)濟(jì)特性。

1.凝汽式火電機(jī)組

凝汽式火電機(jī)組在任何時候,只要有足夠的燃料，在其出力變化允許范圍內(nèi)都能發(fā)

電，是一種比較可靠的電源。機(jī)組年利用小時多，可供電量大，在滿足負(fù)荷電量需求方

面能發(fā)揮較大的作用。另外，相對于水電站，其建設(shè)期較短，有可能建在距負(fù)荷中心較

近的地方，所需輸電線路較短，電能輸送損失較小。但是，此類機(jī)組對環(huán)境污染較嚴(yán)重，

適應(yīng)負(fù)荷變化能力較差，一是允許變化幅度有限，二是啟停不靈活，增減負(fù)荷速度緩慢，

三是變出力運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性較差。尖峰火電機(jī)組的調(diào)峰性能有所改善，但機(jī)組造價較貴，運(yùn)

行成本較高。

2.燃?xì)廨啓C(jī)

燃?xì)廨啓C(jī)組分簡單循環(huán)和聯(lián)合循環(huán)兩種，它們的共同優(yōu)點(diǎn)是建設(shè)周期短，投資省，

運(yùn)行比凝汽式火電靈活。但燃料受資源限制,燃料前期開發(fā)和運(yùn)輸投資大，運(yùn)行成本高。

簡單循環(huán)燃汽輪機(jī)啟停速度快，運(yùn)行靈活，但效率較低，適合帶尖峰負(fù)荷運(yùn)行；聯(lián)合循

環(huán)機(jī)組由燃?xì)廨嗛箍谄啓C(jī)組成,汽機(jī)利用燃機(jī)尾氣發(fā)電,機(jī)組效率較高，但運(yùn)行沒有

簡單循環(huán)靈活，適合帶腰荷運(yùn)行。

3.常規(guī)水電站

通常水電站建成發(fā)電，便完成了一次能源向電能的轉(zhuǎn)換，相當(dāng)于火電站從煤炭開采

到運(yùn)輸?shù)桨l(fā)電全過程。而且水能是可再生能源，又不污染環(huán)境。

水電機(jī)組啟?？欤\(yùn)行靈活可靠，跟蹤負(fù)荷變化能力強(qiáng)。一般從開機(jī)到滿載運(yùn)行只

需在旋轉(zhuǎn)備用狀態(tài)下，從技術(shù)最小出力到滿載運(yùn)行只需可

1~3mino0.25~0.5mino

調(diào)幅度較大，一般可達(dá)額定出力的75%~80%。但水電站靠河川徑流發(fā)電，受季節(jié)及

氣候變化影響大。土建工程工期較長，投資較大，有淹沒損失和移民處理問題（過大的

淹沒也會造成生態(tài)環(huán)境的改變，產(chǎn)生不利影響，但有的形成人工湖泊后能改善小氣候,

產(chǎn)生正面影響。

另外，水電站調(diào)節(jié)性能差異很大，無調(diào)節(jié)能力的徑流式水電站，豐、枯季出力相差

懸殊，只能承擔(dān)基荷運(yùn)行,有調(diào)節(jié)能力的水電站，可以承擔(dān)電力系統(tǒng)的峰、腰荷運(yùn)行。

調(diào)節(jié)性能大的水電站，還可進(jìn)行季、年、甚至多年的水量調(diào)節(jié)。

4.抽水蓄能電站

抽水蓄能電站與常規(guī)水電站一樣，具有啟停迅速，運(yùn)行靈活可靠的特點(diǎn)，它的可

調(diào)幅度可以從+100%（滿載發(fā)電）變到-100%（滿載抽水），而且切換時間短，一般

只需它在電力系統(tǒng)中運(yùn)行，既可頂替峰荷，又能吸收低谷出力，調(diào)峰作用大，

1~5mino

跟蹤負(fù)荷變化能力強(qiáng)。

抽水蓄能電站的調(diào)節(jié)水量在上、下水庫中循環(huán)使用，不像常規(guī)水電那樣依賴河川徑

流。水庫規(guī)模相對較小，淹沒損失相對較小。

抽水蓄能電站的運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性,在于它不但將廉價的低谷電能轉(zhuǎn)換為寶貴的高峰電能

所帶來的經(jīng)濟(jì)利益，而且在于它改善了電力系統(tǒng)運(yùn)行條件，提高了電力系統(tǒng)運(yùn)行的可靠

性、安全性及經(jīng)濟(jì)性。

抽水蓄能電站一般建在河谷源頭，與常規(guī)水電相比沒有復(fù)雜的施工導(dǎo)流問題，受季

節(jié)性影響較小，一般可全年施工，但地下工程較多，建筑物較分散。

5.潮汐電站

潮汐電站是利用潮汐能發(fā)電，是可再生能源，不消耗燃料，不污染環(huán)境，水庫淹沒

損失小，可結(jié)合海灣航運(yùn)、水產(chǎn)養(yǎng)殖及海涂圍墾等綜合開發(fā)。但利用水頭較低，施工不

便，單位千瓦投資較大。潮汐電站運(yùn)行受潮汐運(yùn)動規(guī)律制約，每天的工作時間是變化的，

其在電力系統(tǒng)中的工作位置呈周期（24時50分）性變化（每日后延50分入需電力系

統(tǒng)通過調(diào)節(jié)方可吸收其所產(chǎn)生的電能。潮汐電站不能起電網(wǎng)調(diào)峰作用,其裝機(jī)容量多為

重復(fù)容量。潮汐能月內(nèi)、日內(nèi)呈周期性變化，月際、年際之間變化很小。

6.核電站

核電站是利用原子核裂變釋放能量發(fā)電，比燃燒反應(yīng)釋放的能量大得多，1kg鈾全

部裂變所產(chǎn)生的能量相當(dāng)于2500~2700t優(yōu)質(zhì)煤燃燒所釋放的能量。一座裝機(jī)容量

600MW的核電站，每天僅需消耗約3kg的鈾。因此核電站具有能量大，燃料運(yùn)輸量小

的優(yōu)點(diǎn)。核電站可調(diào)幅度很小，一般只有額定容量的5%~15%,增減負(fù)荷速度十分緩

慢，而且可調(diào)幅度和變出力速度，隨著核燃料裂變過程進(jìn)行而逐步衰減。另外,核電造

價高，單位造價比前述各類電站都高。

7.風(fēng)力發(fā)電站

風(fēng)力發(fā)電站所利用的風(fēng)力是一種取之不盡用之不竭的可再生能源，儲量大，無污染,

對環(huán)境影響小。但單機(jī)容量較小（國內(nèi)目前安裝的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組單機(jī)容量多為600~

2500kW）,發(fā)電出力受風(fēng)力變化影響有一定隨機(jī)性，對于小電網(wǎng)（電網(wǎng)容量小于10倍

風(fēng)電場裝機(jī)容量）并網(wǎng)運(yùn)行有一定難度。國外有人提出用風(fēng)電生產(chǎn)氫氣作為新能源使用，

用這種能源轉(zhuǎn)換的形式彌補(bǔ)風(fēng)電出力與用電負(fù)荷在時間上分配不一致的缺陷，發(fā)展前景

廣闊。

1991年以來風(fēng)電機(jī)組設(shè)計方面的進(jìn)步，使得風(fēng)電機(jī)組可以在更低的風(fēng)速下運(yùn)行，

并且輪轂高度增加，大大增加了可利用的風(fēng)能資源。另外，由于加強(qiáng)了海上風(fēng)能儲量的

評估，使可利用的風(fēng)能資源猛增，不僅可以滿足美國的電力需求，而且可以滿足美國所

有的能源需求。歐洲風(fēng)能協(xié)會和綠色和平組織推斷，世界風(fēng)力發(fā)電的潛力是預(yù)計的2020

年世界電力需求的2倍。我國擁有漫長的海岸線，有相當(dāng)多的淺海區(qū)，具有豐富的可開

發(fā)的風(fēng)電資源。

2.2不同電網(wǎng)對抽水蓄能電站的需求分析

由于各地區(qū)資源的分布差別較大，造就了各地區(qū)電網(wǎng)不同的電源構(gòu)成。如華北地區(qū)

煤炭資源比較豐富，而水資源相對缺乏，因此電網(wǎng)內(nèi)電源主要以火電機(jī)組為主，這類機(jī)

組一般可占電網(wǎng)總裝機(jī)容量的95%以上，常規(guī)水電機(jī)組容量很少。西南地區(qū)水力資源

較豐富，電網(wǎng)內(nèi)水電機(jī)組所占比重較大，一般水電機(jī)組容量可以占電網(wǎng)總裝機(jī)容量的

60%-70%,火電機(jī)組容量相對較少，一般僅占30%?40%。華東和華南地區(qū)水力資

源和煤炭資源均比較缺乏，特別是煤炭資源絕大部分是來自我國西北地區(qū)，不僅運(yùn)輸距

離遠(yuǎn)，而且由于運(yùn)輸能力的限制，發(fā)展火電機(jī)組也受到一定制約，因此該地區(qū)的電源發(fā)

展，一個途徑是建設(shè)核電機(jī)組；另一途徑是〃西電東送”，將我國西部豐富的水電資源，

通過高壓和超高壓輸電線路送往該地區(qū)。

不同地區(qū)的資源分布使地區(qū)電網(wǎng)內(nèi)的機(jī)組構(gòu)成差別非常大，從而使不同地區(qū)電網(wǎng)的

調(diào)度運(yùn)行方式有較大的差別。由于各地區(qū)電網(wǎng)電源構(gòu)成、電網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行方式的差別，對

抽水蓄能電站的建設(shè)需求也各不相同。

1.火電為主的電網(wǎng)

由于火電機(jī)組增加和降低出力受到機(jī)組本身技術(shù)條件的限制，其調(diào)節(jié)性能不如水電

機(jī)組靈活，對電網(wǎng)負(fù)荷變化的反應(yīng)速度也較慢，給電網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行帶來困難，不能很好滿

足電網(wǎng)運(yùn)行要求,需要建設(shè)一定規(guī)模的調(diào)節(jié)性能好而運(yùn)行靈活的調(diào)峰電源。然而這類電

網(wǎng)所覆蓋的地區(qū)一般水資源相對比較缺乏，建設(shè)常規(guī)水電站用于電網(wǎng)調(diào)峰的可能性不大。

因此，對以火電為主的電網(wǎng)來說，建設(shè)抽水蓄能電站是解決電網(wǎng)調(diào)峰比較理想的途徑。

2.具有核電機(jī)組的電網(wǎng)

我國東南部的廣東、江蘇和浙江等省，既缺少水力資源也缺乏煤炭資源，這些地區(qū)

的電源建設(shè)除充分開發(fā)當(dāng)?shù)赜邢薜乃Y源外，就是調(diào)人煤炭發(fā)展火電。由于調(diào)入的煤

炭來自我國的西北部和北部，煤炭調(diào)入成本較高，受運(yùn)輸條件的制約，有時還不能滿足

發(fā)電的需要，特別是在供電緊張時，發(fā)電用煤經(jīng)常告急。鑒于此，這些地區(qū)近幾年開始

大力發(fā)展核電。核電可以有效解決地區(qū)用電的矛盾，但核電機(jī)組所用燃料具有高危險性,

一旦發(fā)生核燃料泄漏事故，將對周邊地區(qū)造成嚴(yán)重的后果，因此核電站的運(yùn)行不能出現(xiàn)

任何閃失，機(jī)組出力一般要求在平穩(wěn)狀態(tài)下運(yùn)行，承擔(dān)電網(wǎng)的基荷。而且核電機(jī)組單機(jī)

容量較大，一臺機(jī)組的容量可達(dá)lOOOMw甚至更大，一旦停機(jī)，將對其所在電網(wǎng)造成

很大的沖擊，嚴(yán)重時可能會造成整個電網(wǎng)的崩潰。這類電網(wǎng)也需要建設(shè)一定規(guī)模的抽水

蓄能電站，除可以解決電網(wǎng)的調(diào)峰外，更重要的是作為核電站運(yùn)行的保安電源。如廣東

省大亞灣核電站，機(jī)組單機(jī)容量為900MW投入運(yùn)行以來，多次發(fā)生停機(jī)甩負(fù)荷事故，

廣東電網(wǎng)均是調(diào)用廣州抽水蓄能電站機(jī)組以恢復(fù)電網(wǎng)正常運(yùn)行。一般從核電機(jī)組甩負(fù)荷

電網(wǎng)周波下降到電網(wǎng)周波恢復(fù)正常，僅需要7min左右。故對于核電機(jī)組容量占有一定

比例的電網(wǎng)，建設(shè)蓄能電站作為電網(wǎng)的調(diào)峰電源和核電機(jī)組的保安和備用電源是必不可

少的。

3.水電為主的電網(wǎng)

對于水電資源比較豐富的地區(qū)，系統(tǒng)內(nèi)常規(guī)水電裝機(jī)容量雖然比較大，如果調(diào)節(jié)性

能好的水電站較少，沒有足夠大的調(diào)節(jié)庫容，其調(diào)節(jié)性能會受到限制，豐、枯水期出力

變化大。在汛期常規(guī)水電經(jīng)常處于棄水調(diào)峰狀態(tài)，而枯水期常由于出力不足，滿足不了

電網(wǎng)的調(diào)峰要求。在這種地區(qū)修建一定規(guī)模的抽水蓄能電站，不僅可彌補(bǔ)電網(wǎng)調(diào)峰容量

的不足，增加系統(tǒng)運(yùn)行的靈活性，也可使水力資源得到充分利用。如我國正在興建的湖

北省白蓮河抽水蓄能電站和湖南省的黑糜峰抽水蓄能電站，通過深入地分析論證工作,

表明在水電容量相對較大的地區(qū)，建設(shè)一定規(guī)模的抽水蓄能電站是合理的，也是經(jīng)濟(jì)的。

4.接受遠(yuǎn)距離送電的電網(wǎng)

這類電網(wǎng)所覆蓋的范圍一般均是能源相對缺乏，而經(jīng)濟(jì)比較發(fā)達(dá)、用電量較大的地

區(qū)，當(dāng)?shù)氐碾娫唇ㄔO(shè)不能滿足用電要求，需要從電力資源比較富余的地區(qū)遠(yuǎn)距離輸電。

如京津唐電網(wǎng)接受蒙西、山西地區(qū)的外送電力距離相對最近，但也有500km左右；華

東、華中、廣東等地區(qū)接受西南地區(qū)的送電距離均在1500km以上。由于送電距離較

遠(yuǎn)，沒有一定的送電規(guī)模，遠(yuǎn)距離送電是不經(jīng)濟(jì)的。線路較長，發(fā)生事故的幾率相對比

較大；送電規(guī)模較大，出現(xiàn)事故時對電網(wǎng)的影響也匕俄大。對于這類電網(wǎng)也需要建設(shè)一

定規(guī)模的蓄能電站作為電網(wǎng)的保安電源，以保證電網(wǎng)運(yùn)行的安全與可靠。

2.3抽水蓄能電站在電網(wǎng)中的作用

抽水蓄能電站在電網(wǎng)中的作用主要體現(xiàn)在以下幾個方面：

1.調(diào)峰發(fā)電

一個供電系統(tǒng)的負(fù)荷每時每刻都在變化。一般電網(wǎng)在發(fā)電設(shè)備容量和用電負(fù)荷基本

平衡的情況下，每天都會出現(xiàn)兩個用電高峰，即早高峰和晚高峰。電網(wǎng)負(fù)荷早高峰一般

出現(xiàn)在上午9:00~11:00,晚高峰一般出現(xiàn)在晚上19:00-23:00。但隨著季節(jié)的

變化，早、晚負(fù)荷高峰出現(xiàn)的時間會稍有差別。電網(wǎng)用電高峰時負(fù)荷上升速率較快，而

火電等電源不能滿足負(fù)荷上升速率要求，需要抽水蓄能電站進(jìn)行調(diào)峰發(fā)電，以緩解電網(wǎng)

供電之不足。抽水蓄能電站承擔(dān)電網(wǎng)調(diào)峰運(yùn)行，可替代火電容量或降低火電機(jī)組的調(diào)峰

深度，減少系統(tǒng)燃料消耗與運(yùn)行費(fèi)用，提高電網(wǎng)運(yùn)行的可靠性與經(jīng)濟(jì)性。

2.抽水填谷

電網(wǎng)低谷負(fù)荷一般出現(xiàn)在后夜至凌晨，以及午間。在用電低谷時，電網(wǎng)內(nèi)大量的富

裕電能無法利用，而電能又不能儲存，系統(tǒng)必須減少發(fā)電設(shè)備的出力，以保證電網(wǎng)內(nèi)電

能的供需平衡，同時也保證電網(wǎng)的供電安全和供電質(zhì)量。對于以火電為主的電網(wǎng)，火電

機(jī)組因受機(jī)組技術(shù)最小出力的限制，一般最小負(fù)荷可降低到機(jī)組額定容量的50%~

70%,如降低的幅度超過機(jī)組技術(shù)最小出力，就容易造成機(jī)組滅火停機(jī)事故，這就是通

常所說的火電機(jī)組壓負(fù)荷調(diào)峰。對于以水電為主的電網(wǎng)，可停運(yùn)部分水電機(jī)組。對于調(diào)

節(jié)性能不好的水電站，特別是徑流式水電站，就會造成大量的棄水。在電網(wǎng)負(fù)荷低谷有

大量的富裕電能時，抽水蓄能電站可以進(jìn)行抽水運(yùn)行，此時蓄能電站變成用電戶，利用

電網(wǎng)低谷電量將下水庫的水抽到上水庫，以水作為載體將電網(wǎng)的富裕電能轉(zhuǎn)化為勢能,

達(dá)到儲存電能的目的，這樣可減少火電機(jī)組壓負(fù)荷調(diào)峰和水電站棄水調(diào)峰的問題，減少

火電機(jī)組因壓負(fù)荷運(yùn)行所增加的煤耗。當(dāng)以水電站作為抽水電源時，可減少電站棄水,

增加電站效益，還可使火電機(jī)組的運(yùn)行狀態(tài)大大改善，減少火電機(jī)組事故率。

3.頻率調(diào)整

由于電力系統(tǒng)中各用電對象的用電特性千差萬另J,系統(tǒng)的負(fù)荷每時每刻都在變化,

即常說的負(fù)荷大波動與小波動現(xiàn)象。如電力機(jī)車的運(yùn)行、一些加工機(jī)械的運(yùn)行等，都是

間斷性工作，這些用電對象的工作都對系統(tǒng)的負(fù)荷產(chǎn)生影響。如果用電對象增加的負(fù)荷

較大，系統(tǒng)內(nèi)的發(fā)電設(shè)備一時不能滿足時，由于供需不平衡就會使系統(tǒng)頻率下降；如果

系統(tǒng)用電對象減負(fù)荷較多，供大于需求時，系統(tǒng)頻率就會上升。不論系統(tǒng)頻率上升還是

下降，都會對系統(tǒng)用戶產(chǎn)生影響，嚴(yán)重時可使用電戶設(shè)備受到損壞。因此，電力系統(tǒng)應(yīng)

根據(jù)系統(tǒng)的負(fù)荷變化，隨時調(diào)整發(fā)電設(shè)備的出力以適應(yīng)系統(tǒng)負(fù)荷變化，而使系統(tǒng)頻率保

持在規(guī)定的范圍之內(nèi)。我國規(guī)定，電力系統(tǒng)頻率（也稱周波）50Hz±0.2Hz為合格。以

燃煤火電為主的電力系統(tǒng)，由于火電機(jī)組增、減負(fù)荷速度相對較慢，一般較難適應(yīng)系統(tǒng)

的負(fù)荷變化，特別是系統(tǒng)負(fù)荷急劇變化時（即出現(xiàn)大波動現(xiàn)象），以至系統(tǒng)的頻率合格率

較低。如華北電網(wǎng)，在20世紀(jì)80年代，系統(tǒng)頻率合格率最低曾降到81%,一般也僅

為95%~98%,主要原因就是調(diào)頻手段不足。90年代后潘家口和十三陵抽水蓄能電站

相繼投入運(yùn)行，系統(tǒng)頻率合格率一般保持在99.99%。以下實(shí)例可進(jìn)一步說明抽水蓄能

電站在電網(wǎng)中承擔(dān)調(diào)頻任務(wù)所具有的作用：

(1)京津唐電網(wǎng)在1997年6月24日14時34分，系統(tǒng)頻率降至49.84Hz,當(dāng)

時十三陵抽水蓄能電站機(jī)組靜止備用，運(yùn)行人員迅速啟動兩臺機(jī)組帶滿負(fù)荷，系統(tǒng)頻率

在4min內(nèi)恢復(fù)正常；

(2)1998年11月28曰，華東電網(wǎng)SOOkV電網(wǎng)頻率突然下降0.16Hz,天荒坪

抽水蓄能電站1號機(jī)組迅即從水泵工況轉(zhuǎn)為水泵調(diào)相工況運(yùn)行，使500kV電網(wǎng)頻率在

2min內(nèi)回升至49.96Hz。需要說明的是，由于受庫容的限制，抽水蓄能電站解決系統(tǒng)

負(fù)荷小波動的頻率調(diào)節(jié)能力有限。調(diào)節(jié)性能好的蓄能電站，通過庫容使用上的調(diào)整，可

以短時間內(nèi)承擔(dān)這種調(diào)頻運(yùn)行方式。

4.無功調(diào)節(jié)(調(diào)相)

不論電力系統(tǒng)的電壓升高或降低，對電力用戶都會產(chǎn)生不利影響，嚴(yán)重時同樣會使

設(shè)備損壞或不能正常工作。抽水蓄能機(jī)組具有調(diào)相功能，可以吸收無功功率，也可以發(fā)

出無功功率。這樣可減少電力系統(tǒng)的無功補(bǔ)償裝置，從而減少系統(tǒng)的投資。1999年十

三陵抽水蓄能電站1號、2號、3號和4號機(jī)組在抽水工況下調(diào)相運(yùn)行小時數(shù)分別達(dá)到

14.47、26.07、17.91h和20.34h,總調(diào)相時間達(dá)到78.79h。廣州抽水蓄能電站一期

建成初期調(diào)相運(yùn)行的時間也比較多。1994年共發(fā)無功1.58億kvarh,吸收無功8128

萬kvarh;1995年發(fā)出無功5774萬kvarh，吸收無功1.1億kvarh;1996年發(fā)出無

功284萬kvarh,吸收無功4.92億kvarh;1997年發(fā)出無功20萬kvarhz吸收

無功4600萬kvar-h,為廣東電網(wǎng)穩(wěn)定電壓起了較大的作用。

kvarh—無功功率電量。電網(wǎng)中的電力負(fù)荷如電動機(jī)、變壓器等，大部分屬于感性電抗，在

運(yùn)行過程中需要向這些設(shè)備提供相應(yīng)的無功功率。在電網(wǎng)中安裝并聯(lián)電容器、同步調(diào)相機(jī)等容性設(shè)

備以后，可以供給感性電抗消耗的部分無功功率小電網(wǎng)電源向感性負(fù)荷提供無功功率。也即減少無

功功率在電網(wǎng)中的流動，因此可以降彳氐輸電線路因輸送無功功率造成的電能損耗，改善電網(wǎng)的運(yùn)行

條件。電表不能計算無功電量。

cos①功率因數(shù)是供用電系統(tǒng)的一項(xiàng)重要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，用電設(shè)備在消耗有功功率的同時,還

需大量的無功功率由電源送往負(fù)荷，功率因數(shù)反映的是用電設(shè)備在消耗一定的有功功率的同時所需

的無功功率。對于農(nóng)村用電負(fù)荷來說，主要是一些小加工業(yè)及照明負(fù)荷，其中大部分用電設(shè)備為感

性負(fù)載，其功率因數(shù)都很低,影響了線路及配電變壓器的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。通過合理配置無功功率補(bǔ)償設(shè)

備，以提高系統(tǒng)的功率因數(shù),從而達(dá)到節(jié)約電能，降低損耗的目的。

5.事故備用

電力系統(tǒng)的發(fā)電電源不僅要滿足系統(tǒng)用電負(fù)荷的要求，同時還必須有一定數(shù)量的備

用容量。根據(jù)電網(wǎng)容量大小及電源構(gòu)成上的差別，設(shè)置備用容量的比例會有所不同。一

般情況下，發(fā)電設(shè)備容量備用率為系統(tǒng)最大負(fù)荷的20%左右（包括負(fù)荷備用、事故備用

和檢修備用等1大電網(wǎng)備用率可能要低一些，小電網(wǎng)可能要高一些。電力系統(tǒng)的備用容

量一般分為緊急事故備用容量和一般事故備用容量。當(dāng)由火電機(jī)組承擔(dān)緊急事故備用容

量時，機(jī)組以額定轉(zhuǎn)速空轉(zhuǎn),處于旋轉(zhuǎn)備用狀態(tài)（稱為熱備用），根據(jù)系統(tǒng)要求旋轉(zhuǎn)備用

容量隨時可以帶負(fù)荷運(yùn)行；火電備用機(jī)組在其備用狀態(tài)下稱為冷備用，冷備用容量投入

運(yùn)行需要的時間相對較長。由火電機(jī)組來承擔(dān)旋轉(zhuǎn)備用容量，一部分容量經(jīng)常處于空轉(zhuǎn)

狀態(tài)，使機(jī)組煤耗上升，系統(tǒng)的燃料消耗增加。抽水蓄能機(jī)組同常規(guī)水電機(jī)組一樣，啟

動迅速靈活，工況轉(zhuǎn)換快，具有火電機(jī)組旋轉(zhuǎn)備用功能，承擔(dān)系統(tǒng)的備用是非常合適的。

以往大量的研究成果表明，抽水蓄能電站承擔(dān)電力系統(tǒng)備用容量，其經(jīng)濟(jì)效益顯著。在

抽水蓄能電站設(shè)計中，一般在上水庫都留有一定的發(fā)電備用庫容，當(dāng)系統(tǒng)需要時可以利

用上水庫的庫存水量，及時為系統(tǒng)提供備用發(fā)電。抽水蓄能電站在電力系統(tǒng)中承擔(dān)備用

所起到的作用是非常顯著的，比較典型的例子有：

(1)1996年6月7日10時30分，京津唐電網(wǎng)沙嶺子電廠4號機(jī)組掉閘，電網(wǎng)

周波降為49.93Hz,10時37分3號機(jī)組又掉閘,電網(wǎng)周波降至49.7Hz。十三陵蓄能

電站1號機(jī)組和潘家口水電站1號蓄能機(jī)組緊急投入發(fā)電，使電網(wǎng)很快恢復(fù)正常。

(2)2001年3月22日10時59分，廣東電網(wǎng)內(nèi)的核電機(jī)組跳機(jī)，系統(tǒng)周波降低

到49.6Hz,廣州抽水蓄能電站僅用6min,就由840MW出力升至2017MW,使系統(tǒng)

周波恢復(fù)正常。

(3)2002年7月16日9時53分，華東電網(wǎng)北侖電廠跳閘，甩負(fù)荷600MW;

陽城電廠5號機(jī)組跳閘，用負(fù)荷230MW,周波降至49.72Hz。天荒坪抽水蓄能電站

超出力運(yùn)行,出力達(dá)到1934.2MW，使電網(wǎng)恢復(fù)正常。

6.黑啟動

電力系統(tǒng)在遇到特大事故時，會使整個系統(tǒng)處于癱瘓狀態(tài)。2003年8月14日，

美國、加拿大發(fā)生大范圍停電事故，停電范圍超過24萬kmL,影響5000萬居民，使

國家遭受了巨大損失?；痣姍C(jī)組在失去廠用電，又沒有外部電源的情況下，一般是難以

啟動恢復(fù)正常運(yùn)行的。而抽水蓄能電站即使沒有外來電源，依靠電站上水庫庫存水量，

機(jī)組可以發(fā)電工況啟動，恢復(fù)廠用電，并向電網(wǎng)供電，這就是所謂的黑啟動。北京十三

陵抽水蓄能電站在1999年成功進(jìn)行了黑啟動試驗(yàn)。在電力系統(tǒng)癱瘓狀態(tài)下，蓄能電站

的黑啟動功能可為系統(tǒng)中其他機(jī)組的啟動創(chuàng)造條件，使系統(tǒng)盡快恢復(fù)正常。

7.配合系統(tǒng)的特殊負(fù)荷需要

電力系統(tǒng)每年都要投產(chǎn)一定規(guī)模的發(fā)電電源，以滿足用電負(fù)荷增長的需求。而新投

產(chǎn)的火電或水電機(jī)組在投入正式運(yùn)行之前都要進(jìn)行一系列的調(diào)試工作，目前生產(chǎn)的火電

機(jī)組單機(jī)容量已達(dá)到1000MW,進(jìn)行甩負(fù)荷試驗(yàn)時將對電力系統(tǒng)造成很大的沖擊,嚴(yán)

重時會導(dǎo)致系統(tǒng)癱瘓。抽水蓄能電站可配合新機(jī)組的甩負(fù)荷試驗(yàn)，即由抽水蓄能電站抽

水運(yùn)行作為試驗(yàn)機(jī)組的負(fù)荷，當(dāng)其甩負(fù)荷時，蓄能機(jī)組可迅即停止抽水運(yùn)行，以保持系

統(tǒng)負(fù)荷平衡，從而保證電網(wǎng)正常運(yùn)行。如廣東大亞灣核電機(jī)組（單機(jī)容量為900MW）

和沙角C廠火電機(jī)組（單機(jī)容量為600MW）的甩負(fù)荷試驗(yàn),都由廣州抽水蓄能電站配

合進(jìn)行。

8.滿足系統(tǒng)特殊供電要求

對于國家舉行的一些重要活動，要求確保100%的供電可靠性?；痣姍C(jī)組為主的電

網(wǎng),即使其裝機(jī)容量余度匕限大，但應(yīng)對電網(wǎng)突發(fā)性事故仍很困難。比較有效的辦法就

是利用抽水蓄能電站的特殊運(yùn)行方式來解決。如1997年，為保證香港回歸的直播，要

求京津唐電網(wǎng)的供電不能出現(xiàn)任何事故，安排十三陵抽水蓄能電站4臺機(jī)組中2臺機(jī)組

在抽水工況運(yùn)行,當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)事故時，可將抽水工況運(yùn)行的2臺機(jī)組停止抽水并轉(zhuǎn)成發(fā)

電工況運(yùn)行，這樣十三陵抽水蓄能電站800MW的裝機(jī)容量可發(fā)揮1200MW備用容量

的作用。抽水蓄能電站這種特殊的運(yùn)行方式及發(fā)揮的作用，是其他任］可電源難以達(dá)到的。

2.4抽水蓄能電站在電網(wǎng)中的效益

2.4.1靜態(tài)效益分析

抽水蓄能電站在系統(tǒng)負(fù)荷低谷時作抽水工況運(yùn)行，吸收系統(tǒng)低谷剩余電力，可以提

高系統(tǒng)低谷負(fù)荷率，使原來需要壓負(fù)荷運(yùn)行的火電機(jī)組避免大幅度降低出力運(yùn)行，提高

運(yùn)行效率；系統(tǒng)負(fù)荷高峰時作發(fā)電工況運(yùn)行，向電網(wǎng)提供峰荷電力，可以替代其他電源

承擔(dān)高峰負(fù)荷。前者稱作〃填谷〃，后者稱作〃頂峰〃。通常認(rèn)為抽水蓄能電站的靜態(tài)效

益，是指其滿足電力系統(tǒng)用電負(fù)荷的容量和電量需求（即靜態(tài)需求）所產(chǎn)生的效益，集

中反映在抽水蓄能電站的"頂峰"、〃填谷〃作用所產(chǎn)生的容量效益和電量轉(zhuǎn)換效益。

1.容量效益分析

"頂峰"的效益在于替代其他電源工作容量，減少其裝機(jī)規(guī)模及以蓄能電站的運(yùn)行

費(fèi)用代替被替代電源的運(yùn)行費(fèi)用所產(chǎn)生的效益。當(dāng)抽水蓄能電站的單位千瓦建設(shè)投資比

替代電源單位千瓦建設(shè)投資小時，便可節(jié)省系統(tǒng)電源建設(shè)資金。如天荒坪抽水蓄能電站

單位動態(tài)投資為3647元/kW,其高峰發(fā)電容量180萬kW,與同期同規(guī)模大型煤電

（按單位投資4500元/kW計）相比，可減少建設(shè)投資約15.35億元。當(dāng)蓄能電站的

運(yùn)行費(fèi)用（包括強(qiáng)迫停運(yùn)率、檢修率、廠用電率等的影響）低于替代電源的運(yùn)行費(fèi)用時，

便可節(jié)省系統(tǒng)的運(yùn)行費(fèi)用。一般抽水蓄能電站的發(fā)電成本比燃油機(jī)組和燃?xì)廨啓C(jī)組的發(fā)

電成本低，替代此類機(jī)組往往是有利的。與燃煤機(jī)組相比有無效益不能一概而論，需作

具體分析，一般高參數(shù)大容量燃煤機(jī)組平均發(fā)電煤耗率較低，平穩(wěn)運(yùn)行的高參數(shù)大容量

煤電機(jī)組的運(yùn)行成本低于抽水蓄能機(jī)組，但在擔(dān)任調(diào)峰運(yùn)行或熱備用時，計入低谷壓火

或熱備用空載煤耗后，運(yùn)行成本也可能比抽水蓄能機(jī)組高?！敺濉ㄋ@得的效益是蓄能

電站容量效益的主要組成部分。

另外，蓄能電站還可以替代其他電源承擔(dān)系統(tǒng)負(fù)荷備用容量和事故熱備用容量，也

體現(xiàn)了蓄能電站的容量效益，不過那是滿足系統(tǒng)的動態(tài)需求，屬于動態(tài)效益。

2.電量轉(zhuǎn)換效益分析

電量轉(zhuǎn)換效益主要體現(xiàn)在將系統(tǒng)低谷電能轉(zhuǎn)換成高峰電能所產(chǎn)生的效益。直觀看來,

似乎只是將廉價的低谷電能轉(zhuǎn)換成高價的高峰電能，其效益僅為二者的電價差，其實(shí)還

應(yīng)包括"填谷"所產(chǎn)生的其他效益。"填谷”的效益在于增加其他電源低谷時間負(fù)荷，減

少火電、核電機(jī)組壓負(fù)荷運(yùn)行深度和次數(shù)，維持高效率運(yùn)行，節(jié)省燃料消耗，增加發(fā)電

量，降低運(yùn)行成本或減少調(diào)節(jié)性能差的水電棄水，增加水能利用率，減少系統(tǒng)燃料消耗。

如天荒坪抽水蓄能電站投運(yùn)后從根本上改變了華東電網(wǎng)火電機(jī)組的運(yùn)行條件，大大減少

火電機(jī)組調(diào)停次數(shù)，1999年僅上海電網(wǎng)就減少125MW機(jī)組調(diào)停約200次。按天荒坪

抽水蓄能電站平均日調(diào)峰2800MW計算，累計年調(diào)喳容量達(dá)10億kW相當(dāng)于300MW

機(jī)組全年調(diào)停3333臺次，300MW機(jī)組調(diào)停費(fèi)按50萬元/臺次計，一年可節(jié)省啟停

費(fèi)用17億元。

由于從安全和經(jīng)濟(jì)角度考慮，核電機(jī)組和某些煤電機(jī)組不宜作頻繁跟蹤負(fù)荷運(yùn)行，

系統(tǒng)負(fù)荷低谷時難以大幅度減負(fù)荷運(yùn)行，而燃煤機(jī)組由于要承擔(dān)部分事故熱備用容量，

滿足次日系統(tǒng)應(yīng)急需要，必須保留一定的并網(wǎng)機(jī)組。又由于煤電機(jī)組升負(fù)荷速度有限，

當(dāng)日深夜不運(yùn)行次日來不及滿足負(fù)荷陡增需要。這樣電網(wǎng)低谷時段不僅核電機(jī)組要運(yùn)行,

而且部分煤電機(jī)組也要并網(wǎng)運(yùn)行，并保持一定的負(fù)荷水平，這樣會出現(xiàn)多種電源爭奪低

谷發(fā)電的局面。此時抽水蓄能電站抽水，等于增加低谷負(fù)荷，有利于緩解這個矛盾。因

此，在香港中華電力系統(tǒng)中，抽水蓄能電站被看作可以協(xié)助電網(wǎng)在低谷時段吸收核電的

作用。廣州抽水蓄能電站一期投入運(yùn)行后，為大亞灣核電廠創(chuàng)造了安全平穩(wěn)運(yùn)行的條件，

年發(fā)電量增加約10億kw-h,因而增加了核電廠的發(fā)電收入，提高了核電廠的運(yùn)行經(jīng)

濟(jì)指標(biāo)。

〃填谷〃效益還體現(xiàn)在改善核電、煤電機(jī)組運(yùn)行條件，減少發(fā)生事故的幾率，延長

使用壽命，節(jié)省機(jī)組檢修和設(shè)備更新費(fèi)用等方面。

2.4.2動態(tài)效益分析

電力系統(tǒng)的運(yùn)行參數(shù)（例如功率、頻率、電流、電壓）是隨時變化的，這是由于系

統(tǒng)負(fù)荷的有功功率和無功功率不斷變化的結(jié)果。為了維持電力系統(tǒng)正常運(yùn)行，除了要滿

足電力負(fù)荷容量和電量需求（稱為靜態(tài)需求）以外，還必須適應(yīng)電力負(fù)荷隨時變化的要

求（稱為動態(tài)需求\在進(jìn)行電源發(fā)展規(guī)劃時，對前者容易受到重視,而對后者卻重視不

夠。其實(shí)適應(yīng)負(fù)荷變化也是一種需求，這種需求是客觀存在的，也是必須滿足的。電力

系統(tǒng)為滿足電力負(fù)荷容量和電量需求，需要建設(shè)足夠的發(fā)電設(shè)備，消耗足夠的資源。同

樣，為滿足負(fù)荷變化需求，也要建設(shè)可以跟蹤負(fù)荷變化的發(fā)電設(shè)備，消耗相應(yīng)的資源。

抽水蓄能電站具有獨(dú)特的運(yùn)行靈活性，跟蹤負(fù)荷能力強(qiáng)，用它替代其他電源來滿足負(fù)荷

的動態(tài)需求，會給電力系統(tǒng)帶來經(jīng)濟(jì)效益，即所謂動態(tài)效益。

具體說來，動態(tài)效益可以表現(xiàn)在因抽水蓄能電站承擔(dān)系統(tǒng)調(diào)頻、調(diào)相、負(fù)荷備用、事故

熱備用、快速跟蹤負(fù)荷變化以及提供黑啟動服務(wù)，提高系統(tǒng)運(yùn)行可靠性和經(jīng)濟(jì)性等方面。

1.負(fù)荷調(diào)整效益

任何時候都要保持電力系統(tǒng)功率平衡，即系統(tǒng)發(fā)出的有功功率必須等于系統(tǒng)有功負(fù)

荷與有功損耗之和；系統(tǒng)發(fā)出的無功功率必須等于系統(tǒng)無功負(fù)荷與無功損耗之和。由于

負(fù)荷變化是不可避免的，因此必須靠調(diào)整系統(tǒng)發(fā)出的有功功率和無功功率來確保系統(tǒng)運(yùn)

行穩(wěn)定性。這就要求電力系統(tǒng)的TB分發(fā)電設(shè)備必須能隨時調(diào)整出力，使系統(tǒng)出力與負(fù)

荷不僅在數(shù)量上而且在時間分配上完全一致。

這樣的要求，對于普通火電機(jī)組來說運(yùn)行是較困難的。在日運(yùn)行方式下，一日之內(nèi)

負(fù)荷起伏數(shù)次，其變化幅度（即峰谷差）達(dá)最高負(fù)荷的30%~50%,特別是負(fù)荷曲線

陡坡部分，單位時間增減負(fù)荷量很大，華東電網(wǎng)曾經(jīng)達(dá)到每分鐘增加14萬kW0而火

電機(jī)組的電力生產(chǎn)是一個熱力循環(huán)過程，需要較長的能量轉(zhuǎn)換和傳遞時間，出力的變動

難以跟得上負(fù)荷的變化。普通燃煤機(jī)組在熱態(tài)下啟動，達(dá)到滿載需要1~2h,每分鐘增

加的出力不到額定出力的3%。同時火電機(jī)組是在高溫高壓的環(huán)境下工作，其關(guān)鍵部件

的低周循環(huán)疲勞壽命隨著負(fù)荷的變動而急劇下降，機(jī)組使用壽命縮短，設(shè)備更新費(fèi)用增

加。另外，火電機(jī)組作頻繁變出力運(yùn)行，比穩(wěn)定運(yùn)行燃料增多，事故率、檢修率和廠用

電率上升。所以普通煤電機(jī)組作調(diào)整負(fù)荷運(yùn)行是不經(jīng)濟(jì)的。

抽水蓄能電站的能量轉(zhuǎn)換形式簡單，變工況運(yùn)行操作簡便迅速，不增加過多的額外

消耗。抽水蓄能機(jī)組從抽水到滿載發(fā)電只需2~4mm，調(diào)整負(fù)荷能力很強(qiáng)。例如英國迪

諾威克抽水蓄能電站能在10s內(nèi)從靜止?fàn)顟B(tài)向系統(tǒng)提供1300MW的出力。因此,用抽

水蓄能機(jī)組替代煤電機(jī)組適應(yīng)系統(tǒng)負(fù)荷變動，特別是適應(yīng)負(fù)荷曲線陡坡段快速增減出力

的需要，可以節(jié)省系統(tǒng)固定資產(chǎn)投資和運(yùn)行維修費(fèi)用。

2.旋轉(zhuǎn)備用效益

電力系統(tǒng)不僅要適應(yīng)負(fù)荷的變化，而且要經(jīng)得起額外負(fù)荷的沖擊和系統(tǒng)元件突然事

故的