抽水蓄能水電站

1、抽水蓄能電站摘要：抽水蓄能電站，是一種具有啟動(dòng)快、負(fù)荷跟蹤迅速和快速反應(yīng)的特殊電源它既是一個(gè)電站又是一個(gè)電網(wǎng)管理工具，它有發(fā)電、調(diào)峰、調(diào)頻、調(diào)相、事故備用、黑啟動(dòng)等諸多功能，同時(shí)還有節(jié)約能源和保護(hù)環(huán)境等特點(diǎn)。抽水蓄能電站有利于“全國電網(wǎng)”的穩(wěn)定運(yùn)行；有利于經(jīng)濟(jì)地進(jìn)行“西電東送”；有利于節(jié)能減排，優(yōu)化電源結(jié)構(gòu)。關(guān)鍵詞：抽水蓄能電站、頂峰填谷、靜態(tài)效益、動(dòng)態(tài)效益一、 抽水蓄能電站概述1、抽水蓄能電站定義抽水蓄能電站是裝設(shè)具有抽水及發(fā)電兩種功能的機(jī)組，利用電力機(jī)組低谷負(fù)荷期間的剩余電能向上水庫抽水儲(chǔ)蓄水能，再在系統(tǒng)高峰負(fù)荷期間從水庫放水發(fā)電的水電站。2、抽水蓄能電站介紹 抽水蓄能電站不同于一般水力發(fā)

2、電站。一般水力發(fā)電站只安裝有發(fā)電機(jī)，將高水位的水一次使用后棄之東流，而抽水蓄能電站安裝有抽水發(fā)電可逆式機(jī)組，既能抽水，又能發(fā)電。在白天或前半夜，水庫放水，高水位的水通過機(jī)組發(fā)電，將高水位的水的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能，向電網(wǎng)輸送。緩解用電高峰時(shí)電力不足問題；到后半夜，電網(wǎng)處于低谷，電網(wǎng)中不能儲(chǔ)存電能，這時(shí)機(jī)組作為抽水機(jī)，將低水位的水抽向高水位，注入上庫。這樣，用電低谷電網(wǎng)中多余的電能轉(zhuǎn)化為水的機(jī)械能儲(chǔ)存在水庫中，解決了電能不能儲(chǔ)存的問題。 抽水蓄能電站包括上水庫、高壓引水系統(tǒng)、主廠房、低壓尾水系統(tǒng)和下水庫。按電站有無天然徑流分為純抽水蓄能電站和混合式抽水蓄能電站。（1）、純抽水蓄能電站：沒有或只有少量

3、的天然來水進(jìn)入上水庫來補(bǔ)充蒸發(fā)、滲漏損失，而作為能量載體的水體基本保持一個(gè)定量，只是在一個(gè)周期內(nèi)，在上、下水庫之間往復(fù)利用；廠房?jī)?nèi)安裝的全部是抽水蓄能機(jī)組，其主要功能是調(diào)峰填谷、承擔(dān)系統(tǒng)事故備用等任務(wù)，而不承擔(dān)常規(guī)發(fā)電和綜合利用等任務(wù)。 （2）、 混合式抽水蓄能電站：其上水庫具有天然徑流匯入，來水流量已達(dá)到能安裝常規(guī)水輪發(fā)電機(jī)組來承擔(dān)系統(tǒng)的負(fù)荷。因而其電站廠房?jī)?nèi)所安裝的機(jī)組，一部分是常規(guī)水輪發(fā)電機(jī)組，另一部分是抽水蓄能機(jī)組。相應(yīng)地這類電站的發(fā)電量也由兩部分構(gòu)成，一部分為抽水蓄能發(fā)電量，另一部分為天然徑流發(fā)電量。所以這類水電站的功能，除了調(diào)峰填谷和承擔(dān)系統(tǒng)事故備用等任務(wù)處，還有常規(guī)發(fā)電和滿足綜合

4、利用要求等任務(wù)。 3、中國抽水蓄能電站的發(fā)展1968年和1973年分別建成兩座小型混合式抽水蓄能電站。我國抽水蓄能電站建設(shè)起步較晚，由于后發(fā)效應(yīng)，起點(diǎn)較高，近幾年建設(shè)的幾座抽水蓄能電站技術(shù)已達(dá)到世界水平。至2005年底，全國（不計(jì)臺(tái)灣）已建抽水蓄能電站總裝機(jī)容量達(dá)到6122MW，裝機(jī)容量躍居世界第五位，遍布全國14個(gè)省市。二、抽水蓄能水電站的靜態(tài)效益和動(dòng)態(tài)效益1、抽水蓄能電站的靜態(tài)效益抽水蓄能電站的靜態(tài)效益是由其在電網(wǎng)中頂峰填谷而產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益，包括：（1）、容量效益：抽水蓄能電站是調(diào)節(jié)電網(wǎng)負(fù)荷曲線和低谷之間差距的有效措施。負(fù)荷高峰時(shí)段，它可以作為水電站發(fā)電，擔(dān)負(fù)電網(wǎng)尖峰容量；用電低谷時(shí)段，它

5、可以作為電網(wǎng)用戶，吸收低谷電量抽水蓄能，減少負(fù)荷谷差。因此抽水蓄能水電站可以減少火電站機(jī)組日出力變幅，使其在高效區(qū)運(yùn)行，增加發(fā)電量，并使核電站和大型火電機(jī)組穩(wěn)定運(yùn)行。抽水蓄能電站一般無防洪、灌溉、航運(yùn)等綜合利用要求，建設(shè)成本低，建設(shè)周期比常規(guī)水電站要短，運(yùn)行費(fèi)用比火電站低。在電網(wǎng)中缺少調(diào)峰電源時(shí)，建設(shè)抽水蓄能電站可減少火電或其他類型電源的裝機(jī)容量，改變能源結(jié)構(gòu)，減少總的電力建設(shè)投資。(2)、能量轉(zhuǎn)換效益：抽水蓄能水電站通過能量轉(zhuǎn)換，將成本低的低谷電能轉(zhuǎn)換為價(jià)值高的峰荷電能。峰谷電價(jià)相差較大抽水蓄能電站經(jīng)濟(jì)效益明顯。如天荒坪抽水蓄能電站向華東電網(wǎng)收購低谷電，每千瓦時(shí)我0.21元，全年能耗42.8

6、6kWh，白天向華東供電，每千瓦時(shí)0.7元，年供電量31.6億kWh，全年增值13.12億元。（3）、節(jié)煤效益：抽水蓄能機(jī)組的投入，使電網(wǎng)負(fù)荷分配得到調(diào)整，火電盡量擔(dān)負(fù)基荷和腰荷，從而使得火電總平均耗煤下降。2、抽水蓄能電站的動(dòng)態(tài)效益抽水蓄能電站具有調(diào)峰、調(diào)頻和調(diào)相等作用，還可以承擔(dān)事故備用，保證電網(wǎng)安全、穩(wěn)定運(yùn)行。這些動(dòng)態(tài)效益高于其靜態(tài)效益，主要包括：（1）、調(diào)峰效益：抽水蓄能電站因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，控制方便，可以隨需要增加功率或減少功率，因而有效地減輕了火電機(jī)組（包括燃?xì)廨啓C(jī)組）的調(diào)峰負(fù)擔(dān)。（2）、調(diào)頻效益：抽水蓄能機(jī)組調(diào)節(jié)靈活，出力變化可以從0到100%，可以快速啟動(dòng)，隨時(shí)增荷減荷，起到調(diào)整周

7、波的作用，有助于保持頻率并提高電網(wǎng)的穩(wěn)定性。常規(guī)水電站和抽水蓄能電站都有調(diào)頻功能，但在負(fù)荷跟蹤速度和調(diào)頻容量變化幅度上抽水蓄能電站更為有利。常規(guī)水電站自啟動(dòng)到滿載一般需要數(shù)分鐘。而抽水蓄能電站可在一兩分鐘內(nèi)從靜止達(dá)到滿載，增加出力的速度可達(dá)每秒1萬kW，并能夠頻繁轉(zhuǎn)換工況。最突出的例子是英國的迪諾威克抽水蓄能電站，其6臺(tái)300MW機(jī)組設(shè)計(jì)能力為每天啟動(dòng)36次；每天工況轉(zhuǎn)換40次；6臺(tái)機(jī)組處于旋轉(zhuǎn)備用時(shí)，可以在10s內(nèi)達(dá)到全廠出力1320MW。（3）、負(fù)荷跟隨效益：電網(wǎng)負(fù)荷總是在不斷變化，當(dāng)負(fù)荷急劇變化時(shí)，抽水蓄能機(jī)組與火電或其他類型機(jī)組相比，其負(fù)荷跟隨很快，爬坡能力較強(qiáng)，。（4）、事故備用效益

8、：電網(wǎng)一般需要準(zhǔn)備20%以上的備用容量，為此系統(tǒng)往往付出很大的代價(jià)。而抽水蓄能機(jī)組作為水電機(jī)組可以方便地處于旋轉(zhuǎn)備用狀態(tài)，以利快速地承擔(dān)事故備用。抽水蓄能水電站能夠快速啟動(dòng)機(jī)組，迅速轉(zhuǎn)換工況，可節(jié)省機(jī)組啟動(dòng)費(fèi)用，代替?zhèn)溆脽崮軝C(jī)組低出力期間運(yùn)行費(fèi)用。例如2001年3月8日15時(shí)58分，天廣交流天平兩回線路同時(shí)跳閘，輸送功率由1460MW減至0，廣東電網(wǎng)頻率由事故前的50Hz下降到49.44Hz,廣東緊急搶開廣州抽水蓄能電站香港1臺(tái)機(jī)組，使系統(tǒng)在16時(shí)4分恢復(fù)到50Hz。（5）、調(diào)相效益：抽水蓄能機(jī)組由于其結(jié)構(gòu)上的優(yōu)點(diǎn)，可以方便地做調(diào)相運(yùn)行。不但空閑時(shí)可供調(diào)相，在發(fā)電和抽水時(shí)也可以調(diào)相，既可以發(fā)出

9、無功功率提高電力系統(tǒng)電壓，也可以吸收無功功率降低電力系統(tǒng)電壓，尤其是在抽水工況調(diào)相時(shí)，經(jīng)常進(jìn)相吸收無功功率，有時(shí) 進(jìn)相很深，持續(xù)時(shí)間很長(zhǎng)，這種情況是其他發(fā)電機(jī)組達(dá)不到的，只有抽水蓄能機(jī)組才能做到。另外，抽水蓄能機(jī)組在調(diào)相運(yùn)行完成后可以快速地轉(zhuǎn)為發(fā)電或抽水。（6）、黑啟動(dòng)效益：黑啟動(dòng)是指整個(gè)系統(tǒng)因故障停運(yùn)后，系統(tǒng)全部停電（不排除孤立小電網(wǎng)仍維持運(yùn)行），處于全黑狀態(tài)，不依賴別的網(wǎng)絡(luò)幫助，通過系統(tǒng)中具有自啟動(dòng)能力的發(fā)電機(jī)組啟動(dòng)，帶動(dòng)無自啟動(dòng)的發(fā)電機(jī)組，逐步擴(kuò)大系統(tǒng)恢復(fù)范圍，最終實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的恢復(fù)。其關(guān)鍵是電源點(diǎn)的啟動(dòng)，水輪發(fā)電機(jī)組，與火電、核電機(jī)組相比，具有輔助設(shè)備簡(jiǎn)單、廠用電少啟動(dòng)快速等優(yōu)點(diǎn)。但水

10、電站需要直流系統(tǒng)蓄電池儲(chǔ)存的電能和液壓系統(tǒng)儲(chǔ)存的液壓能量，而抽水蓄能電站憑借上水庫水的位能就可啟動(dòng)，這是其他電站不具備的優(yōu)勢(shì)。三、抽水蓄能電站提高能源利用率抽水蓄能電站的調(diào)峰填谷效益主要體現(xiàn)在提高電網(wǎng)中火電及其他電源的負(fù)荷率，使得火電和其他電源的能量得到充分利用。電網(wǎng)中有了抽水蓄能電站，可使火電機(jī)組安全、穩(wěn)定地運(yùn)行，提高了利用小時(shí)，并減少頻繁啟動(dòng)，節(jié)約能源，降低能耗；核電站可擔(dān)任基本負(fù)荷穩(wěn)定運(yùn)行，借以提高電網(wǎng)和核電站本身的經(jīng)濟(jì)性和安全性；水電比重較大的電網(wǎng)可減少常規(guī)水電站汛期的棄水調(diào)峰，借以提高水能資源的利用率；風(fēng)電比重較大的電網(wǎng)，可增加系統(tǒng)吸收的風(fēng)電電量，使隨機(jī)的不穩(wěn)定電能變成可隨時(shí)調(diào)用的可

11、靠電能?？傊樗钅茈娬臼沟没痣姾推渌愋碗娫窗l(fā)電量的利用率都得到提高，也使電能的質(zhì)量提高了。四、中國發(fā)展抽水蓄能電站的必要性1、從安全上看，“全國聯(lián)網(wǎng)”后遠(yuǎn)距離大容量輸電，線路故障在所難免。華中電網(wǎng)與川渝電網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)后就曾多次發(fā)生故障，說明電網(wǎng)規(guī)模越大，保證電網(wǎng)穩(wěn)定和安全運(yùn)行就越重要、也越困難。因此，在電力聯(lián)絡(luò)點(diǎn)配置一定規(guī)模的啟動(dòng)、爬坡速度快的抽水蓄能電站作為保安電源，對(duì)電能輸送過程中的故障做出快速反應(yīng)，有利于電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。2、從經(jīng)濟(jì)上看，“西電東送”輸電距離遠(yuǎn)，送基荷比送峰荷電經(jīng)濟(jì)性好。三峽水電站一帶建設(shè)適量的抽水蓄能電站，可以利用其地理位置優(yōu)勢(shì)對(duì)“西電東送”中的低谷電或季節(jié)性電能進(jìn)行

12、“來料加工”，將其轉(zhuǎn)化為優(yōu)質(zhì)的峰荷電能供給華中地區(qū)；另外，還可以與三峽、葛洲壩、水布埡等常規(guī)水電站配合運(yùn)行，取得一定的補(bǔ)償效益。3、從節(jié)能減排上看，我國已進(jìn)入能源結(jié)構(gòu)調(diào)整快車道，發(fā)展可再生清潔能源如核電、風(fēng)電、水電、太陽能已成為我國今后一段時(shí)期電力發(fā)展的主要方向，并要求電網(wǎng)有足夠的調(diào)峰能力配套運(yùn)行，但這些清潔可再生能源不具備或有較弱的調(diào)峰能力。預(yù)計(jì)到2020年，我國總裝機(jī)容量將超過16億kW。其中，火電比重下降到61.1%。水電比重下降到17.7%，核電比例提高到5.1%，風(fēng)電比重提高到8.8%，大量清潔可再生能源的建設(shè)，降低了電網(wǎng)綜合調(diào)峰能力。由此，建設(shè)適當(dāng)規(guī)模的抽水蓄能電站配套運(yùn)行，可提高系統(tǒng)調(diào)峰能力、促進(jìn)電源結(jié)構(gòu)優(yōu)化調(diào)整，是我國新能源發(fā)展的重要組成部分。五、結(jié)語進(jìn)入新世紀(jì)，我國電力行業(yè)“西電東送”、“南北互供”、“全國聯(lián)網(wǎng)”使得電網(wǎng)穩(wěn)定、安全運(yùn)行越來越重要，也越來越困難。抽水蓄能電站優(yōu)越的頂峰平谷、調(diào)頻、調(diào)相、事故備用、黑啟動(dòng)等性能對(duì)電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行起到至關(guān)重要的作用，必將達(dá)到進(jìn)一步的發(fā)展。同時(shí)抽水蓄能電站促進(jìn)