東江水電站擴(kuò)機(jī)必要性初探

1、東江水電站擴(kuò)機(jī)必要性初探DOI：1 引言東江水電站位于湘江支流耒水上游的資興市境內(nèi)，大壩高 157m，水庫正常蓄水位 285m，調(diào)節(jié)庫容 52.5 億 m3，是目前國內(nèi)已建和在建水電工程中調(diào)節(jié)性能最好的水庫之一。東江水電站下游 9km左右，已建有小東江梯級(jí)電站作為配套反調(diào)節(jié)電站，非補(bǔ)償期進(jìn)行反調(diào)節(jié)，補(bǔ)償期與東江水電站同步運(yùn)行。近年來，隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展，湖南電網(wǎng)電源結(jié)構(gòu)、用電結(jié)構(gòu)及負(fù)荷特性等均發(fā)生顯著變化，系統(tǒng)調(diào)峰需求日益突出，調(diào)峰容量需求不斷加大。東江水電站現(xiàn)有 500MW的裝機(jī)規(guī)模明顯偏小，不利于充分發(fā)揮大東江水庫庫容大，庫容系數(shù)高的特點(diǎn)。為有效緩解湖南電網(wǎng)系統(tǒng)調(diào)峰需求，更好發(fā)揮大東江水庫調(diào)峰潛

2、力，需擴(kuò)大東江水電站的裝機(jī)容量。2 東江水電站擴(kuò)機(jī)的必要性2.1有利于湖南電網(wǎng)豐枯水期季節(jié)負(fù)荷均衡當(dāng)前湖南電網(wǎng)主要電源為常規(guī)水電和燃煤為主的火電，其中水電比重占 35.90%（截止 2014 年 10 月）。特別是湖南電網(wǎng)小水電眾多， 2015 年湖南小水電裝機(jī)約 4800MW，約占水電總裝機(jī)的 45%左右；雖然裝機(jī)容量 50MW以上的規(guī)模水電站有 50 個(gè)，但裝機(jī)容量200MW的大型水電站僅11 個(gè)。大型水電站除三板溪、東江、江埡等三個(gè)電站為多年調(diào)節(jié)水電站外，其他大多為季調(diào)節(jié)，甚至為無調(diào)節(jié)能力徑流式電站，其總體調(diào)節(jié)能力不強(qiáng)。小水電多為徑流式電站，豐枯出力差別大，調(diào)節(jié)能力差，枯水期無水發(fā)電，豐

3、水期滿發(fā)都可能無法滿足洪水下泄流量要求，必須泄洪或者受主電網(wǎng)消納能力限制而被迫棄水。因而造成水電在豐、枯期出力和電量相差很大，存在季節(jié)性缺電問題，枯水期電網(wǎng)缺電量，運(yùn)行困難；豐水期缺容量，對(duì)電網(wǎng)的調(diào)峰能力提出考驗(yàn)。東江水電站目前裝機(jī) 500MW，作為多年調(diào)節(jié)水電站，正在湖南電網(wǎng)中主要起補(bǔ)償和調(diào)峰、調(diào)頻作用，水庫正常蓄水位 285.00m，調(diào)節(jié)庫容 52.50 億 m3，庫容系數(shù)高達(dá) 1.16 ，是目前國內(nèi)已建大型水電工程中調(diào)節(jié)性能最好的水庫。東江水電站擴(kuò)機(jī)，特別是擴(kuò)建可逆式機(jī)組后可更好發(fā)揮大東江水庫壩高庫容大， 庫容系數(shù)高的調(diào)峰能力， 一方面替代系統(tǒng)裝機(jī)，成為系統(tǒng)調(diào)峰容量，承擔(dān)尖高峰負(fù)荷，另一

4、方面還可以在豐大期承擔(dān)填谷功能，吸納電網(wǎng)小水電廉價(jià)低谷電量并轉(zhuǎn)化為上游水庫水量?jī)?chǔ)存起來，均衡豐枯水期季節(jié)負(fù)荷，從而有效緩解湖南電網(wǎng)的調(diào)峰壓力，改善電網(wǎng)火電運(yùn)行工況，降低電網(wǎng)運(yùn)行成本。與新建同等規(guī)模的燃煤火電相比，東江擴(kuò)機(jī)后可降低電網(wǎng)火電年均調(diào)峰率 2.82%，提高火電年利用小時(shí)110h，節(jié)省電網(wǎng)火電標(biāo)準(zhǔn)煤耗10.66 萬 t 。2.2有利于緩解湖南電網(wǎng)調(diào)峰壓力，提高供電可靠性在主電網(wǎng)運(yùn)行過程中，一般電網(wǎng)負(fù)荷呈曲線波動(dòng)變化，形成峰谷，如機(jī)組出力不能跟上負(fù)荷的快速變化，電網(wǎng)頻率將隨負(fù)荷變化而反向變化，當(dāng)頻率超過一定區(qū)間后，不僅將影響電能質(zhì)量，還可能影響電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。故隨著負(fù)荷增長(zhǎng)和峰谷差的加大

5、，一般需要較多機(jī)組參與電網(wǎng)調(diào)頻、備用。各類機(jī)組調(diào)峰特性與功能參見表1。由表 1 可見，水電與抽蓄機(jī)組的爬峰能力遠(yuǎn)優(yōu)于火電機(jī)組和燃?xì)廨啓C(jī)，從抽蓄機(jī)組的啟動(dòng)速度來看，一般2 分鐘內(nèi)即可由靜止達(dá)到滿載，適合作為電網(wǎng)調(diào)峰、備用容量。湖南電網(wǎng)內(nèi)隨水電裝機(jī)比例較大，但如前文所述，大部分機(jī)組為季、周、日調(diào)節(jié)或徑流電站，調(diào)節(jié)性能差，且常規(guī)水電資源開發(fā)殆盡，擴(kuò)建大東江可逆式蓄能機(jī)組有利于湖南電網(wǎng)系統(tǒng)調(diào)峰調(diào)頻及作為事故備用容量，提高電網(wǎng)供電質(zhì)量。2.3有利于消納區(qū)外電力輸入，提高電網(wǎng)運(yùn)行安全性按照全國能源基地的建設(shè)規(guī)劃和特高壓電網(wǎng)發(fā)展規(guī)劃，“十三五”期間特高壓交、直流均將落點(diǎn)湖南，其中酒泉-湖南 +800KV特高

6、壓直流將落點(diǎn)長(zhǎng)沙西南地區(qū)以長(zhǎng)株潭地區(qū)為主；荊門 - 長(zhǎng)沙 1000 特高壓交流將落點(diǎn)長(zhǎng)沙北環(huán)以北區(qū)域，兼顧長(zhǎng)沙和岳陽地區(qū)的供電。依據(jù)湖南電網(wǎng)“十三五”規(guī)劃及湖南電網(wǎng)的現(xiàn)有的“湘鄂聯(lián)絡(luò)線”的實(shí)際運(yùn)行情況，預(yù)計(jì)2020 年湖南省大負(fù)荷方式豐水期將接受外區(qū)電力5500MW，豐水期接受 8500MW，在省內(nèi)主電網(wǎng)基本潮流流向仍將維持現(xiàn)有“北電南送、西電東送”格局。大規(guī)模區(qū)外電力的送入雖可解決湖南一次能源較為缺乏的問題，但大容量、長(zhǎng)距離的潮流輸送對(duì)湖南電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行將成為一個(gè)嚴(yán)重的考驗(yàn)。 2010 年長(zhǎng)沙投運(yùn)的黑糜峰抽水蓄能電站在吸納區(qū)外電力送入，穩(wěn)定長(zhǎng)株潭電網(wǎng)發(fā)揮了重要作用。湘南電網(wǎng)涵蓋衡陽、永州

7、、郴州三市，地處京廣電氣化鐵路、京廣高鐵沿線，是湖南經(jīng)濟(jì)較為發(fā)達(dá)的地區(qū)之一，特別是郴州、永州兩市利用境內(nèi)礦產(chǎn)資源豐富的優(yōu)勢(shì)，承接粵港澳地區(qū)的產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移，用電負(fù)荷發(fā)展較快，已成為繼長(zhǎng)株潭地區(qū)之后的第二大負(fù)荷中心。該區(qū)電源裝機(jī)較少，主要靠接收外區(qū)供電來滿足區(qū)域內(nèi)用電負(fù)荷的高速增長(zhǎng)，區(qū)外供電基本占全區(qū)統(tǒng)調(diào)最高負(fù)荷的 41%63%左右。與黑糜峰抽水蓄能電站類似，東江擴(kuò)建抽水蓄能機(jī)組將對(duì)湘南電網(wǎng)作為第二負(fù)荷中心的受端形成有力的支撐作用，為特高壓遠(yuǎn)距離、大容量潮流的安全輸送創(chuàng)造有利條件，更有利于區(qū)外大力汛期基荷電力的輸入；利用其良好的備用作用和迅捷的動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性，將對(duì)湖南電網(wǎng)特別是湘南電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行提供有力

8、的安全保障。同時(shí)，東江擴(kuò)建可逆機(jī)組通過小方式抽水彌補(bǔ)發(fā)電工況耗水量，可使大東江水庫長(zhǎng)時(shí)間保持較大的蓄水量，在系統(tǒng)高峰負(fù)荷及電網(wǎng)需要時(shí)更有能力運(yùn)行于較大出力的工況，給湖南電網(wǎng)提供有力的電源支撐，有利于保證電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。2.4 有利于合理利用現(xiàn)有水庫資源，提高發(fā)電效益東江擴(kuò)建可逆式機(jī)組后可基本維持東江水庫原設(shè)計(jì)的補(bǔ)償運(yùn)行方式，并具有增加枯水期發(fā)電出力、改善電站年季運(yùn)行狀況、利于容量全年充分發(fā)揮作用；有利于現(xiàn)有電站資源合理利用，符合電網(wǎng)運(yùn)行需要。經(jīng)計(jì)算分析，東江擴(kuò)機(jī)后，原大東江和小東江兩梯級(jí)電站發(fā)電量增加0.16 億 KW?H，電能質(zhì)量進(jìn)一步提高， 枯水期電量增加 1.2 億 KW?H，枯水期

9、電量占全年比例由 64.6%提高到 72.5%。另外，根據(jù)湖南電網(wǎng) 2015年電力平衡計(jì)算成果，蓄能機(jī)組年發(fā)電量為 2.38 億 KW?H，相應(yīng)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)火電低谷和水電棄水電量 3.17 億 KW?H。隨著我國經(jīng)濟(jì)社會(huì)的快速發(fā)展，電網(wǎng)規(guī)模不斷擴(kuò)大，廣大用戶對(duì)供電服務(wù)質(zhì)量的要求不斷提高，但在電力體制改革后，電網(wǎng)企業(yè)可控直接調(diào)控的電廠容量不斷減少，增加了電網(wǎng)調(diào)度控制的工作難度。采取各種措施保證電力系統(tǒng)安全，是電網(wǎng)企業(yè)的社會(huì)責(zé)任。東江擴(kuò)建可逆蓄能機(jī)組作為湖南電網(wǎng)自有保安電源，由電網(wǎng)統(tǒng)一建設(shè)和運(yùn)營(yíng)管理，可以很大程度上保證電網(wǎng)運(yùn)行安全，且有利于東江現(xiàn)有電站資源合理利用，充分發(fā)揮現(xiàn)有電站的多年調(diào)節(jié)庫容和電網(wǎng)

10、系統(tǒng)調(diào)峰、調(diào)頻、備用的作用和效益。2.5有利于保護(hù)環(huán)境，促進(jìn)社會(huì)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展首先，東江水電站擴(kuò)機(jī)工程是清潔的可再生能源，符合湖南電力能源的發(fā)展方向；與新建火電機(jī)組相比，其生產(chǎn)過程不會(huì)引起大氣污染，可減少因燃煤發(fā)電排放 CO2等導(dǎo)致全球氣候變暖的溫室氣體， 總體上對(duì)環(huán)境保護(hù)是有利的。 其次，東江擴(kuò)機(jī)項(xiàng)目系利用原有的大、小東江水庫，不需要新建水庫，無水庫淹沒和新增移民，基本上不會(huì)對(duì)周圍環(huán)境產(chǎn)生不利影響。另外，東江擴(kuò)機(jī)在優(yōu)化湖南電網(wǎng)能源結(jié)構(gòu)、實(shí)現(xiàn)總體節(jié)能降耗、促進(jìn)社會(huì)經(jīng)濟(jì)協(xié)調(diào)發(fā)展、環(huán)境保護(hù)和資源節(jié)約等方面發(fā)揮著巨大作用。因此，結(jié)合湖南環(huán)境生態(tài)建設(shè)目標(biāo)及一次能源和用電需求特點(diǎn)，東江擴(kuò)機(jī)有利于環(huán)境保護(hù)，對(duì)促進(jìn)社會(huì)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展有積極作用。3 結(jié)論湖南經(jīng)濟(jì)正處于快速發(fā)展時(shí)期，對(duì)電力的需求和供電質(zhì)量要求與日俱增，電網(wǎng)對(duì)調(diào)峰電源和快速啟動(dòng)電源需求越來越大。但