2抽水蓄能電站在電力系統(tǒng)中的作用

1、2抽水蓄能電站在電力系統(tǒng)中的作用電力系統(tǒng)電力系統(tǒng)基本特性電能一般不能大量，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(shí)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(huì)活動(dòng)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(shí)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，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(shí)補(bǔ)充系統(tǒng)的出力。整個(gè)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

2、率及電壓）發(fā)生變化，都會(huì)立即引起本系統(tǒng)其他地方的運(yùn)行參數(shù)的聯(lián)動(dòng)，使系統(tǒng)運(yùn)行失去平衡，甚至?xí)?，?dǎo)致事故的擴(kuò)大，嚴(yán)重時(shí)會(huì)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(shí)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，并使各發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子相對(duì)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(shí)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(shí)電力系統(tǒng)中各

3、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(shí)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(wú)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)定的是：發(fā)生電流、功率及電壓的強(qiáng)烈擺動(dòng)，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)墓β?，同時(shí)保證所有發(fā)電機(jī)組

4、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(gè)電力系統(tǒng)的頻率是相同的，即電力系統(tǒng)頻率是一個(gè)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(huì)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(shí)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(dòng)維持在允許范圍內(nèi)。失去運(yùn)行頻率穩(wěn)定的是：產(chǎn)生頻率，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

5、況下，由于負(fù)荷的電壓效應(yīng)及無(wú)功備用的調(diào)節(jié)作用，當(dāng)負(fù)荷變化時(shí)，電力網(wǎng)的電壓可以隨時(shí)穩(wěn)定于某一確定值，此時(shí)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(wú)功功率的減少大于負(fù)荷無(wú)功功率需求的減少時(shí)，電力網(wǎng)將出現(xiàn)無(wú)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(shí)調(diào)整無(wú)功出力的能力，以保持電壓的變動(dòng)維持在允許范圍內(nèi)。失去電壓穩(wěn)定的是：產(chǎn)生電壓，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(wú)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(wú)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

6、力系統(tǒng)中所有用電設(shè)備的開(kāi)機(jī)容量之和稱(chēng)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(shí)消耗的電功率之和稱(chēng)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(chēng)為供電負(fù)荷，再加上發(fā)電廠的廠用電功率后稱(chēng)為發(fā)電負(fù)荷。工業(yè)用戶(hù)的用電特性隨企業(yè)的類(lèi)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(hù)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

7、一班制企業(yè)大，日負(fù)荷曲線變化劇烈，峰谷差大，對(duì)電力系統(tǒng)運(yùn)行最為不利。農(nóng)業(yè)用戶(hù)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。市政公用事業(yè)及居民生活用電包括機(jī)關(guān)、學(xué)校、醫(yī)院、賓館、商店、街道等公共場(chǎng)所照明、通信、廣播、環(huán)衛(wèi)以及居民家用電器等。這類(lèi)用戶(hù)用電多數(shù)日內(nèi)變化大，特別是照明、電視、商店、機(jī)關(guān)、學(xué)校用電尤為突出。近年來(lái)隨著人民生活水平不

8、斷提高，家用電器增加較快，據(jù) 2002 年 1 月 20 日的國(guó)家主管部門(mén)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，擁有電視機(jī) 3.2 億臺(tái)，電冰箱 1.1 億臺(tái)，電風(fēng)扇 1.5 億臺(tái)。這類(lèi)用電負(fù)荷季節(jié)性變化較大。特別是家用空調(diào)器大量增加，而空調(diào)器的單機(jī)容量要比上述三種家用電器大得多，使我國(guó)夏季空調(diào)的用電負(fù)荷急劇增長(zhǎng)。家庭空調(diào)器，多數(shù)白天上班停開(kāi)，下班回家了打開(kāi)，甚至是晚上睡覺(jué)才開(kāi)，因此，我國(guó)目前空調(diào)用電負(fù)荷的日內(nèi)變化是相當(dāng)劇烈的。冰箱負(fù)荷隨季節(jié)略有變化，日內(nèi)變化不大。各類(lèi)電力用戶(hù)所擁有的用電設(shè)備，歸納起來(lái)主要是電、電熱器、各種照明燈具及各種電子設(shè)備等。它們的用電特性是有很大差異的，上述用電設(shè)備所占決定著電力系統(tǒng)的綜合負(fù)荷特

9、性。由于電力系統(tǒng)覆蓋面積很大，涉及到的電力用戶(hù)數(shù)量大，而各個(gè)用戶(hù)的用電特性不盡相同，并且就每個(gè)用戶(hù)而言，其用電情況也是隨時(shí)間變化的，因此，使得電力系統(tǒng)的電力負(fù)荷無(wú)時(shí)無(wú)刻不在變化。這種變化通常包括歷時(shí)變化和瞬間變化。歷時(shí)變化是指一段時(shí)間內(nèi)的變化，例如一年、一日的變化，瞬間變化是指電力負(fù)荷的瞬時(shí)波動(dòng)。歷時(shí)變化和瞬間變化都具有隨機(jī)性，但前者可以通過(guò)對(duì)實(shí)測(cè)資料的統(tǒng)計(jì)分析加以描述，并可達(dá)到一定的預(yù)期精度，而后者卻是無(wú)法預(yù)知的。1負(fù)荷頻率特性電力負(fù)荷具有一定的自動(dòng)調(diào)頻作用，這是由于電力負(fù)荷有功功率與頻率存在正比關(guān)系，即頻率增大有功負(fù)荷隨之增大，使電力系統(tǒng)有功出力與有功負(fù)荷失去平衡，引起發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子，導(dǎo)致頻率

10、下降，反之使頻率上升。此作用稱(chēng)為電力負(fù)荷的頻率效應(yīng)，亦稱(chēng)電力負(fù)荷的頻率特性。2負(fù)荷電壓特性電力負(fù)荷具有一定的自動(dòng)調(diào)壓作用，這是由于電力負(fù)荷無(wú)功功率與電壓存在正比關(guān)系，即電壓升高負(fù)荷無(wú)功功率增大，而負(fù)荷無(wú)功功率增大會(huì)引起電網(wǎng)無(wú)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(chēng)為電力負(fù)荷的電壓效應(yīng)，亦稱(chēng)電力負(fù)荷的電壓特性。2.1.4 各類(lèi)電源特性各類(lèi)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(guò)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(lèi)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(huì)效益。以下簡(jiǎn)述各類(lèi)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(shí)候，只

11、要有足夠的，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(shí)多，可供電量大，在滿(mǎn)足負(fù)荷電量需求方面能發(fā)揮較大的作用。另外，相對(duì)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(lèi)機(jī)組對(duì)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(jià)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(jiǎn)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。但受資源限制，前期開(kāi)發(fā)和投資大，運(yùn)行成本高。簡(jiǎn)單循環(huán)燃汽輪機(jī)

12、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)廨啓C(jī)和汽輪機(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(méi)有簡(jiǎn)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(kāi)采到到發(fā)電全過(guò)程。而且水能是可再生能源，又不污染環(huán)境。水電機(jī)組啟?？?，運(yùn)行靈活可靠，負(fù)荷變化能力強(qiáng)。一般從開(kāi)機(jī)到滿(mǎn)載運(yùn)行只需 13min。在旋轉(zhuǎn)備用狀態(tài)下，從技術(shù)最小出力到滿(mǎn)載運(yùn)行只需 0.250.5min。可調(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(zhǎng)，投資較大，有淹沒(méi)損失和處理問(wèn)題

13、，過(guò)大的淹沒(méi)也會(huì)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(wú)調(diào)節(jié)能力的徑流式水電站，豐、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(mǎn)載發(fā)電）變到100（滿(mǎn)載抽水），而且切換時(shí)間短，一般只需 15min。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，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(kù)中循環(huán)使用

14、，不像常規(guī)水電那樣依賴(lài)河川徑流。水庫(kù)規(guī)模相對(duì)較小，淹沒(méi)損失相對(duì)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(jià)的低谷電能轉(zhuǎn)換為寶貴的電能所帶來(lái)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，與常規(guī)水電相比沒(méi)有復(fù)雜的施工導(dǎo)流問(wèn)題，受季節(jié)性影響較小，一般可全年施工，但工程較多，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，不污染環(huán)境，水庫(kù)淹沒(méi)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(kāi)發(fā)。但利用水頭較低，施工不便，千瓦投資較大。潮汐電站運(yùn)行受潮汐運(yùn)動(dòng)規(guī)律制約，每天的工作時(shí)間是變化的，其在電力系統(tǒng)中的

15、工作位置呈周期（24 時(shí) 50 分）性變化（后延 50 分）。需電力系統(tǒng)通過(guò)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核電站的能量大得多，1kg 鈾全的能量。一座裝機(jī)容量核電站是利用原子核裂變能量發(fā)電，比燃燒反應(yīng)部裂變所產(chǎn)生的能量相當(dāng)于 25002700t 優(yōu)質(zhì)煤燃燒所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，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 515，增減負(fù)荷速度十分緩慢，而且可調(diào)幅度和變出力速度，隨著核裂變過(guò)程進(jìn)行而逐步衰減。另外，核電造價(jià)高，造價(jià)比

16、前述各類(lèi)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(chǔ)量大，無(wú)污染，對(duì)小。但單機(jī)容量較?。▏?guó)內(nèi)目前安裝的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組單機(jī)容量多為 6002500kW），發(fā)電出力受風(fēng)力變化影響有一定隨機(jī)性，對(duì)于小電網(wǎng)（電網(wǎng)容量小于 10 倍風(fēng)電場(chǎng)裝機(jī)容量）并網(wǎng)運(yùn)行有一定難度。國(guó)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(shí)間上分配不一致的缺陷，發(fā)展前景廣闊。1991 年以來(lái)風(fēng)電機(jī)組設(shè)計(jì)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(chǔ)量的評(píng)估，使可利用的風(fēng)能資源猛增，

17、不僅可以滿(mǎn)足的電力需求，而且可以滿(mǎn)足所有的能源需求。歐洲風(fēng)能和綠色和平組織推斷，世界風(fēng)力發(fā)電的潛力是預(yù)計(jì)的 2020年世界電力需求的 2 倍。我國(guó)擁有漫長(zhǎng)的海岸線，有相當(dāng)多的淺海區(qū)，具有豐富的可開(kāi)發(fā)的風(fēng)電資源。2.2 不網(wǎng)對(duì)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。如華北地區(qū)煤炭資源比較豐富，而水資源相對(duì)缺乏，因此電網(wǎng)內(nèi)電源主要以火電機(jī)組為主，這類(lèi)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(duì)較少，一般僅占 30%40。華東和

18、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(lái)自我國(guó)西北地區(qū)，不僅距離遠(yuǎn)，而且由于能力的限制，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(gè)途徑是建設(shè)核電機(jī)組；另一途徑是“西電東送”，將我國(guó)西部豐富的水電資源，通過(guò)高壓和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、電網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行方式的差別，對(duì)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)性能不電機(jī)組靈活，對(duì)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(lái)，不能很好滿(mǎn)足

19、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(lèi)電網(wǎng)所覆蓋的地區(qū)一般水資源相對(duì)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(duì)以火電為主的電網(wǎng)來(lái)說(shuō)，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(guó)東南部的、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(kāi)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(lái)自我國(guó)的西北部和北部，煤炭調(diào)入成本較高，受條件的制約，有時(shí)還不能滿(mǎn)足發(fā)電的需要，特別是在供電緊張時(shí)，發(fā)電用煤經(jīng)常告急。鑒于此，這些地區(qū)近幾年開(kāi)始大力發(fā)展核電。核電可以有效解決地區(qū)用電的，但核電機(jī)組所用具有

20、高性，一旦發(fā)生核泄漏事故，將對(duì)周邊地區(qū)造成嚴(yán)重的，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(tái)機(jī)組的容量可達(dá) 1000Mw 甚至更大，一旦停機(jī)，將對(duì)其所在電網(wǎng)造成很大的沖擊，嚴(yán)重時(shí)可能會(huì)造成整個(gè)電網(wǎng)的。這類(lèi)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。如省大亞灣核電站，機(jī)組單機(jī)容量為 900MW，投入運(yùn)行以來(lái)，多次發(fā)生停機(jī)甩負(fù)荷事故，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)下降到電網(wǎng)恢復(fù)正常，僅需要 7min 左右。故對(duì)于核電機(jī)組容量占有

21、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(duì)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(méi)有足夠大的調(diào)節(jié)，其調(diào)節(jié)性能會(huì)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，滿(mǎn)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，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(guó)正在興建的湖北省白蓮河抽水蓄能電站和湖南省的黑抽水蓄能電站，通過(guò)深入地分析論證工作，表明在水電容量相對(duì)較大的地區(qū)，建設(shè)一定規(guī)模的抽水蓄能電站是合理

22、的，也是經(jīng)濟(jì)的。4接受遠(yuǎn)距離送電的電網(wǎng)這類(lèi)電網(wǎng)所覆蓋的范圍一般均是能源相對(duì)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(mǎn)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、山西地區(qū)的外送電力距離相對(duì)最近，但也有 500km 左右；華東、華中、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(méi)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(zhǎng)，發(fā)生事故的幾率相對(duì)比較大；送電規(guī)模較大，出現(xiàn)事故時(shí)對(duì)電網(wǎng)的影響也比較大。對(duì)于這類(lèi)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

23、電站在電網(wǎng)中的作用主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：1調(diào)峰發(fā)電一個(gè)供電系統(tǒng)的負(fù)荷每時(shí)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(huì)出現(xiàn)兩個(gè)用電，即早和晚。電網(wǎng)負(fù)荷早一般出現(xiàn)在上午 9：0011：00，晚一般出現(xiàn)在晚上 19：0023：00。但隨著季節(jié)的變化，早、晚負(fù)荷出現(xiàn)的時(shí)間會(huì)稍有差別。電網(wǎng)用電時(shí)負(fù)荷上升速率較快，而火電等電源不能滿(mǎn)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。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)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

24、用電低谷時(shí)，電網(wǎng)內(nèi)大量的富裕電能無(wú)法利用，而電能又不能，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(shí)也保證電網(wǎng)的供電安全和供電質(zhì)量。對(duì)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 5070，如降低的幅度超過(guò)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(shuō)的火電機(jī)組壓負(fù)荷調(diào)峰。對(duì)于以水電為主的電網(wǎng)，可停運(yùn)部分水電機(jī)組。對(duì)于調(diào)節(jié)性能不好的水電站，特別是徑流式水電站，就會(huì)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(shí)，抽水蓄能電站可以進(jìn)行抽水運(yùn)行，此時(shí)蓄能電站變成用電戶(hù)，利用電網(wǎng)低谷電量將下水庫(kù)的水抽到上水庫(kù)，以水作為載體將

25、電網(wǎng)的富裕電能轉(zhuǎn)化為勢(shì)能，達(dá)到電能的目的，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，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(shí)，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(duì)象的用電特性千差萬(wàn)別，系統(tǒng)的負(fù)荷每時(shí)每刻都在變化，即常說(shuō)的負(fù)荷大波動(dòng)與小波動(dòng)現(xiàn)象。如電力機(jī)車(chē)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(duì)象的工作都對(duì)系統(tǒng)的負(fù)荷產(chǎn)生影響。如果用電對(duì)象增加的負(fù)荷較大，系統(tǒng)內(nèi)的發(fā)電設(shè)備一時(shí)不能滿(mǎn)足時(shí)，由于供需不平衡就會(huì)使系統(tǒng)頻率下降；如果系統(tǒng)用電對(duì)象減負(fù)荷較多，供大于需求時(shí)，系統(tǒng)頻率就會(huì)上升

26、。不論系統(tǒng)頻率上升還是下降，都會(huì)對(duì)系統(tǒng)用戶(hù)產(chǎn)生影響，嚴(yán)重時(shí)可使用電戶(hù)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(shí)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(guó)規(guī)定，電力系統(tǒng)頻率（也稱(chēng)）50Hz0.2Hz 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(duì)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(shí)（即出現(xiàn)大波動(dòng)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)頻率最低曾降到 81 %，一般也和十三陵抽水蓄能電僅為 9598，主要原因就是調(diào)頻。90 年代后站相繼投入運(yùn)行，系統(tǒng)頻率一般保持在 99.99

27、 %。以下實(shí)例可進(jìn)一步說(shuō)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)在三陵抽水蓄能電站機(jī)組分，系統(tǒng)頻率降至 49.84Hz，當(dāng)時(shí)十年月日時(shí)備用，運(yùn)行迅速啟動(dòng)兩臺(tái)機(jī)組帶滿(mǎn)負(fù)荷，系統(tǒng)頻率在4min 內(nèi)恢復(fù)正常；（2）1998 年 11 月 28 日，華東電網(wǎng) 500kV 電網(wǎng)頻率突然下降 0.16Hz，天荒坪抽水蓄能電站 1 號(hào)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。需明的是，由于受的限制，抽水蓄能電站解決系統(tǒng)負(fù)荷小波動(dòng)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(guò)使用上的調(diào)整，可以短時(shí)間內(nèi)承擔(dān)這種調(diào)頻運(yùn)行方式。4無(wú)

28、功調(diào)節(jié)（調(diào)相）不論電力系統(tǒng)的電壓升高或降低，對(duì)電力用戶(hù)都會(huì)產(chǎn)生不利影響，嚴(yán)重時(shí)同樣會(huì)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(wú)功功率，也可以發(fā)出無(wú)功功率。這樣可減少電力系統(tǒng)的無(wú)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(hào)、2 號(hào)、3 號(hào)和4 號(hào)機(jī)組在抽水工況下調(diào)相運(yùn)行小時(shí)數(shù)分別達(dá)到14.47、 26.07、17.91h 和 20.34h，總調(diào)相時(shí)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(shí)間也比較多。1994 年共發(fā)無(wú)功 1.58 億kvarh，吸收無(wú)功 8128 萬(wàn)kvarh；1995年發(fā)出無(wú)功 5774 萬(wàn)kvarh，吸收無(wú)功

29、1.1 億kvarh；1996 年發(fā)出無(wú)功 284 萬(wàn)kvar h，吸收無(wú)功 4.92 億kvar h；1997 年發(fā)出無(wú)功 20 萬(wàn)kvarh，吸收無(wú)功 4600 萬(wàn)kvarh，為電網(wǎng)穩(wěn)定電壓起了較大的作用。.kvarh 無(wú)功功率電量。電網(wǎng)中的電力負(fù)荷如電、變壓器等，大部分屬于感性電抗，在運(yùn)行過(guò)程中需要向這些設(shè)備提供相應(yīng)的無(wú)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(wú)功功率小電網(wǎng)電源向感性負(fù)荷提供無(wú)功功率。也即減少無(wú)功功率在電網(wǎng)中的，因此可以降低輸電線路因輸送無(wú)功功率造成的電能損耗，改善電網(wǎng)的運(yùn)行條件。不能計(jì)算無(wú)功電量。COS 功率因數(shù)是供用電系統(tǒng)的

30、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(shí)，還需大量的無(wú)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(shí)所需的無(wú)功功率。對(duì)于農(nóng)村用電負(fù)荷來(lái)說(shuō)，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(guò)合理配置無(wú)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(mǎn)足系統(tǒng)用電負(fù)荷的要求，同時(shí)還必須有一定數(shù)量的備用容量。根據(jù)電網(wǎng)容量大小及電源上的差別，設(shè)置備用容量的比例會(huì)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

31、故備用和檢修備用等）。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(shí)，機(jī)組以額定轉(zhuǎn)速空轉(zhuǎn)，處于旋轉(zhuǎn)備用狀態(tài)（稱(chēng)為熱備用），根據(jù)系統(tǒng)要求旋轉(zhuǎn)備用容量隨時(shí)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(chēng)為冷備用，冷備用容量投入運(yùn)行需要的時(shí)間相對(duì)較長(zhǎng)。由火電機(jī)組來(lái)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)的消耗增加。抽水蓄能機(jī)組同常規(guī)水電機(jī)組一樣，啟動(dòng)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

32、經(jīng)濟(jì)效益顯著。在抽水蓄能電站設(shè)計(jì)中，一般在上水庫(kù)都留有一定的發(fā)電備用，當(dāng)系統(tǒng)需要時(shí)可以利用上水庫(kù)的庫(kù)存水量，及時(shí)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(shí) 30 分，京津唐電網(wǎng)沙嶺子電廠 4 號(hào)機(jī)組掉閘，電網(wǎng)周波降為 49.93Hz，10 時(shí) 37 分 3 號(hào)機(jī)組又掉閘，電網(wǎng)降至 49.7Hz。十三陵蓄能電站1 號(hào)機(jī)組和水電站 1 號(hào)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(shí) 59 分，電網(wǎng)內(nèi)的核電機(jī)組跳機(jī)，系統(tǒng)降低到49.6Hz，廣州抽水蓄能電站僅用

33、 6min，就由 840MW 出力升至 2017MW，使系統(tǒng)復(fù)正常?；郑?）2002 年 7 月 16 日 9 時(shí) 53 分，華東電網(wǎng)北侖電廠跳閘，甩負(fù)荷 600MW；陽(yáng)城電廠 5 號(hào)機(jī)組跳閘，甩負(fù)荷 230MW，降至 49.72 Hz。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(dòng)電力系統(tǒng)在遇到特大事故時(shí)，會(huì)使整個(gè)系統(tǒng)處于癱瘓狀態(tài)。2003 年 8 月 14 日，美發(fā)生大范圍停電事故，停電范圍超過(guò) 24 萬(wàn) km2。，影響 5000 萬(wàn)居民，使國(guó)了巨大損失?；痣姍C(jī)組在失去廠用電，又沒(méi)有外部電源的情況下，一般是難以啟國(guó)、家動(dòng)恢復(fù)正常運(yùn)行的。而抽水蓄能電站即使

34、沒(méi)有外來(lái)電源，依靠電站上水庫(kù)庫(kù)存水量，機(jī)組可以發(fā)電工況啟動(dòng)，恢復(fù)廠用電，并向電網(wǎng)供電，這就是所謂的黑啟動(dòng)。十三陵抽水蓄能電站在 1999 年成功進(jìn)行了黑啟動(dòng)試驗(yàn)。在電力系統(tǒng)癱瘓狀態(tài)下，蓄能電站的黑啟動(dòng)功能可為系統(tǒng)中其他機(jī)組的啟動(dòng)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(mǎn)足用電負(fù)荷增長(zhǎng)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(shí)將對(duì)電力系統(tǒng)造成很大的沖擊，嚴(yán)重時(shí)會(huì)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)

35、機(jī)組的負(fù)荷，當(dāng)其甩負(fù)荷時(shí)，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(mǎn)足系統(tǒng)特殊供電要求對(duì)于國(guó)家舉行的一些重要活動(dòng)，要求確保 100 %的供電可靠性。火電機(jī)組為主的電網(wǎng)，即使其裝機(jī)容量余度比較大，但應(yīng)對(duì)電網(wǎng)突發(fā)性事故仍很。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(lái)解決。如 1997 年，為保證回歸的，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(tái)機(jī)組中 2 臺(tái)機(jī)組在抽水工況運(yùn)行，當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)事故時(shí)，可將抽

36、水工況運(yùn)行的 2 臺(tái)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，是其他任何電源難以達(dá)到的。抽水蓄能電站在電網(wǎng)中的效益靜態(tài)效益分析抽水蓄能電站在系統(tǒng)負(fù)荷低谷時(shí)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(lái)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)荷時(shí)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)負(fù)荷。前者稱(chēng)作“填谷”，后者稱(chēng)作“頂峰”。通常認(rèn)為抽水蓄能電站的靜態(tài)效益，是指其滿(mǎn)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

37、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)抽水蓄能電站的千瓦建設(shè)投資比替代電源千瓦建設(shè)投資小時(shí)，便可節(jié)省系統(tǒng)電源建設(shè)。如天荒坪抽水蓄能電站動(dòng)態(tài)投資為 3647 元kW，其發(fā)電容量 180 萬(wàn)kW，與同期同規(guī)模大型煤電（按投資 4500 元kW 計(jì)）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(shí)，便可節(jié)省系統(tǒng)的運(yùn)行費(fèi)用。一般抽水蓄能電站的

38、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(lèi)機(jī)組往往是有利的。與燃煤機(jī)組相比有無(wú)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(shí)，計(jì)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?！绊敺濉彼@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(guò)那是滿(mǎn)足系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)需求，屬于動(dòng)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)換成電能所產(chǎn)生的效益。直來(lái)，似乎只是

39、將廉價(jià)的低谷電能轉(zhuǎn)換成高價(jià)的電能，其效益僅為二者的電價(jià)差，其實(shí)還應(yīng)包括“填谷”所產(chǎn)生的其他效益?！疤罟取钡男б嬖谟谠黾悠渌娫吹凸葧r(shí)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(jì)算，累計(jì)年調(diào)峰容量達(dá) 10 億 kW，相當(dāng)于300MW 機(jī)組全年調(diào)停 3333 臺(tái)次，300MW 機(jī)組調(diào)

40、停費(fèi)按 50 萬(wàn)元臺(tái)次計(jì)，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)組不宜作頻繁負(fù)荷運(yùn)行，系統(tǒng)負(fù)荷低谷時(shí)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(mǎn)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(lái)不及滿(mǎn)足負(fù)荷陡增需要。這樣電網(wǎng)低谷時(shí)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(huì)出現(xiàn)多種電源爭(zhēng)奪低谷發(fā)電的局面。此時(shí)抽水蓄能電站抽水，等于增加低谷負(fù)荷，有利于緩解這個(gè)。因此，在中華電力系統(tǒng)中，抽水蓄能電站被看作可以協(xié)助電網(wǎng)在低谷時(shí)段吸收核電的作用。廣州抽水蓄能電站一

41、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kWh，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(zhǎng)使用，節(jié)省機(jī)組檢修和設(shè)備更新費(fèi)用等方面。2.4.2動(dòng)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(shí)變化的，這是由于系統(tǒng)負(fù)荷的有功功率和無(wú)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(mǎn)足電力負(fù)荷容量和電量需求（稱(chēng)為靜態(tài)需求）以外，還必須適應(yīng)電力負(fù)荷隨時(shí)變化的要求（稱(chēng)為動(dòng)態(tài)需求）。在進(jìn)行電源發(fā)展規(guī)劃時(shí)，對(duì)前者容易受到重視，而對(duì)后者卻重視不夠。其實(shí)適應(yīng)負(fù)荷變化也

42、是一種需求，這種需求是客觀存在的，也是必須滿(mǎn)足的。電力系統(tǒng)為滿(mǎn)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(mǎn)足負(fù)荷變化需求，也要建設(shè)可以負(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，負(fù)荷能力強(qiáng)，用它替代其他電源來(lái)滿(mǎn)足負(fù)荷的動(dòng)態(tài)需求，會(huì)給電力系統(tǒng)帶來(lái)經(jīng)濟(jì)效益，即所謂動(dòng)態(tài)效益。具體說(shuō)來(lái)，動(dòng)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、快速負(fù)荷變化以及提供黑啟動(dòng)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(shí)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(wú)功功率

43、必須等于系統(tǒng)無(wú)功負(fù)荷與無(wú)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(wú)功功率來(lái)確保系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性。這就要求電力系統(tǒng)的一部分發(fā)電設(shè)備必須能隨時(shí)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(shí)間分配上完全一致。這樣的要求，對(duì)于普通火電機(jī)組來(lái)說(shuō)運(yùn)行是較的。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 3050，特別是負(fù)荷曲線陡坡部分，時(shí)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(wàn)kW。而火電機(jī)組的電力生產(chǎn)是一個(gè)熱力循環(huán)過(guò)程，需要較長(zhǎng)的能量轉(zhuǎn)換和傳遞時(shí)間，出力的變動(dòng)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(dòng)，達(dá)到滿(mǎn)載需要 12h，每分

44、鐘增加的出力不到額定出力的 3。同時(shí)火電機(jī)組是在高溫高壓的環(huán)境下工作，其關(guān)鍵的低周循環(huán)疲勞隨著負(fù)荷的變動(dòng)而急劇下降，機(jī)組使用縮短，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(jiǎn)單，變工況運(yùn)行操作簡(jiǎn)便迅速，不增加過(guò)多的額外消耗。抽水蓄能機(jī)組從抽水到滿(mǎn)載發(fā)電只需 24min，調(diào)整負(fù)荷能力很強(qiáng)。例如英國(guó)迪諾威克抽水蓄能電站能在l0s 內(nèi)從狀態(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(dòng)，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。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)元件突然事故的干擾。任何發(fā)電和供電設(shè)備如果發(fā)