论文部分内容阅读
摘要：本文简要介绍了抽水蓄能电站的工作原理，在电力系统中的作用以及相应的静态效益与动态效益。
关键词：抽水蓄能电站；作用；静态效益；动态效益
中图分类号：U665文献标识码： A
1前言
我国的电力建设经过几十年的努力，已基本上达到了电量充足，限制用电的情况已大体消除的程度。但是，大部分电力系统的调峰能力还很差，为此，许多火电厂被迫使用中型热力机组来调峰。如此以来，既耗费了燃料，又损伤设备，得不偿失。因此，发展既能够提高供电质量，又能提高电力系统本身经济性的技术就非常必要，而抽水蓄能电站满足了这一要求。
2抽水蓄能电站的工作原理及作用
抽水蓄能电站的工作原理即利用可以兼具水泵和水轮机两种工作方式的蓄能机组，在电力负荷出现低谷时（夜间）做水泵运行，利用基荷火电机组发出的多余电能将下游水库的水抽到上游水库储存起来，在电力负荷出现高峰时（下午及晚上）作水轮机运行，将储存的水泄下来发电。
由此可见，抽水蓄能电站是一种特殊的电源，它具有两大特性：（1）既是发电厂，又是用户，其调峰填谷的功能是其他任何类型发电厂所不具备的；（2）机组启动迅速，运行灵活、可靠，对负荷的急剧变化可以作出快速反应，除调峰填谷外，还适合承担调频、调相、事故备用等任务。
2.1调峰填谷
抽水蓄能电站在用电高峰期间发电，在用电低谷期间抽水填谷，可以改善燃煤火电机组和核电机组的运行条件，保证电网稳定运行。
比如十三陵抽水蓄能电站，由于担当了调峰发电、抽水填谷等任务，降低了電网的峰谷差率，减轻了燃煤火电调峰机组的调峰任务，不但为电力系统节约了固定运行费用和燃料费用，而且对电网的稳定运行起到了十分重要的作用。
2.2调频
为了保证稳定运行，电网需要具备随时调整发电出力的能力，以适应用户负荷的变化，因此，电网所选择的调频机组必须快速灵敏，随负荷瞬时变化而调整出力。抽水蓄能电站机组具有迅速而灵敏的开、停机性能，特别适宜于调整出力，因此，能很好地满足电网负荷急剧变化的要求。
2.3紧急事故备用
在电网发生故障和负荷快速增长时，要求有发电站能起到紧急事故备用和负荷调整的作用，由于抽水蓄能电站快速灵活的运行特点，很容易实现这一功能。
2.4调相的作用
电力系统无功电力不足，会造成电力系统电压下降，影响电力系统电压下降，影响电力系统的供电质量和安全可靠运行，因此在电力平衡中，除进行有功平衡外，还要进行无功平衡。当系统无功不足时，需有发电站及时提供无功功率，抽水蓄能电站能很好地提供相应的服务。
广州抽水蓄能电站自投产运行以来，1994～1997年共发无功21878Kvarh，吸收无功72028 Kvarh 。从1998年至今，特别是2002年底南方电网公司成立以来，调相运行需求进一步加大，在2003年春节期间，广州抽水蓄能电站共启动调相69次，运行时间111.6h，为广东电网平衡无功、稳定电压发挥了重要作用。
2.5保证特殊用电
抽水蓄能电站还能起到保证电网特殊用电的任务。如京津唐电网运行的火电机组容量日趋增加且单机容量也较多为200MW以上，一旦出现甩机，抽水蓄能电站可在数秒内使出力增至最大，确保系统的安全稳定运行，提高重要用户的供电可靠性。
2.6黑启动
随着电力系统的发展，系统的稳定性与可靠性会因局部的问题波及邻近区域而引起重大系统事故，而黑启动已成为事故后系统恢复正常运行的重要措施之一。提供黑启动服务的关键是启动电源，即具有黑启动能力的机组，抽水蓄能电站可在无外界帮助的情况下，迅速自启动，并通过输电线路输送启动功率带动其他机组，从而使电力系统在最短时间内恢复供电能力。
1999年，十三陵抽水蓄能电站进行了黑启动功能的试验，试验获得了成功，表明十三陵抽水蓄能电站可满足系统黑启动的要求，具有在厂用电失效情况下自启动机组进行生产自救，同时向无电压电网输电的能力。十三陵抽水蓄能电站为电力系统提供有效的黑启动服务，成为保证电力系统安全运行的重要措施之一。
3抽水蓄能电站的效益
3.1静态效益
抽水蓄能电站可以减少火电机组参与调峰的启停或升降出力，提高发电利用小时数，降低燃煤消耗，可通过竞争降低火电上网电价，再通过电网传输给用户，使用户的购电价也有下降的可能。静态效益主要包括容量效益和电量效益。
容量效益：在电力系统负荷出现高峰时，抽水蓄能电站可以像常规水电站一样发电，承担系统的高峰负荷，起到调峰作用，从而可以有效的替代电力系统其他电站的装机容量，由此产生的经济效益称为容量效益。
电量效益（节煤效益）：在经济调度下，低谷电由系统中煤耗最低的基荷机组发出，而高峰电由系统中煤耗高的调峰机组发出。抽水蓄能电站的作用就是用高效、低煤耗机组发出的电，来替代低效高煤耗机组发出的电，其实质就是以煤换煤。在满足同样用户电力需求的情况下，抽水蓄能电站所节省的煤耗为低效调峰机组与高效机组的煤耗之差，由此产生的经济效益称为电量效益。
3.2动态效益
与静态效益相比，抽水蓄能电站更重要的是动态效益。抽水蓄能电站由于启停迅速，运行灵活，出力变速快，变幅大，跟踪负荷能力强，因而特别适宜在电力系统中承担调频、调相、旋转备用和事故备用等“动态任务”，满足系统运行上的需要。
调频效益：抽水蓄能电站由于起停快，工况转换迅速，机组出力变化范围大，能随时而迅速地调整出力，适应负荷的波动，跟踪负荷变化，保持频率和电网运行稳定。这种由于抽水蓄能机组的快速响应，实时出力较小的负荷与发电功率的不匹配，保持系统频率的稳定，由此而取得的效益即为调频效益。
事故备用效益：电力系统中突发停电事故，抽水蓄能电站能够快速启动，迅速转移工况，在发电工况下，可利用抽水蓄能机组运行的空闲容量，在水泵工况下，可停止抽水或切泵转换工况，在静态条件下，亦可紧急启动，从而达到短时应急事故备用的目的。抽水蓄能电站可承担电力系统的事故备用，提高供电可靠性，减少停电损失，由此取得的效益即事故备用效益。
调相效率：抽水蓄能机组在空闲时可作调相运行，在发电或抽水的同时，也可供给电力系统无功出力，减少设置专门的调相机组，由此取得的效益即为调相效益。
黑启动效益：当系统发生大面积停电的重大事故时，若无任何黑启动措施，则会使停电延长，造成国民经济中大损失。黑启动是电力系统安全运行的重要措施之一，其目标是在短时间内使系统恢复带负荷能力。抽水蓄能电站可在无外界帮忙的情况下，迅速自启动，并通过输电线路输送启动功率带动其他机组，从而使电力系统在最短时间内恢复供电能力，由此取得的效益即为黑启动效益。
4 结语
抽水蓄能电站既能够提高供电质量，又能够提高电力系统本身的经济效益，对我国电力系统的发展具有重要作用，因此，我们应该加大研究力度，提高抽水蓄能电站的技术水平。
参考文献
[1] 梅祖彦著.抽水蓄能技术[M].北京：清华大学出版社，1988.
[2] 林明华.世界抽水蓄能电站建设特点与发展趋势[J].水力发电学报，1996. [3]罗绍基.我国抽水蓄能电站建设[J].水力发电，1999.
[4] 张文亮，丘明，来小康.储能技术在电力系统中的应用[J].电网技术，2008，32（7）.
[5] 吴毅，李红艳，张东跃. 新形势下抽水蓄能电站综合效益分析[J].水力发电，2008(10).
[6]吴敬儒.2005-2030年电力需求预测及发展战略研究[N].中国电力报，2007-9.
[7] 陈旭，左郑敏.抽水蓄能电站在广东的发展分析[J].电网技术，2006.
[8] 张滇生.抽水蓄能在南方电网中的作用研究[J].水力发电， 2010（9）.
[9] 丁民.蓄能电站的负荷备用效益[J].水能技术经济，1993.
[10]陈育文.抽水蓄能电站调峰填谷节煤效益研究[J].水能技术经济，1992.
[11]赵永生.我国抽水蓄能电站发展问题探讨[J].水力发电，2003（7）.
关键词：抽水蓄能电站；作用；静态效益；动态效益
中图分类号：U665文献标识码： A
1前言
我国的电力建设经过几十年的努力，已基本上达到了电量充足，限制用电的情况已大体消除的程度。但是，大部分电力系统的调峰能力还很差，为此，许多火电厂被迫使用中型热力机组来调峰。如此以来，既耗费了燃料，又损伤设备，得不偿失。因此，发展既能够提高供电质量，又能提高电力系统本身经济性的技术就非常必要，而抽水蓄能电站满足了这一要求。
2抽水蓄能电站的工作原理及作用
抽水蓄能电站的工作原理即利用可以兼具水泵和水轮机两种工作方式的蓄能机组，在电力负荷出现低谷时（夜间）做水泵运行，利用基荷火电机组发出的多余电能将下游水库的水抽到上游水库储存起来，在电力负荷出现高峰时（下午及晚上）作水轮机运行，将储存的水泄下来发电。
由此可见，抽水蓄能电站是一种特殊的电源，它具有两大特性：（1）既是发电厂，又是用户，其调峰填谷的功能是其他任何类型发电厂所不具备的；（2）机组启动迅速，运行灵活、可靠，对负荷的急剧变化可以作出快速反应，除调峰填谷外，还适合承担调频、调相、事故备用等任务。
2.1调峰填谷
抽水蓄能电站在用电高峰期间发电，在用电低谷期间抽水填谷，可以改善燃煤火电机组和核电机组的运行条件，保证电网稳定运行。
比如十三陵抽水蓄能电站，由于担当了调峰发电、抽水填谷等任务，降低了電网的峰谷差率，减轻了燃煤火电调峰机组的调峰任务，不但为电力系统节约了固定运行费用和燃料费用，而且对电网的稳定运行起到了十分重要的作用。
2.2调频
为了保证稳定运行，电网需要具备随时调整发电出力的能力，以适应用户负荷的变化，因此，电网所选择的调频机组必须快速灵敏，随负荷瞬时变化而调整出力。抽水蓄能电站机组具有迅速而灵敏的开、停机性能，特别适宜于调整出力，因此，能很好地满足电网负荷急剧变化的要求。
2.3紧急事故备用
在电网发生故障和负荷快速增长时，要求有发电站能起到紧急事故备用和负荷调整的作用，由于抽水蓄能电站快速灵活的运行特点，很容易实现这一功能。
2.4调相的作用
电力系统无功电力不足，会造成电力系统电压下降，影响电力系统电压下降，影响电力系统的供电质量和安全可靠运行，因此在电力平衡中，除进行有功平衡外，还要进行无功平衡。当系统无功不足时，需有发电站及时提供无功功率，抽水蓄能电站能很好地提供相应的服务。
广州抽水蓄能电站自投产运行以来，1994～1997年共发无功21878Kvarh，吸收无功72028 Kvarh 。从1998年至今，特别是2002年底南方电网公司成立以来，调相运行需求进一步加大，在2003年春节期间，广州抽水蓄能电站共启动调相69次，运行时间111.6h，为广东电网平衡无功、稳定电压发挥了重要作用。
2.5保证特殊用电
抽水蓄能电站还能起到保证电网特殊用电的任务。如京津唐电网运行的火电机组容量日趋增加且单机容量也较多为200MW以上，一旦出现甩机，抽水蓄能电站可在数秒内使出力增至最大，确保系统的安全稳定运行，提高重要用户的供电可靠性。
2.6黑启动
随着电力系统的发展，系统的稳定性与可靠性会因局部的问题波及邻近区域而引起重大系统事故，而黑启动已成为事故后系统恢复正常运行的重要措施之一。提供黑启动服务的关键是启动电源，即具有黑启动能力的机组，抽水蓄能电站可在无外界帮助的情况下，迅速自启动，并通过输电线路输送启动功率带动其他机组，从而使电力系统在最短时间内恢复供电能力。
1999年，十三陵抽水蓄能电站进行了黑启动功能的试验，试验获得了成功，表明十三陵抽水蓄能电站可满足系统黑启动的要求，具有在厂用电失效情况下自启动机组进行生产自救，同时向无电压电网输电的能力。十三陵抽水蓄能电站为电力系统提供有效的黑启动服务，成为保证电力系统安全运行的重要措施之一。
3抽水蓄能电站的效益
3.1静态效益
抽水蓄能电站可以减少火电机组参与调峰的启停或升降出力，提高发电利用小时数，降低燃煤消耗，可通过竞争降低火电上网电价，再通过电网传输给用户，使用户的购电价也有下降的可能。静态效益主要包括容量效益和电量效益。
容量效益：在电力系统负荷出现高峰时，抽水蓄能电站可以像常规水电站一样发电，承担系统的高峰负荷，起到调峰作用，从而可以有效的替代电力系统其他电站的装机容量，由此产生的经济效益称为容量效益。
电量效益（节煤效益）：在经济调度下，低谷电由系统中煤耗最低的基荷机组发出，而高峰电由系统中煤耗高的调峰机组发出。抽水蓄能电站的作用就是用高效、低煤耗机组发出的电，来替代低效高煤耗机组发出的电，其实质就是以煤换煤。在满足同样用户电力需求的情况下，抽水蓄能电站所节省的煤耗为低效调峰机组与高效机组的煤耗之差，由此产生的经济效益称为电量效益。
3.2动态效益
与静态效益相比，抽水蓄能电站更重要的是动态效益。抽水蓄能电站由于启停迅速，运行灵活，出力变速快，变幅大，跟踪负荷能力强，因而特别适宜在电力系统中承担调频、调相、旋转备用和事故备用等“动态任务”，满足系统运行上的需要。
调频效益：抽水蓄能电站由于起停快，工况转换迅速，机组出力变化范围大，能随时而迅速地调整出力，适应负荷的波动，跟踪负荷变化，保持频率和电网运行稳定。这种由于抽水蓄能机组的快速响应，实时出力较小的负荷与发电功率的不匹配，保持系统频率的稳定，由此而取得的效益即为调频效益。
事故备用效益：电力系统中突发停电事故，抽水蓄能电站能够快速启动，迅速转移工况，在发电工况下，可利用抽水蓄能机组运行的空闲容量，在水泵工况下，可停止抽水或切泵转换工况，在静态条件下，亦可紧急启动，从而达到短时应急事故备用的目的。抽水蓄能电站可承担电力系统的事故备用，提高供电可靠性，减少停电损失，由此取得的效益即事故备用效益。
调相效率：抽水蓄能机组在空闲时可作调相运行，在发电或抽水的同时，也可供给电力系统无功出力，减少设置专门的调相机组，由此取得的效益即为调相效益。
黑启动效益：当系统发生大面积停电的重大事故时，若无任何黑启动措施，则会使停电延长，造成国民经济中大损失。黑启动是电力系统安全运行的重要措施之一，其目标是在短时间内使系统恢复带负荷能力。抽水蓄能电站可在无外界帮忙的情况下，迅速自启动，并通过输电线路输送启动功率带动其他机组，从而使电力系统在最短时间内恢复供电能力，由此取得的效益即为黑启动效益。
4 结语
抽水蓄能电站既能够提高供电质量，又能够提高电力系统本身的经济效益，对我国电力系统的发展具有重要作用，因此，我们应该加大研究力度，提高抽水蓄能电站的技术水平。
参考文献
[1] 梅祖彦著.抽水蓄能技术[M].北京：清华大学出版社，1988.
[2] 林明华.世界抽水蓄能电站建设特点与发展趋势[J].水力发电学报，1996. [3]罗绍基.我国抽水蓄能电站建设[J].水力发电，1999.
[4] 张文亮，丘明，来小康.储能技术在电力系统中的应用[J].电网技术，2008，32（7）.
[5] 吴毅，李红艳，张东跃. 新形势下抽水蓄能电站综合效益分析[J].水力发电，2008(10).
[6]吴敬儒.2005-2030年电力需求预测及发展战略研究[N].中国电力报，2007-9.
[7] 陈旭，左郑敏.抽水蓄能电站在广东的发展分析[J].电网技术，2006.
[8] 张滇生.抽水蓄能在南方电网中的作用研究[J].水力发电， 2010（9）.
[9] 丁民.蓄能电站的负荷备用效益[J].水能技术经济，1993.
[10]陈育文.抽水蓄能电站调峰填谷节煤效益研究[J].水能技术经济，1992.
[11]赵永生.我国抽水蓄能电站发展问题探讨[J].水力发电，2003（7）.