張章 王春梅

摘 要：新能源發(fā)電的迅猛發(fā)展和負(fù)荷特性變化條件下尖峰負(fù)荷的增長(zhǎng)給電網(wǎng)規(guī)劃工作提出了諸多問(wèn)題和挑戰(zhàn)，結(jié)合抽水蓄能電站的運(yùn)行特點(diǎn)在電網(wǎng)規(guī)劃中統(tǒng)籌加以考慮，有助于解決電力電量平衡、容量備用、無(wú)功平衡和調(diào)峰壓力等諸多問(wèn)題。

關(guān)鍵詞：電網(wǎng)規(guī)劃；抽水蓄能；負(fù)荷特性；調(diào)峰

1 抽水蓄能電站發(fā)展現(xiàn)狀

國(guó)外抽水蓄能電站的出現(xiàn)已有了一百三十多年的歷史，而上世紀(jì)六十年代河北崗南水電站抽水蓄能機(jī)組的建設(shè)才開啟了中國(guó)抽水蓄能機(jī)組建設(shè)的序幕。

隨著上世紀(jì)八十年代經(jīng)濟(jì)社會(huì)的快速發(fā)展，電力供需格局由電量供應(yīng)不足轉(zhuǎn)為調(diào)峰容量的缺乏，以火電為主要電源的華北、華東電網(wǎng)的調(diào)峰供需矛盾日益突出，在國(guó)家有關(guān)部門的統(tǒng)一組織實(shí)施下迎來(lái)了抽水蓄能電站的建設(shè)高潮。自九十年代初開始大型抽水蓄能電站陸續(xù)投運(yùn)，目前國(guó)內(nèi)單機(jī)容量最大抽蓄機(jī)組為浙江仙居抽水蓄能電站的375MW機(jī)組，裝機(jī)總?cè)萘孔畲蟮某樗钅茈娬緸樵诮ǖ暮颖必S寧抽水蓄能電站，項(xiàng)目建成后的3600MW裝機(jī)總?cè)萘恳矊⒊蔀槭澜缟涎b機(jī)容量最大的抽水蓄能電站。

2 電網(wǎng)發(fā)展面臨的相關(guān)問(wèn)題

電網(wǎng)發(fā)展面臨著負(fù)荷特性變化條件下尖峰負(fù)荷的不斷增長(zhǎng)以及新能源大規(guī)模迅猛發(fā)展下其消納問(wèn)題和出力波動(dòng)性影響。隨著峰谷電價(jià)的實(shí)施和推廣負(fù)荷特性有望得到改善，而在國(guó)家扶持政策的激勵(lì)下新能源發(fā)展前景較好，其消納問(wèn)題以及對(duì)電網(wǎng)的影響勢(shì)必將進(jìn)一步擴(kuò)大。

新能源近幾年發(fā)展迅速，東部地區(qū)分布式光伏在加快增長(zhǎng)，西北地區(qū)光伏大基地呈規(guī)?；黾?，全國(guó)風(fēng)電產(chǎn)業(yè)繼續(xù)保持強(qiáng)勁增長(zhǎng)勢(shì)頭，2015年新增裝機(jī)容量再創(chuàng)歷史新高。我國(guó)可再生能源發(fā)電基地主要有西南水電基地、“三北”風(fēng)電基地和西北太陽(yáng)能發(fā)電基地，而負(fù)荷中心主要集中在中東部地區(qū)，電源和負(fù)荷的逆向分布勢(shì)必給電網(wǎng)帶來(lái)更大的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。

盡管裝機(jī)水平不斷提高，我國(guó)煤電為主的電源特性造成電網(wǎng)的調(diào)峰形勢(shì)仍十分嚴(yán)峻，這不僅嚴(yán)重影響了電力系統(tǒng)的安全可靠運(yùn)行，也帶來(lái)了供電質(zhì)量影響及經(jīng)濟(jì)效益損失等諸多問(wèn)題。

3 電網(wǎng)規(guī)劃中抽水蓄能電站的考慮因素

電網(wǎng)規(guī)劃中首先需要考慮的是電力系統(tǒng)中負(fù)荷和電量的平衡，要滿足高峰時(shí)段的電力需求，同時(shí)也要考慮電網(wǎng)的設(shè)備利用效率和投入產(chǎn)出收益。

抽水蓄能電站是一種特殊形式的水電站，當(dāng)電力系統(tǒng)處于負(fù)荷低谷時(shí)，抽水蓄能機(jī)組啟動(dòng)抽水工況，相當(dāng)于“電動(dòng)機(jī)”，吸收電網(wǎng)中多余的電能，在抽水過(guò)程中將電網(wǎng)的電能轉(zhuǎn)換成水的勢(shì)能；當(dāng)電力系統(tǒng)處于負(fù)荷高峰時(shí)，抽水蓄能機(jī)組轉(zhuǎn)變?yōu)榘l(fā)電工況，相當(dāng)于“發(fā)電機(jī)”，再將水的勢(shì)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?，迎峰發(fā)電，對(duì)滿足高峰負(fù)荷的適應(yīng)性較好。

電網(wǎng)規(guī)劃中必須考慮系統(tǒng)的容量備用。電力系統(tǒng)中若突發(fā)停電事故，將給社會(huì)帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)損失。為滿足電力系統(tǒng)正常供電的需要，除要求系統(tǒng)有足夠的工作容量和必要的檢修備用容量外，還要留有一定的負(fù)荷備用（一般為2%～5%）和事故備用容量（一般為8%～10%）。負(fù)荷備用和大部分事故備用容量要求處于旋轉(zhuǎn)運(yùn)行狀態(tài)，在負(fù)荷突發(fā)和事故發(fā)生時(shí)快速響應(yīng)。用抽水蓄能電站來(lái)作負(fù)荷和事故備用，技術(shù)上能迅速滿足突發(fā)負(fù)荷變化和突發(fā)事故發(fā)生的要求，又可以節(jié)約火電機(jī)組熱備用的煤耗。

電網(wǎng)規(guī)劃中還需要考慮無(wú)功功率的平衡。電壓是衡量電能質(zhì)量的重要指標(biāo)，電力系統(tǒng)無(wú)功功率不足或過(guò)剩時(shí)，電網(wǎng)電壓會(huì)下降或上升，影響供電質(zhì)量，危及系統(tǒng)安全運(yùn)行。運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明抽水蓄能機(jī)組具有較充裕的無(wú)功調(diào)節(jié)能力，不但在空閑時(shí)可供調(diào)相使用，在發(fā)電或抽水時(shí)也可根據(jù)系統(tǒng)無(wú)功平衡和電壓調(diào)節(jié)的需求，對(duì)電壓進(jìn)行有效調(diào)控，滿足電站和電網(wǎng)的運(yùn)行需要，增加了系統(tǒng)的調(diào)壓手段，有助于穩(wěn)定電網(wǎng)運(yùn)行電壓，節(jié)省整個(gè)系統(tǒng)的投資和運(yùn)行費(fèi)用。

電網(wǎng)規(guī)劃還要在不斷變化的負(fù)荷特性下滿足新能源大規(guī)模并網(wǎng)的需要。新能源出力的間歇性和不確定性給電網(wǎng)的調(diào)峰帶來(lái)了很大的壓力，而抽水蓄能電站是是解決電網(wǎng)調(diào)峰填谷問(wèn)題的有效手段。抽水蓄能機(jī)組以其啟停迅速、工況轉(zhuǎn)換靈活、出力調(diào)整幅值大和增減負(fù)荷率快而成為最理想的調(diào)峰機(jī)組，具有雙倍調(diào)峰能力，這是其他機(jī)組無(wú)法比擬的優(yōu)點(diǎn)。

4 結(jié)論和建議

電網(wǎng)規(guī)劃中需要考慮負(fù)荷和電量平衡、系統(tǒng)備用容量、無(wú)功平衡等因素，也要滿足新能源大規(guī)模并網(wǎng)發(fā)展的并網(wǎng)需求，并解決和適應(yīng)其出力波動(dòng)性帶來(lái)的影響以及滿足負(fù)荷特性變化條件下尖峰負(fù)荷，在這個(gè)過(guò)程中由于抽水蓄能電站特殊運(yùn)行方式而產(chǎn)生的對(duì)電網(wǎng)規(guī)劃的積極作用都是需要逐項(xiàng)考慮計(jì)入的。

影響電網(wǎng)未來(lái)發(fā)展的因素很多，電網(wǎng)規(guī)劃需要在電源規(guī)劃的基礎(chǔ)上作更細(xì)致、更有針對(duì)性的研究與分析，結(jié)合抽水蓄能電站運(yùn)行特點(diǎn)在電網(wǎng)調(diào)峰電源規(guī)劃模型中進(jìn)行考慮，考慮多種未來(lái)可能的情況并提出相應(yīng)的規(guī)劃方案，使得在滿足系統(tǒng)需求和各類約束條件的前提下，系統(tǒng)在整個(gè)規(guī)劃期內(nèi)國(guó)民經(jīng)濟(jì)總支出最小。而在電力體制改革中抽水蓄能電站怎樣參與市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)并生存和發(fā)展也是值得思考的問(wèn)題。

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