抽水蓄能电站解析.docx

1、抽水蓄能电站解析抽水蓄能水电站21世纪海河流域特大城市经济发展的必由之路一、海河流域概况海河，是我国七大江河之一，她源于太行山，蜿蜒曲折东流， 穿过美丽富饶的华北平原，在天津汇合注入渤海。海河流域跨 8 个省、直辖市、自治区，包括北京、天津两个特大城市和 18个 中等城市，总面积31.79万平方公里。流域内煤、石油等矿产资 源丰富，工农业基础良好，特别是京、津、唐地区是技术、人才 密集区，作为老牌的工业基地，战略地位十分重要。二、抽水蓄能电站问题的提出海河流域包括的首都北京是我国的政治、经济、文化、艺术 中心，天津和唐山则是悠久的重要工业基地。因此，我们在大力 重视水问题以保障人民生活的同时，

2、更不能忘记要以同样甚至更 多的目光去关注维持和促进工农业生产的电力资源。改革开放以来，天津在党中央的正确领导下，全市各方面都 取得了长足的进步。特别是“三步走”战略的提出和实施，给天 津在21世纪的发展指明了方向。连续（）年以来，天津都以（） %的速度快速健康持续的发展，为天津迈进世界一流城市的行列 奠定了坚实的基础。而“让夜晚亮起来”的号召，也让天津向美 丽、和谐、温馨的城市特征迈进了一大步。但是，与此同时，有很多实际问题也暴露在我们的面前。电 力问题就是其中比较突出的一项。据统计，天津部分市区平均每 天都发生停电现象。排除一小部分由于电路的改造和维修，其中 一大部分是由于系统不能满足调峰填

3、谷要求而被迫“让电”。停电 的损失是巨大的，（纽约停电事例）我们知道，电力系统的调峰电站可以为常规水电站、燃气轮 机电站、柴油机电站、燃油或燃气电站、燃煤电站。可是常规水电站只能调峰，不能填谷，而且在汛期弃水，造 成水能资源的浪费，有供水灌溉任务的水电站还不能随意进行调 峰。我国东、中部地区已建水电站的调节性能多数为日调节和径 流式，也无法进行调峰。燃气轮机多数系进口设备，因此发电成 本高，也不能频繁启动、旋转备用和调频。柴油机组虽然启动特 性好，一般仅需几秒，即使是大功率柴油机，也可在1540min 内进到全负荷，但是发电成本也较高。2000年夏，随着国际油价 上涨，广东650万kW柴油发电

4、机停止发电即是明证。燃油或燃 气机组不能进行负荷控制，不能快速启动，不能调相，由于我国 油气资源缺之，也不提倡。目前调峰大都依靠燃煤机组。然而燃煤机组从点火到满负荷 运行需要较长时间：125MW 机型为7h,200MW 以上机组则为 18h以上，启动时间太长。同时，调峰运行导致故障增多，发电 煤耗上升，电厂用电率增加，检测期缩短，成本提高。目前采用 燃煤机组调峰是一种不得已的办法。还有一种运用管理措施调峰的办法，如中央空调系统利用晚 间气温低、电价低来制冷，而到白天利用冰水空调；采暖季节用 电锅炉制造热水，即所谓“夜间蓄冷或蓄热”节能措施。然而， 这要求用电单位增加一次投资，也不容易推广。因此

5、，解决电力系统调峰填谷问题刻不容缓，而解决特大城 市用电问题的根本办法，就是建设抽水蓄能电站。三、抽水蓄能电站概述抽水蓄能电站不同于一般的水力发电站。一般的水力发电站 是只安装发电机，将高水位的水一次使用后弃之东流，而抽水蓄 能电站安装有抽水一发电可逆式机组，又能抽水，又能发电。在 白天和前半夜，水库放水，高水位的水通过可逆式机组，此时机 组作为发电机，将高水位的水的机械能转化为电能，向电网输送C 解决用电高峰时电力不足的问题；到后半夜，电网处于用电低谷， 电网中不能储存电能，这时将机组作为抽水机（可逆式机组可作 反向旋转），利用电网中多余的电能，将低水位的水抽向高水位， 并注入高水位的水库中

6、。这样，在用电低谷时把电网中多余的电 能转化为水的机械能储存在水库中。到用电高峰，水库放水，又 将水的机械能，通过发电机转化为电能，向电网输送。水库中的 水多次使用，与两机组一起，完成能量的多次转化。高水位水库 储存了大量低水位的水，相当于储存电网中多余的电能，解决了 电能不能储存的问题。抽水蓄能电站的耗电量与发电量之比是4: 3,从表面上看似 乎得不偿失，但是，实际上这是一种行之有效的节能措施，因为 社会生产和生活规律决定了用电量在一天24小时内是不均衡的。 举个例子：当工厂开足马力生产时，用电量达到峰值；当工厂停 产，人们休息时，用电量达到低谷。电力系统就要调峰来解决这 种电力盈缺现象。要

7、调峰必须增加费用，增加后备容量。计算表 明，抽水蓄能发电要比烧煤发电作为补充电源更为经济。抽水蓄能电站既是水电站，又是电网管理的工具，今后的发 展机制和管理模式可能多样化。可以由电网投资、管理（如广东）， 可以由火电厂或以火电为主的公司投资兴建和管理（如山东电力 公司），实现调峰填谷和水火互济。电价改革将出台峰谷电价，调 频、调相、事故各用等动态效益付费后，抽水蓄能电站也可以独 立存在。从抽水蓄能电站资源看，全国22个省、市、区除上海 外都有一定的资源储备，已查明抽水蓄能站址247座，规模约3.1 亿kW。总之，我国抽水蓄能电站的资源丰富，完全能够满足电 网配置的需求。从抽水蓄能电站的开发现状

8、看，截至2001年6月，我国己 在9个省、市建成11座抽水蓄能电站，装机容量约570万kW， 占全国装机比例的1.8%。届时，西电东送规模扩大，各电网峰 谷差加大，抽水蓄能电站的比例虽有所提高，除湖北、拉萨外， 可调峰的水电（含抽水蓄能）只占电网总容量的3%7%,仍难 满足调峰和紧急事故备用的需求。因此，加快东部和中部抽水蓄能电站建设，势在必行。四、抽水蓄能电站的适用范围经过初步分析，具有以下三种情况之一的电网，都可能需要 配置抽水蓄能电站。至于具体是否需要配置，何时配置，配置多 少，要根据各个电网的具体情况分别研究论证。一是没有水电或水电很少的电网。东部、沿海各省市，特别 是京、津、沪、苏、

9、鲁、皖、冀、辽、内蒙古8个省市、自治区， 近期年调节以上夏季可供调峰的水电容量小于 3%。他们不仅缺 少水电，大都缺少能源，因而都是西电东送的受电区，需建抽 水蓄能电站以调峰、调频、调相和紧急事故备用。接受远距离送 电的受电区从安全考虑，也必不可少地要建设一定数量的保安电 源，在电价改革和实施峰谷电价后，受电区从经济效益考虑，也 需要配置抽水蓄能电站。二是虽然有水电，但调蓄能性差的电网。 三是风电比例高的电网。在第一种情况所列的地区中有相当一部 分地区位于海河流域。建设相应容量的抽水蓄能电站，既可解决瞬时电力的冲击， 又可以缓解凋峰电力不足等矛盾。初步估计上述情况，远景抽水 蓄能机组的建设规模

10、可能达到0.891.04亿kW五、抽水蓄能电站的效益我国电力工业发展速度举世瞩目。2001年发电量14780亿 kWh，总装机容量和发电量都居世界第二位。现在电力系统的发 展问题已不是容量不足，而是调峰能力不足，对于一些火电比重 很大或常规调峰水电比重很小的电网，如何缓解电网调峰问题， 保证电网安全、经济、稳定运行，已是当前的突出问题。抽水蓄能电站有起停灵活、增减出力快的优点，从全停到满 载发电约5min，从全停到满载抽水约1min。它的综合效率为75% 左右，人们误解它是“不为电网增加发电量的电站”，殊不知峰谷 电价相差较大，实际经济效益并不低。如天荒坪抽水蓄能电站向 华东电网收购低谷电，每

11、千瓦时为0.21元，全年耗电42.86亿 kWh,白天向华东供电，每千瓦时0.7元，年供电31.6万kWh, 一进一出，全年增值13.12亿元。这还仅是它的静态效益。动态 效益更是惊人：1.抽水填谷在电网用电低谷期，为使核电和电网大机组安全经济运行， 消费电网低谷电量抽水蓄能，减少电网负荷峰谷差。2.调频抽水蓄能机组的出力能按负荷要求瞬时变化进行调整，迅速 适应系统负荷需要，从而使电网频率保持在规定范围内。3.调相抽水蓄能机组在发电工况和抽水工况都可以作同步调相运 行，为系统提供无功或吸收无功，从而提高电网功率因数。4.负荷调整抽水蓄能机组具有能随时将出力在50%105%的范围内进 行调整，以

12、适应电网需求的特点。而火电机组，则一般就难在1min 内增加出力3%。抽水蓄能机组起停可以非常频繁，如1998年十 三陵抽水蓄能电站4台机组全年共起停1580次，平均每台机组 起停395次。5.旋转备用电网一般需准备20%以上的备用容量，为此系统往往需付出 很大的代价。而用抽水蓄能机组作为备用容量，来应付不可预见 的发电或负荷需要，可节省机组启动费用，替代备用热能机组低 出力期间运行费用。例如2001年3月8日15时58分，天广交 流天平两回线路同时跳闸，输送功率由1460MW减至0,广东电 网频率由事故前的50Hz下降到49.44Hz，广东紧急抢开广州蓄 能电站香港1台抽水蓄能机组，使系统在

13、16时4分恢复50Hz。 在这次事故中，充分反映了抽水蓄能电站在“西电东送”工程中 化解远距离输电风险，提高系统运行安全性的作用。6.提高电网可靠性由于抽水蓄能电站的高度灵活性和快速启动能力，可减少系 统中强迫停运的次数和时间，从而提高电能质量，增加系统的可 靠性。对于动态效益，实际上是社会效益和生态效益，国内尚无评 价指标。根据美国盖霍普山抽水蓄能电站的年运行效益，其静态 效益为385495美元/MW，而动态效益则高达6601700美元 /MW，几乎为静态的2倍。随着我国核电机组及600MW以上火电机组比重逐渐增大， 产业结构中第三产业比例的增高，城市住宅中空调的普及，各大 电网峰谷差愈来愈

14、大，特别是水电比重极小的华北、东北、华东 及山东电网，以及远距离送电的受端电网对建设抽水蓄能电站的 呼声愈来愈高。为了配合这种形势，电工行业尚需研究其运行特 性，务求在技术、质量、供货上符合其需要，逐步做到国产化， 降低造价，使我国蓄能电站建设进展加快，以扭转国内电网峰谷 差过于悬殊的严峻局面。七、结束语天津作为老字号的工业基地和21世纪中国北方一个最具发 展潜力的特大城市之一，电力的稳定将是一个基础性的保障，而 天津能够在目前以至未来有更大的跨越式发展，大力开发和建设 抽水蓄能电站终将是一条必由之路。主要参考资料目录农村电气化周刊.2001年11月1日陈宗器我国亟待兴建抽水蓄能电站王淑君.抽水蓄能削峰填谷海河水利经济研究会.海河水利经济论文选编.1986