電網規劃中對抽水蓄能電站的思考

張章 王春梅

摘 要：新能源發電的迅猛發展和負荷特性變化條件下尖峰負荷的增長給電網規劃工作提出了諸多問題和挑戰，結合抽水蓄能電站的運行特點在電網規劃中統籌加以考慮，有助于解決電力電量平衡、容量備用、無功平衡和調峰壓力等諸多問題。

關鍵詞：電網規劃；抽水蓄能；負荷特性；調峰

1 抽水蓄能電站發展現狀

國外抽水蓄能電站的出現已有了一百三十多年的歷史，而上世紀六十年代河北崗南水電站抽水蓄能機組的建設才開啟了中國抽水蓄能機組建設的序幕。

隨著上世紀八十年代經濟社會的快速發展，電力供需格局由電量供應不足轉為調峰容量的缺乏，以火電為主要電源的華北、華東電網的調峰供需矛盾日益突出，在國家有關部門的統一組織實施下迎來了抽水蓄能電站的建設高潮。自九十年代初開始大型抽水蓄能電站陸續投運，目前國內單機容量最大抽蓄機組為浙江仙居抽水蓄能電站的375MW機組，裝機總容量最大的抽水蓄能電站為在建的河北豐寧抽水蓄能電站，項目建成后的3600MW裝機總容量也將成為世界上裝機容量最大的抽水蓄能電站。

2 電網發展面臨的相關問題

電網發展面臨著負荷特性變化條件下尖峰負荷的不斷增長以及新能源大規模迅猛發展下其消納問題和出力波動性影響。隨著峰谷電價的實施和推廣負荷特性有望得到改善，而在國家扶持政策的激勵下新能源發展前景較好，其消納問題以及對電網的影響勢必將進一步擴大。

新能源近幾年發展迅速，東部地區分布式光伏在加快增長，西北地區光伏大基地呈規模化增加，全國風電產業繼續保持強勁增長勢頭，2015年新增裝機容量再創歷史新高。我國可再生能源發電基地主要有西南水電基地、“三北”風電基地和西北太陽能發電基地，而負荷中心主要集中在中東部地區，電源和負荷的逆向分布勢必給電網帶來更大的機遇和挑戰。

盡管裝機水平不斷提高，我國煤電為主的電源特性造成電網的調峰形勢仍十分嚴峻，這不僅嚴重影響了電力系統的安全可靠運行，也帶來了供電質量影響及經濟效益損失等諸多問題。

3 電網規劃中抽水蓄能電站的考慮因素

電網規劃中首先需要考慮的是電力系統中負荷和電量的平衡，要滿足高峰時段的電力需求，同時也要考慮電網的設備利用效率和投入產出收益。

抽水蓄能電站是一種特殊形式的水電站，當電力系統處于負荷低谷時，抽水蓄能機組啟動抽水工況，相當于“電動機”，吸收電網中多余的電能，在抽水過程中將電網的電能轉換成水的勢能；當電力系統處于負荷高峰時，抽水蓄能機組轉變為發電工況，相當于“發電機”，再將水的勢能轉變為電能，迎峰發電，對滿足高峰負荷的適應性較好。

電網規劃中必須考慮系統的容量備用。電力系統中若突發停電事故，將給社會帶來巨大的經濟損失。為滿足電力系統正常供電的需要，除要求系統有足夠的工作容量和必要的檢修備用容量外，還要留有一定的負荷備用（一般為2%～5%）和事故備用容量（一般為8%～10%）。負荷備用和大部分事故備用容量要求處于旋轉運行狀態，在負荷突發和事故發生時快速響應。用抽水蓄能電站來作負荷和事故備用，技術上能迅速滿足突發負荷變化和突發事故發生的要求，又可以節約火電機組熱備用的煤耗。

電網規劃中還需要考慮無功功率的平衡。電壓是衡量電能質量的重要指標，電力系統無功功率不足或過剩時，電網電壓會下降或上升，影響供電質量，危及系統安全運行。運行經驗表明抽水蓄能機組具有較充裕的無功調節能力，不但在空閑時可供調相使用，在發電或抽水時也可根據系統無功平衡和電壓調節的需求，對電壓進行有效調控，滿足電站和電網的運行需要，增加了系統的調壓手段，有助于穩定電網運行電壓，節省整個系統的投資和運行費用。

電網規劃還要在不斷變化的負荷特性下滿足新能源大規模并網的需要。新能源出力的間歇性和不確定性給電網的調峰帶來了很大的壓力，而抽水蓄能電站是是解決電網調峰填谷問題的有效手段。抽水蓄能機組以其啟停迅速、工況轉換靈活、出力調整幅值大和增減負荷率快而成為最理想的調峰機組，具有雙倍調峰能力，這是其他機組無法比擬的優點。

4 結論和建議

電網規劃中需要考慮負荷和電量平衡、系統備用容量、無功平衡等因素，也要滿足新能源大規模并網發展的并網需求，并解決和適應其出力波動性帶來的影響以及滿足負荷特性變化條件下尖峰負荷，在這個過程中由于抽水蓄能電站特殊運行方式而產生的對電網規劃的積極作用都是需要逐項考慮計入的。

影響電網未來發展的因素很多，電網規劃需要在電源規劃的基礎上作更細致、更有針對性的研究與分析，結合抽水蓄能電站運行特點在電網調峰電源規劃模型中進行考慮，考慮多種未來可能的情況并提出相應的規劃方案，使得在滿足系統需求和各類約束條件的前提下，系統在整個規劃期內國民經濟總支出最小。而在電力體制改革中抽水蓄能電站怎樣參與市場競爭并生存和發展也是值得思考的問題。

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