含抽水儲能的電網自動發(fā)電控制
——評《抽水蓄能電站TBM 施工技術》

牛 瑞，楊 波

李富春，吳朝月 主編中國電力出版社出版

隨著經濟社會的進一步發(fā)展，我國用電壓力逐漸增大，利用抽水蓄能電站對電網進行調峰調頻來保障國民用電安全，成為電力行業(yè)關注的焦點，我國對于抽水蓄能電站的建設力度也在逐漸加大。中國電力出版社出版的《抽水蓄能電站TBM 施工技術》一書針對抽水蓄能電站的自動發(fā)電控制功能進行探討，可為電網系統(tǒng)安全運行提供參考。

《抽水蓄能電站TBM 施工技術》共分為七章：第一章介紹抽水蓄能電站的基本情況與發(fā)展現狀；第二章對抽水蓄能電站建設中應用先進施工技術的必要性進行探討，并從社會變化與工程建設兩個層面進行說明；第三章介紹抽水蓄能電站的洞挖設備，對TBM、盾構機進行詳細闡述；第四章為TBM 應用實例，以斜井、平洞為例，詳細介紹TBM 技術在抽水蓄能電站中的具體應用；第五章分析TBM 施工的關鍵技術問題，對斜井與平洞的TBM 掘進方法予以說明；第六章以文登抽水蓄能電站為例，對TBM 施工技術在其中的應用進行探討；第七章為研究成果與應用建議。

抽水蓄能電站是利用電力負荷低谷時的電能進行抽水、電力負荷高峰時放水進行發(fā)電的水電站，在電網負荷不同時，電能與水能相互轉化并儲存，如此既能保證電力系統(tǒng)的穩(wěn)定，也能實現儲能。此外，抽水蓄能電站還可幫助電網系統(tǒng)進行調頻、調相。隨著我國電網規(guī)模的不斷擴大，利用抽水蓄能電站對電網進行調峰調頻成為主要手段。當前水電站主要采取自動發(fā)電控制技術來實現調峰、調頻功能，該技術是電力系統(tǒng)調度自動化的主要內容，將信息智能技術引入水電站，利用計算機系統(tǒng)對發(fā)電用電裝置進行監(jiān)測、調整，控制其發(fā)電效率。在該技術的支持下，抽水蓄能電站的儲能系統(tǒng)運行更加完善，儲能資源參與調峰調頻的能力更強、效率更高。

含抽水儲能的自動發(fā)電控制系統(tǒng)是現今很多水電站的常規(guī)發(fā)電方式，其主要利用水的流動來驅動發(fā)電機而實現發(fā)電，但水的流動屬于自然現象，很難控制所發(fā)電能的穩(wěn)定性，因此很多水電站利用發(fā)電裝置對其所發(fā)的電進行調節(jié)、控制。抽水蓄能電站的自動發(fā)電控制系統(tǒng)包括控制器、發(fā)電機、風機以及水泵與蓄水池等設施，工作人員需利用計算機程序模塊幫助水電站實現發(fā)電機組預設值處理、成組發(fā)電控制以及成組抽水控制、自動調頻與輔助控制等功能，具體表現為幫助水電站計算并設定每日發(fā)電容量、負荷，確定每日機組啟停臺數，控制、調節(jié)每臺機組的容量與負荷，并利用水電站監(jiān)控系統(tǒng)對電網頻率進行監(jiān)測，輔助電網進行調頻、調峰，使得電網系統(tǒng)運行更加安全、穩(wěn)定。

抽水蓄能電站中既包括儲能系統(tǒng)，也包括自動發(fā)電控制系統(tǒng)，前者幫助電能相互轉化并儲存，后者則用于穩(wěn)定輸送電力。為更好地幫助抽水蓄能電站實現電網系統(tǒng)的調頻、調峰，水電站應采用以下含抽水儲能的自動發(fā)電控制策略。第一，自動發(fā)電控制系統(tǒng)的運行功率應與儲能系統(tǒng)的功率相一致，使得抽水儲能效率更高。當儲能系統(tǒng)運行時，為使儲能資源迅速發(fā)揮作用，并充分參與自動發(fā)電控制，蓄電站的自動發(fā)電控制系統(tǒng)運行功率也應與其一致，減少二者因功率不匹配而造成的能量損耗。但很多蓄水電站的儲能資源參與程度不高，因此我國應制定自動發(fā)電控制方案，強化儲能資源參與自動發(fā)電控制的能力。第二，自動發(fā)電控制系統(tǒng)應利用水能實現高效調頻。為提高電網調頻效率，自動發(fā)電控制系統(tǒng)應根據高低頻的不同對調頻需求進行區(qū)分，并將抽水儲能資源按照不同區(qū)間分配，使其能夠滿足高低頻不同調節(jié)需求，這也是含抽水儲能的自動發(fā)電控制系統(tǒng)更好地發(fā)揮調峰調頻作用的主要措施，我國水電站也應積極采用此方法來提高控制效果。

現今我國很多抽水蓄能電站采用含抽水儲能的自動發(fā)電控制系統(tǒng)進行調峰調頻，如宜興水電站、廣州抽水蓄能電站都是典型的蓄能電站。這些電站在運行自動發(fā)電控制系統(tǒng)時，出現了機組負荷控制不穩(wěn)定、機組啟停與工況邏輯紊亂以及調峰調頻效率較低等問題，利用信息技術對抽水蓄能電站不斷進行優(yōu)化、創(chuàng)新，自動發(fā)電控制系統(tǒng)的運行效率能夠得到大幅提升。如今，智能抽水蓄能電站成為水電行業(yè)發(fā)展的主流趨勢，人們將測控技術、大數據技術以及通信技術等應用其中，推動蓄能電站的運行與控制實現智能化、自動化，這不僅使自動發(fā)電控制系統(tǒng)的邏輯設置更加科學合理，也優(yōu)化了蓄電站的調峰調頻功能，為我國電網系統(tǒng)的安全運行提供支持。

在新能源技術不斷發(fā)展的背景下，發(fā)電技術、發(fā)電模式更加多元化，除含抽水儲能的蓄電站外，利用風能、太陽能以及核能等進行儲能，并參與自動發(fā)電控制系統(tǒng)的運行已成為常態(tài)。在新能源技術的支持下，現代蓄能電站獲得更加良好的發(fā)展，使得我國電網系統(tǒng)的運行更加安全、經濟。