优化水电厂发电调峰能力的有效措施

艾军华　欧阳兰香

摘 要：在电力系统中，水电厂具备发电、调峰、调相、调频和填谷以及备用等作用。水电厂对发电能力特别是调峰能力有着重要的要求，本文初步分析了水电厂的发电、调峰能力，就优化水电厂调峰能力的相关措施进行了探讨。

关键词：水电厂 发电能力 调峰能力 措施

中图分类号:TV7 文献标识码：A 文章编号：1672-3791(2012)10(c)-0092-01

1 水电厂在电力系统中发挥着重要的作用

水电厂同其他一切性质的发电厂一样，其主要作用和工作内容就是利用相应的资源和设备为供电系统及用电客户供电。水电厂相比火电厂等其他性质的发电厂，具有其一定的特殊性，主要表现为调峰、调频、调相等方面的作用，这些功能使保障供电系统高效运行和供电安全的关键所在，同时也是维持供电系统经济效益的重要点。水电厂所产电能一般均为高压线路传输，因此，水电厂的建设和规划应针对其工作实际及供电特点进行。为了充分发挥水电厂在电力系统中的作用，正确选择水电厂和系统间连接的方式是非常关键的。水电厂连接系统的主要目的就是通过将水能所转化的电能及时、准确地传送到供电线路、导线截面，以保障水电厂所产电能传输和供应的经济型和可靠性，进而保障整个供电系统的正常运行。水电厂工作运行中快速灵活跟踪负荷、投入较低、控制操作简便灵活、电能供应迅速、便捷等特点决定了水电厂在电力系统运行中重要调峰电源的地位。

2 水电厂具备的调峰能力与调组能力

在电力系统中，一般情况下，水电厂承担调峰、调频的任务，相比之下，火电厂则主要在工作中进行基荷等操作，而水电厂则主要承担峰荷方面的工作任务。其中，火电厂工作中所采用的汽轮机主要存在发电供电时间过长、并网后停机过慢等缺陷，影响了电厂的高效工作和运行。假设利用火电厂进行进行峰荷调节，工作中需要频繁开机和停机操作，电厂中的燃煤利用率也会受到影响，设备及操作与工作要求难以同步。但是利用水电厂进行发电，则不必向火电厂那样浪费大量的时间和资源进行设备预热，可在很短的时间之内完成并网，实现发电，不仅能有效提高时间及资源利用率，相比火电厂还更加环保，具有更高的经济效益和社会效益。因此，从工作效率、经济效益及操作的简便性等方面来讲，水电厂相比其他发电厂具有更灵活、更高效、更环保的供电效益和调峰、调频特点。根据不同的时期，可对水电厂工作作出相应的调整，以保障供电效益和调峰能力，在丰水期，可将电厂的水电机组及相关设备都调整到蓄满状态，注意避免水资源及能源的浪费，另外，在缺水期间，可适当调整电厂水电机组的荷载指标，调整水电机组的积蓄状态，再将电厂的水电机组状态调整为电厂电网高峰负荷阶段，以保障水电厂在枯水期内的正常运行及调峰功能。如此一来，水电厂在丰水期间电力系统的基本负荷都是由水电厂承担，水电厂得运行和调峰工作需要有效、科学的经济手段及运行体制以辅助完成，进而有效提升水电厂中水电机组调峰能力，满足电网运行中所需的调峰能力。与之相反，在枯水期，水电厂的来水量很少，除了负担峰荷外，还需将备用的机组当作调相的机组运行。

3 在电力系统中，如何加强水电厂的调峰能力

3.1 水电厂调峰能力的含义

在水电厂中，水电机组的调锋能力是指机组对系统负荷的跟踪能力，是机组在开停时间和出力变化幅值及出力调整速率因素的综合表现。调峰能力是由多项因素决定的，如何把各个因素合理描述和组织起来，从而达到优化调峰能力的目的。水电的弃水调峰是十分不科学经济的，因此，水电机组在进行调峰时应该避开弃水调峰。在评估机组的调峰能力时，进一步提出科学可行的调峰和发电措施是我们当前面临的问题。一般来说，电网调峰的运行方式包括：压负荷调峰和启停机调峰以及空载运行调峰。

3.2 优化水电厂调峰能力的有效措施

为了优化水电厂的调峰能力，我们可以将水电厂改造成抽水蓄能性的电厂。我国的中小型的水电厂对电网调峰与事故备用，有着不可或缺的作用。但是，由于水库水量的限制，顶峰运行的时间不能太长，否则，水库水位就会下降，机组出力也会受阻，调峰能力也随之降低。并且，电网在低谷时，有很多多余的电能无法发挥。因此，我们可以增加建设蓄能泵，这样就可利用低谷时的多余电力，从下库抽到上库的水通过常规机发电后再流入下水库，这样就形成了一个完整的抽水蓄能的循环过程，每天抽水多少，就能发电放水多少，上库的水位一直保持不变，电厂能源由火电转换成水电，这就是一个纯抽水蓄能性的电厂。

3.3 在电力系统中，建立抽水蓄能电厂的作用

在电厂的电力系统中，抽水蓄能电厂可有效保持电力、电量的平衡，发挥水电厂调峰、调相的作用。其一，抽水蓄能电厂可以在低谷时电能抽水，在尖峰时发电，这样既可以调峰又可以填谷，还能做到调频与事故备用，在电力系統中，抽水蓄能电厂具备能量储存、转换、改善、优化的功能。它对电网的调节功能强于常规水电。其二，抽水蓄能电厂与常规水电均对环境以及可持续发展有利，但是常规水电无法承担填谷的任务，它的调峰能力也只是抽水蓄能电厂的一半。所以，它的调频功能、事故备用功能及旋转备用的作用都相应减少。抽水蓄能在调峰等功能上均比常规水电优越，甚至是在某些方面常规水电是无法替代的，一些水能资源丰富的地区或水电厂，为了充分地发挥或者改善发电的效益，也需要增设抽水蓄能。比如：挪威接近纯水电的国家，就需要一定的抽水蓄能。其三，抽水蓄能电厂既改变了电力系统的电源结构，又减少了单位千瓦投资高的调峰火电机组的容量，为电力建设节约了成本（投资、运行费)。抽水蓄能机组的启停迅速，爬荷与卸荷速度快，运作灵活、可靠，还能很好适应电力系统的负荷变化与供电质量。其四，一般来说，抽水蓄电厂的工程量比常规水电厂少，虽然，目前针对可逆式的机组，我国还没有成熟的制造经验，需要从外国进口，成本比较高，但是，它的单位千瓦投资仍比常规水电低，且施工时间短。此外，在水利水电枢纽中，能够补充抽水蓄能功能，改善工程的有关指标，增加工程开发的价值。抽水蓄能电厂作为水电的补充，可以弥补水电的不足，有利于电力工业的可持续发展，同时，还为水电及电力工业添加了新的活力和动力。

参考文献

[1] 周小娟.水电厂的发电和调峰能力研究[J].黑龙江科技信息,2011(16):60,64.

[2] 袁兵,张子平.高坝洲水电厂的发电及调峰能力分析[J].水电与新能源,2010(2):47-48.

[3] 陈亚军,朱皓.基于调峰能力的陕西电网接纳风电能力分析[J].陕西电力,2011,39(12):83-85,92.

[4] 廖昕宇,李玉明,朱旭萍,等.小浪底-西霞院梯级电站调峰能力研究[J].水电能源科学,2011,29(10):29-31,56.

[5] 王乃永,姚金雄,李冰寒,等.陕西电网“十二五”期间调峰能力研究[J].陕西电力,2010,38(6):14-18.