电网规划中对抽水蓄能电站的思考

张章 王春梅

摘 要：新能源发电的迅猛发展和负荷特性变化条件下尖峰负荷的增长给电网规划工作提出了诸多问题和挑战，结合抽水蓄能电站的运行特点在电网规划中统筹加以考虑，有助于解决电力电量平衡、容量备用、无功平衡和调峰压力等诸多问题。

关键词：电网规划；抽水蓄能；负荷特性；调峰

1 抽水蓄能电站发展现状

国外抽水蓄能电站的出现已有了一百三十多年的历史，而上世纪六十年代河北岗南水电站抽水蓄能机组的建设才开启了中国抽水蓄能机组建设的序幕。

随着上世纪八十年代经济社会的快速发展，电力供需格局由电量供应不足转为调峰容量的缺乏，以火电为主要电源的华北、华东电网的调峰供需矛盾日益突出，在国家有关部门的统一组织实施下迎来了抽水蓄能电站的建设高潮。自九十年代初开始大型抽水蓄能电站陆续投运，目前国内单机容量最大抽蓄机组为浙江仙居抽水蓄能电站的375MW机组，装机总容量最大的抽水蓄能电站为在建的河北丰宁抽水蓄能电站，项目建成后的3600MW装机总容量也将成为世界上装机容量最大的抽水蓄能电站。

2 电网发展面临的相关问题

电网发展面临着负荷特性变化条件下尖峰负荷的不断增长以及新能源大规模迅猛发展下其消纳问题和出力波动性影响。随着峰谷电价的实施和推广负荷特性有望得到改善，而在国家扶持政策的激励下新能源发展前景较好，其消纳问题以及对电网的影响势必将进一步扩大。

新能源近几年发展迅速，东部地区分布式光伏在加快增长，西北地区光伏大基地呈规模化增加，全国风电产业继续保持强劲增长势头，2015年新增装机容量再创历史新高。我国可再生能源发电基地主要有西南水电基地、“三北”风电基地和西北太阳能发电基地，而负荷中心主要集中在中东部地区，电源和负荷的逆向分布势必给电网带来更大的机遇和挑战。

尽管装机水平不断提高，我国煤电为主的电源特性造成电网的调峰形势仍十分严峻，这不仅严重影响了电力系统的安全可靠运行，也带来了供电质量影响及经济效益损失等诸多问题。

3 电网规划中抽水蓄能电站的考虑因素

电网规划中首先需要考虑的是电力系统中负荷和电量的平衡，要满足高峰时段的电力需求，同时也要考虑电网的设备利用效率和投入产出收益。

抽水蓄能电站是一种特殊形式的水电站，当电力系统处于负荷低谷时，抽水蓄能机组启动抽水工况，相当于“电动机”，吸收电网中多余的电能，在抽水过程中将电网的电能转换成水的势能；当电力系统处于负荷高峰时，抽水蓄能机组转变为发电工况，相当于“发电机”，再将水的势能转变为电能，迎峰发电，对满足高峰负荷的适应性较好。

电网规划中必须考虑系统的容量备用。电力系统中若突发停电事故，将给社会带来巨大的经济损失。为满足电力系统正常供电的需要，除要求系统有足够的工作容量和必要的检修备用容量外，还要留有一定的负荷备用（一般为2%～5%）和事故备用容量（一般为8%～10%）。负荷备用和大部分事故备用容量要求处于旋转运行状态，在负荷突发和事故发生時快速响应。用抽水蓄能电站来作负荷和事故备用，技术上能迅速满足突发负荷变化和突发事故发生的要求，又可以节约火电机组热备用的煤耗。

电网规划中还需要考虑无功功率的平衡。电压是衡量电能质量的重要指标，电力系统无功功率不足或过剩时，电网电压会下降或上升，影响供电质量，危及系统安全运行。运行经验表明抽水蓄能机组具有较充裕的无功调节能力，不但在空闲时可供调相使用，在发电或抽水时也可根据系统无功平衡和电压调节的需求，对电压进行有效调控，满足电站和电网的运行需要，增加了系统的调压手段，有助于稳定电网运行电压，节省整个系统的投资和运行费用。

电网规划还要在不断变化的负荷特性下满足新能源大规模并网的需要。新能源出力的间歇性和不确定性给电网的调峰带来了很大的压力，而抽水蓄能电站是是解决电网调峰填谷问题的有效手段。抽水蓄能机组以其启停迅速、工况转换灵活、出力调整幅值大和增减负荷率快而成为最理想的调峰机组，具有双倍调峰能力，这是其他机组无法比拟的优点。

4 结论和建议

电网规划中需要考虑负荷和电量平衡、系统备用容量、无功平衡等因素，也要满足新能源大规模并网发展的并网需求，并解决和适应其出力波动性带来的影响以及满足负荷特性变化条件下尖峰负荷，在这个过程中由于抽水蓄能电站特殊运行方式而产生的对电网规划的积极作用都是需要逐项考虑计入的。

影响电网未来发展的因素很多，电网规划需要在电源规划的基础上作更细致、更有针对性的研究与分析，结合抽水蓄能电站运行特点在电网调峰电源规划模型中进行考虑，考虑多种未来可能的情况并提出相应的规划方案，使得在满足系统需求和各类约束条件的前提下，系统在整个规划期内国民经济总支出最小。而在电力体制改革中抽水蓄能电站怎样参与市场竞争并生存和发展也是值得思考的问题。

参考文献：

[1] 李臣.抽水蓄能电站核算方式初步研究[J].水力发电，2005，31（8）：73-75.

[2]周全仁，傅建云.电网的峰谷调整与抽水蓄能电站.现代节能，1994，10（2）：14-19.

[3] 李景宗，杨振立，王海政.基于电源优化扩展规划的抽水蓄能电站经济评价方法研究[J].水电能源科学，2002，20（2）：85-88.

[4] 万永华，张世钦，赵永生等.抽水蓄能电站调峰填谷节煤效益定量评估方法的研究[J].武汉水利电力大学学报，1998，31（5）：1-6.