抽水蓄能电站运营模式探讨(PDF X页)

存在的．称之为延续性事故备用。延续性事故备用的效益可以用达到相同备 用水 平时 系统 中减少 的火 电机组 的投 资或 燃料费 用来 衡量 。间断性 事故 备用
１前 言 抽 水蓄 能作为一 种启 动快 速 、运行 灵活 的特殊 电源 ，具有 储 能、调 峰 、 调频 、调相 、备用 和黑启动 等 多种功 能 ，随着我 国能源结 构不 断优化 ，风 电、 力市场 应包 括发 电主市 场和 辅助服 务市 场 。我 国现 阶段 电力体制 改革 还处在 初级 阶段 ，抽水 蓄能 电站 的动态 效益 处于一 个 “ 看得到 、摸不 着” 的尴尬境 地 。抽 水蓄 能 电站的 备用效 益不 仅仅产 生经 济效 益 ，还 有社 会环境 效益 。抽 水蓄 能 电站受益 主 体主要 包括 ：抽水 蓄能 电站本 身 、电网 、投 资主 体 、系 统 中的其他 电源 、电力 用户 、社 会与环境 。抽 水蓄 能电站 的各 项效益 并不是 仅 仅 体现于 自身 ，而主 要集 中体 现在 电力系统 之 中 ，如果 从系统 中得 到的 回报 很 低 ，将 不利于 抽水 蓄能 电站 的发展 ，因此 对其 备用效 益进 行定量 分析有 着 重要 的意 义 。 ４ 备用效 益的 计算 方法 目前 对备 用效 益的计 算方法 尚无 统一 的标 准 ， 不 同的学 者在计 算备 用效 益时考 虑 的角度 和具 体方 法都 有所 不 同，现将 其综述 如 下。 ４ ． １基 于 电源结 构分 析 的计算方 法 由于 抽 水蓄 能 电站在 电网中承 担备 用容量 ，优化 了 电网中 的电源 结构 ， 改善 了 电网中其 他 电源 的运 行方 式 ，使 其发 电效益 增加 ，运 行和 维修 费用 降 低 。计 算方 法主 要有等 效替 代法 和随机 模拟 法 。等效 替代 法 以有 抽水 蓄能 电 站提 供备 用时 系统达 到的 可靠性 水平 期望值 为标 准 ，求 出无抽 水蓄 能电站情 况下 达到 此可靠 性 水平时 的替 代方案 ，计算 出的 采取 替 代方案 多发生 的费 用 即 为抽水 蓄能 电站 的备用 效益 。随机 模拟法 采用 蒙特卡 洛法模 拟 ，首先模 拟 出发 电系 统的运 行 和检修 状态 ，根据模 拟结 果计 算出发 电系统 在线 工作容 量 盈 亏过程 ，基 本方 案为考 虑抽 水蓄 能 电站提 供备 用容量 ，对 比方案 为系统 既 有 旋转备 用之 外增 设部 分备 用作为 补偿 ，模 拟 两种方 案的运 行过程 ，当运 行 结 果等 效即 降低系 统负 荷损 失 电量 相 同时 ，基本 方案 与对 比方 案 比较后 节省 的系统 支出 费用 ，即为抽 水 蓄能 电站的备 用效 益。 目前用等 效替 代法计 算时 替 代方 案多 发生 的费用 多取 为系统 中增 加的 燃料 费和运行 费用 ，运 行费 用的 增加值 指的 是系 统内火 电机 组检修 费 用增加 值 实 际运行 中 ，由于抽水 蓄能 机组提 供备 用容量 ，不 仅使 火 电机 组 的煤 耗 降低 ，而 且 由于避免 了火 电机组 在运行 中负 荷 的突然增 减 、机组 的频繁 起停 等 ，从 而降 低了强迫 停运率 ，避 免 了此过程 中机 组寿 命的 损耗 。故在计 算实 例 中，应将抽 水蓄 能 电站提 供 备 用 时对火 电机组 寿命 的改 善进行 经济 上的量 化 。随 机模 拟法的 不足 之处体 现 在需 要输 入大 量 技术数 据 ，且计 算量 随着 参数 的增加 呈几何 级数 递增 。 ４ ２ 基 千系统 可靠 性分 析 的计算方 法 由于备 用对系统 可靠性 的价值主 要体现在 减少了系统 的 电量不 足期望值 ， 因而减 少了系 统 因缺供 电量 引起 的损失 。计 算备 用效益 时可 以从 减少的 电量 不 足期 望值 的角度 出发 。通过 二次 随机模 拟法 计算有 、无旋 转备 用时系 统 内 电量不 足期 望 值的 变化 值 ，即为 抽水 蓄 能机组 提供 备用 时系 统增 发的 电量 ， 再乘 以相应 的 电价 ， 即得备 用效益 。 有 文献在 计算 减少 的 电量 不足 期望值 时 ， 将 电力 系统 中 由于机组 事 故引起 的 电量 损 失分为两 部分 ：一 是 由于提供 备 用 的机 组增荷 不够 快引起 的 。二是 由于停 运容 量超过 备用 容量 引起的 。可 以分 别从 计算 两部 分 电量损 失的 角度 计算 。 ４ ． ３ 基 于不 同备用 方式 的计 算方法 抽 水蓄 能 电站为 系统提 供 的备用分 为 负荷备 用和事 故备 用。按抽 水蓄 能 电站在运 行 中提供备 用 方式 的不 同．又可将 事故备 用划 分为 延续性 事故 备用 和 间断性 事故 备用 。延续 性备 用是从抽 水蓄 能 电站的 全部装 机容量 中划 分 出 部 分容量 作 为专 门的事 故备 用容量 ，不再 承担静 态 发 电任务 ，专 门向系 统提 供 事故 备用 。英 国的迪 诺威 克 电站 即采 用这种 事故备 用方 式 。此 时可 以减少 火 电机 组设 计 阶段 的 装机 容量和运 行 阶段的 开机容 量 ，由此减少 了系统 中火 电机 组的投 资和 燃料 费用 。这种 效益无 论 电站是否 提供事 故备 用 ，都 是客 观
２ ． ２ 电价模式 抽 水蓄 能 电站 电价模 式主要 包 括 以下 几种 。 （ １ ） 单一 电价 。按上 网 电量 计 价 ，且不分 时计价 ．根据 发 电总 成本 形成 综合上 网 电量 电价 。单 一 电价 将抽 水 蓄能 电站等 同于一般 电源类 型 ，对 电站 提供 的调峰 、调 频 、备 用等 服务缺 乏 内在激 励机制 ，难 以发挥抽 水蓄 能 电站 效能 。同时 ，较高的 核准 电价水平 影响 电网公司对 抽水蓄 能 电站 调 用的积极 性 ，电价行政 审批也使 电站的市 场 运 行 风险较高 。 （ ２ ） 两部制 电价 。 将 上 网电价分 为容量 电价 和 电量 电价两部 分 ，分别反 映 电站 的固定成 本和变 动成本 。两 部制 电价需 核算项 目成本 ，各项 目间难 以形 成市 场化竞争 ，且较高 的 电量 电价 也在一 定程 度上影 响了 电网公 司调用抽 水 蓄能 机组 的积极性 。 （ ３ ） 峰谷 电价 。利用峰谷 电价 差实现 抽水 蓄能 电站市场化 运营 ，一定程 度 上体 现了抽 水蓄能 电站调 峰静态 效益 。 国内外定量 研究 和实 际运 营经 验表 明 ， 不考 虑辅助 服务市 场 ， 只有 峰谷 电价差达 ５ ～６ 倍方 能使抽 水蓄能 电站有 能力 还 本付息 。此外 ，峰谷 电价模 式优化 目标 为 电站调 节容量 利用最 大化 ，忽略 了其他动 态效 益。 （ ４ ） 租 赁 电价 。指抽 水蓄能 电站将 其容 量租赁 给 电网公司 ， 相 当于 单一 的
能 的合理 应用 。 ２抽 水譬 能运营 模式 发展现 状及 存在 问题 ２ ． １经营 模式 现行抽 水蓄 能 电站 经营模 式有 电网经 营模 式和独 立 经营模 式 。电网经 营
模 式指 抽水蓄 能 电站 为 电网公司 全资建 设 ，并作为 系统运行 的一个 环节 ，不 具备独 立企业 法人资 格 ，独立 经营 模式指 抽水 蓄能 电站 为独立 建设 和运营 管 理 主 体 ，具有 独立企 业法 人资格 。 目前 国 内实 际上 已建成和在 建 的抽水蓄 能 项 目，负责运 营管理 的主 体均为 独立法 人 ，名 义上 为独立 经营 ，但 实质上 由 电网公司 全资建 设或控 股 ，属 电网公 司资产 。
３ 抽 水蓄能 电站备 用容量 分类 及效 益研 究 目前备 用容量 的分类方 法有 很多 ，主要有 以下几 种 ： （ １ ） 按作 用类型 可分 为 负荷 备 用、事故 备用 、检修 备用和 国 民经济备 用 。以上 ４种备用 中 ，负荷
备 用和事故 备用是 在系 统需要 时能立 即运 行的容 量 ，对机 组的 响应速度 要求 很高 。 （ ２ ） 按备用状 态可分 为热备 用和 冷备用 。 热备 用是指运 转 中的发 电机 可能 发 出的最 大功率 与实 际发 电负荷 的差 值 冷备用 是指未运 转的机 组可 能发 出 的 最大功 率 ， 冷备用 可作 为检修 备用 ， 国民经济 备用和 一部分 事故备 用 。 （ ３ ） 按 响应速度 将备 用分 瞬时 响应备 用 ，１ ０ ａｉ ｒ ｎ 旋 转备 用 、１ ０ ａｉ ｒ ｎ非旋 转备 用 、 ３ ０ ｍｉ ｎ备用 ，６ ０ ｍｉ ｎ备 用和 冷备用 。 抽水蓄能机组在抽水、发电及停机状态下都可以为系统提供备用。抽水 和发 电工况 下提 供备 用按 照备 用状态 和机组 响应速度 划分 均为热备 用和 旋转 备用 。停 机状 态下提 供的备 用按 不 同的标 准分类 时出现 了偏差 ：按 备 用状态 划分为 冷备 用 ，按机 组响 应速度 划分 则为 非旋转 备用 。目前对备 用的分 类还 没有统一的标准， 要对备用效益进行评估 ， 有必要制定统一的备用划分标准。 电力工业 走 向市 场化 是必 然趋 势 ， 我国正 在进行 “ 厂网分开 ， 竞价上 网” 的 电力工业 改革 ，在 电力 系统 中引入 竞 争 ，按 照公平 、公正 、公开 的原则建 立 电力市 场 ，抽 水蓄 能 电站 与 电网经 营企业 之 间成 为相对 独立 的市 场主 体 。 在传 统的 电力调度 模 式下 ，抽 水蓄 能 电站的备 用属 于无偿服 务 ，没 有 以经济 形 式体现 出来 。电力市 场环境 下 ，各发 电厂均 为独立 的发 电主体 ，追求 自身 利益 的最 大化 ，应把 备用服 务作为 一个 商品 来看 待，实现 其价值 完善 的 电 ３ ７ ０ ｝ 科 技 博 览
核 电等 新能 源 大规模 发展 ，用 户对 电力供 应 安全和 电能质量 要求 越来越 高 ， 抽水 蓄能 电站装机 规模不 断扩大 ，在 电力 系统 中发挥的作 用 日益 凸显 。由于 我 国抽水蓄 能发展 时间 较短 ，对 其 系统经 济效益 缺乏客 观评价 ，现行 投资机 制 、经营模 式和 经营 ，不 利于 机组效
容 量 电价 。实践 经验表 明 ，该 模式 能有效 提高抽 水蓄 能电站 利用效率 。但 租 赁 电价模 式下 ，抽 水蓄 能 电站 的 唯一市 场是 电网 ，而 作为收益 者的其 他类 型 发 电机 组和用 户则无 需支付 费用 ，缺乏 参与 系统调控 积极性 。同 时， 由于 缺 少辅助 服务价 格信号 ，电网公 司对 抽水蓄 能 电站的使 用也超 出了一般 调峰 需 求。 ’