抽水蓄能水电站

抽水蓄能电站论文
班级：热动一班
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摘要：抽水蓄能电站，是一种具有启动快、负荷跟踪迅速和快速反应的特殊电源它既是一个电站又是一个电网管理工具，它有发电、调峰、调频、调相、事故备用等诸多功能，同时还有节约能源和保护环境等特点。

抽水蓄能电站有利于“全国电网”的稳定运行；有利于经济地进行“西电东送”；有利于节能减排，优化电源结构。

关键词：抽水蓄能电站、顶峰填谷、静态效益、动态效益
一、抽水蓄能电站概述
1、抽水蓄能电站定义
抽水蓄能电站是装设具有抽水及发电两种功能的机组，利用电力机组低谷负荷期间的剩余电能向上水库抽水储蓄水能，再在系统高峰负荷期间从水库放水发电的水电站。

2、抽水蓄能电站介绍
抽水蓄能电站不同于一般水力发电站。

一般水力发电站只安装有发电机，将高水位的水一次使用后弃之东流，而抽水蓄能电站安装有抽水——发电可逆式机组，既能抽水，又能发电。

在白天或前半夜，水库放水，高水位的水通过机组发电，将高水位的水的机械能转化为电能，向电网输送。

缓解用电高峰时电力不足问题；到后半夜，电网处于低谷，电网中不能储存电能，这时机组作为抽水机，将低水位的水抽向高水位，注入上库。

这样，用电低谷电网中多余的电能转化为水的机械能储存在水库中，解决了电能不能储存的问题。

抽水蓄能电站包括上水库、高压引水系统、主厂房、低压尾水系统和下水库。

按电站有无天然径流分为纯抽水蓄能电站和混合式抽水蓄能电站。

（1）、纯抽水蓄能电站：没有或只有少量的天然来水进入上水库来补充蒸发、渗漏损失，而作为能量载体的水体基本保持一个定量，只是在一个周期内，在上、下水库之间往复利用；厂房内安装的全部是抽水蓄能机组，其主要功能是调峰填谷、承担系统事故备用等任务，而不承担常规发电和综合利用等任务。

（2）、混合式抽水蓄能电站：其上水库具有天然径流汇入，来水流
量已达到能安装常规水轮发电机组来承担系统的负荷。

因而其电站厂房内所安装的机组，一部分是常规水轮发电机组，另一部分是抽水蓄能机组。

相应地这类电站的发电量也由两部分构成，一部分为抽水蓄能发电量，另一部分为天然径流发电量。

所以这类水电站的功能，除了调峰填谷和承担系统事故备用等任务处，还有常规发电和满足综合利用要求等任务。

3、中国抽水蓄能电站的发展
1968年和1973年分别建成两座小型混合式抽水蓄能电站。

我国抽水蓄能电站建设起步较晚，由于后发效应，起点较高，近几年建设的几座抽水蓄能电站技术已达到世界水平。

至2005年底，全国（不计台湾）已建抽水蓄能电站总装机容量达到6122MW，装机容量跃居世界第五位，遍布全国14个省市。

二、抽水蓄能水电站的静态效益和动态效益
1、抽水蓄能电站的静态效益
抽水蓄能电站的静态效益是由其在电网中顶峰填谷而产生的经济效益，包括：
（1）、容量效益：抽水蓄能电站是调节电网负荷曲线和低谷之间差距的有效措施。

负荷高峰时段，它可以作为水电站发电，担负电网尖峰容量；用电低谷时段，它可以作为电网用户，吸收低谷电量抽水蓄能，减少负荷谷差。

因此抽水蓄能水电站可以减少火电站机组日出力变幅，使其在高效区运行，增加发电量，并使核电站和大型火电机组稳定运行。

抽水蓄能电站一般无防洪、灌溉、航运等综合利用要求，建设成本低，建设周期比常规水电站要短，运行费用比火电站低。

在电网中缺少调峰电源时，建设抽水蓄能电站可减少火电或其他类型电源的装机容量，改变能源结构，减少总的电力建设投资。

(2)、能量转换效益：抽水蓄能水电站通过能量转换，将成本低的低谷电能转换为价值高的峰荷电能。

峰谷电价相差较大抽水蓄能电站经济效益明显。

如天荒坪抽水蓄能电站向华东电网收购低谷电，每千瓦时我0.21元，全年能耗42.86kW﹒h，白天向华东供电，每千瓦时0.7
元，年供电量31.6亿kW﹒h，全年增值13.12亿元。

（3）、节煤效益：抽水蓄能机组的投入，使电网负荷分配得到调整，火电尽量担负基荷和腰荷，从而使得火电总平均耗煤下降。

2、抽水蓄能电站的动态效益
抽水蓄能电站具有调峰、调频和调相等作用，还可以承担事故备用，保证电网安全、稳定运行。

这些动态效益高于其静态效益，主要包括：
（1）、调峰效益：抽水蓄能电站因为结构简单，控制方便，可以随需要增加功率或减少功率，因而有效地减轻了火电机组（包括燃气轮机组）的调峰负担。

（2）、调频效益：抽水蓄能机组调节灵活，出力变化可以从0到100%，可以快速启动，随时增荷减荷，起到调整周波的作用，有助于保持频率并提高电网的稳定性。

常规水电站和抽水蓄能电站都有调频功能，但在负荷跟踪速度和调频容量变化幅度上抽水蓄能电站更为有利。

常规水电站自启动到满载一般需要数分钟。

而抽水蓄能电站可在一两分钟内从静止达到满载，增加出力的速度可达每秒1万kW，并能够频繁转换工况。

最突出的例子是英国的迪诺威克抽水蓄能电站，其6台300MW机组设计能力为每天启动3～6次；每天工况转换40次；6台机组处于旋转备用时，可以在10s内达到全厂出力1320MW。

（3）、负荷跟随效益：电网负荷总是在不断变化，当负荷急剧变化时，抽水蓄能机组与火电或其他类型机组相比，其负荷跟随很快，爬坡能力较强，。

（4）、事故备用效益：电网一般需要准备20%以上的备用容量，为此系统往往付出很大的代价。

而抽水蓄能机组作为水电机组可以方便地处于旋转备用状态，以利快速地承担事故备用。

抽水蓄能水电站能够快速启动机组，迅速转换工况，可节省机组启动费用，代替备用热能机组低出力期间运行费用。

例如2001年3月8日15时58分，天广交流天平两回线路同时跳闸，输送功率由1460MW减至0，广东电网频率由事故前的50Hz下降到49.44Hz,广东紧急抢开广州抽水蓄能电
站香港1台机组，使系统在16时4分恢复到50Hz。

（5）、调相效益：抽水蓄能机组由于其结构上的优点，可以方便地做调相运行。

不但空闲时可供调相，在发电和抽水时也可以调相，既可以发出无功功率提高电力系统电压，也可以吸收无功功率降低电力系统电压，尤其是在抽水工况调相时，经常进相吸收无功功率，有时进相很深，持续时间很长，这种情况是其他发电机组达不到的，只有抽水蓄能机组才能做到。

另外，抽水蓄能机组在调相运行完成后可以快速地转为发电或抽水。

（6）、黑启动效益：黑启动是指整个系统因故障停运后，系统全部停电（不排除孤立小电网仍维持运行），处于全黑状态，不依赖别的网络帮助，通过系统中具有自启动能力的发电机组启动，带动无自启动的发电机组，逐步扩大系统恢复范围，最终实现整个系统的恢复。

其关键是电源点的启动，水轮发电机组，与火电、核电机组相比，具有辅助设备简单、厂用电少启动快速等优点。

但水电站需要直流系统蓄电池储存的电能和液压系统储存的液压能量，而抽水蓄能电站凭借上水库水的位能就可启动，这是其他电站不具备的优势。

三、抽水蓄能电站提高能源利用率
抽水蓄能电站的调峰填谷效益主要体现在提高电网中火电及其他电源的负荷率，使得火电和其他电源的能量得到充分利用。

电网中有了抽水蓄能电站，可使火电机组安全、稳定地运行，提高了利用小时，并减少频繁启动，节约能源，降低能耗；核电站可担任基本负荷稳定运行，借以提高电网和核电站本身的经济性和安全性；水电比重较大的电网可减少常规水电站汛期的弃水调峰，借以提高水能资源的利用率；风电比重较大的电网，可增加系统吸收的风电电量，使随机的不稳定电能变成可随时调用的可靠电能。

总之，抽水蓄能电站使得火电和其他类型电源发电量的利用率都得到提高，也使电能的质量提高了。

四、中国发展抽水蓄能电站的必要性
1、从安全上看，“全国联网”后远距离大容量输电，线路故障在所难免。

华中电网与川渝电网联网后就曾多次发生故障，说明电网规模越大，保证电网稳定和安全运行就越重要、也越困难。

因此，在电力联络点配置一定规模的启动、爬坡速度快的抽水蓄能电站作为保安电源，对电能输送过程中的故障做出快速反应，有利于电网的安全稳定运行。

2、从经济上看，“西电东送”输电距离远，送基荷比送峰荷电经济性好。

三峡水电站一带建设适量的抽水蓄能电站，可以利用其地理位置优势对“西电东送”中的低谷电或季节性电能进行“来料加工”，将其转化为优质的峰荷电能供给华中地区；另外，还可以与三峡、葛洲坝、水布垭等常规水电站配合运行，取得一定的补偿效益。

3、从节能减排上看，我国已进入能源结构调整快车道，发展可再生清洁能源如核电、风电、水电、太阳能已成为我国今后一段时期电力发展的主要方向，并要求电网有足够的调峰能力配套运行，但这些清洁可再生能源不具备或有较弱的调峰能力。

预计到2020年，我国总装机容量将超过16亿kW。

其中，火电比重下降到61.1%。

水电比重下降到17.7%，核电比例提高到5.1%，风电比重提高到8.8%，大量清洁可再生能源的建设，降低了电网综合调峰能力。

由此，建设适当规模的抽水蓄能电站配套运行，可提高系统调峰能力、促进电源结构优化调整，是我国新能源发展的重要组成部分。

五、结语
进入新世纪，我国电力行业“西电东送”、“南北互供”、“全国联网”使得电网稳定、安全运行越来越重要，也越来越困难。

抽水蓄能电站优越的顶峰平谷、调频、调相、事故备用、黑启动等性能对电网的稳定运行起到至关重要的作用，必将达到进一步的发展。

同时抽水蓄能电站促进了无调峰作用的清洁可再生能源发电站的建设，有利于节能减排，保护环境。