抽水蓄能电站的调试和运行

天荒坪电站事故备用和调频、 天荒坪电站事故备用和调频、调相功能
天荒坪机组具有快速响应能力，由静态到满载发电仅需2分钟，爬升速度可达50% 额定出力/分钟，大大优越于燃煤机组热态爬（卸）荷仅1.5%额定出力/分钟的速度， 为电网应急调频和事故备用创造了十分有利的条件和手段。 天荒坪提供的紧急事故备用为确保华东电网安全稳定运行发挥了重要作用。截至 2005年，天荒坪应急开机、工况转换快速调节负荷次数达到51次。十年来，天荒坪 抽水蓄能电站在华东电网历次重大事故处理过程中展现了其卓越的性能。
天荒坪电站在华东电网运行中的作用
截止2008年底，共完成发电 量210.3亿千瓦时，抽水电量 262.0亿千瓦时，在电网调峰、 调频及事故备用等方面起到应 有的作用。特别是在电力供需 矛盾突出的情况下，积极配合 调度方式安排，增加下午腰荷 发电和腰荷抽水等特殊手段， 缓解了部分省市用电紧张的局 面，同时发挥机组容量大，启 停快的特点，在华东电网事故 处理中发挥了重要作用。
天荒坪电站事故备用和调频、 天荒坪电站事故备用和调频、调相功能 事故备用和调频 事例三：
800
故障时间：13:56:39
50.1
2005年11月20日13:56:39， 龙政直流发生双极闭锁故障。 故障发生前龙政直流输送功 率为300万千瓦（落地华东 283万千瓦），系统频率 50.01Hz，华东电网负荷6095 万千瓦，发电出力5537万千 瓦，全网旋转备用约1470万 千瓦。故障发生后，华东电 网由于大功率缺额，系统频 率急剧下降至49.518Hz，天 荒坪电站接华东网调令，开 两台机参与事故处理，经历 297秒后系统频率恢复至50 Hz。
Maximum Net Head vs. Head Variation
2.0 Head Variation Ratio Hpmax/Htmin ,
Hitachi Other Manufacturers
1.8
Srisailam
1.6
Early domestic pump-turbine in Japan '60-'70s Unstable Operation Bailianhe Project Shiroyama Empirical Criteria based our Experience
1。转轮在低水头下的不稳定问题 。
由于天荒坪水泵水轮机的特性曲线存 在明显的S弯，导叶空载开度2.7～ 4.8°时，正好处于S弯内，导致水泵 水轮机无法在额定转速稳定运行。 解决办法：加装不同步导叶（MGV）。 最终采用在26个的导叶中选取5、18 号导叶加装了一个小接力器，不同期 导叶的开度为25°。
解决低水头下的空载不稳定
调速器负反馈:对于轻度 不稳定的转轮，依靠调速 器的负反馈将机组拉到额 定转速 球阀调节开度:控制流量， 使空载开度趋大，脱离S 弯区域。 予开不同期导叶:减小导 叶的空载开度，空载开度， 脱离S弯区域。
转轮低水头空载不稳定问题统计
水头变化率（水泵的最高扬程/水轮 机的最低扬程）/水轮机最大净水头
2100 1800 1500 1200 900 600
80000 600 300 60000 0 -300 -600 40000 -900 -1200 20000 -1500 -1800 0
10:15 12:45 15:15 17:45 20:15 22:45 0:15 2:45 5:15 7:45
1000
国外
更多地充当调 频及事故备用
800
600
400
200
0
单机发电利用小时
从电站设备的角度考虑，抽水蓄能电站的长时间调峰运行模式，电 站虽然从经济上取得了一定的经济补偿费用，但长时间运行却增加 了机组的磨损及检修费用，给机电设备和水工建筑物带来很大压力， 不利于电站为电网提供长期稳定可靠的服务。
-600 40000 -900 -1200 20000 -1500 -1800 0 0:15 2:45 5:15 7:45 10:15 12:45 15:15 17:45 20:15 22:45 -2100 时点
-2100 时点
全网负荷
天荒坪
全网负荷
天荒坪
全网负荷
天荒坪
“三发一抽”运行曲线
“两抽两发”运行曲线
优化调度， 优化调度，更好地发挥天荒坪在华东电网安全经济运行中作用
天荒坪
1400
现有运行模式 以调峰填谷为主 ，考虑事故备用 ，在不相矛盾的 情况下作调频、 调相的安排。
引入CPS准则 以来，电网调频 压力相对减缓
区外来电容量和 比例增大，仅靠新 富两厂进行调频、 事故备用远远不够
未来运行模式
1200
700
50
49.9 600
49.8 500 49.7
400 49.6
300
49.5
天荒坪有功MW 频率Hz
200 时间 13:56:25 13:56:55 13:57:25 13:57:55 13:58:25 13:58:55 13:59:25 13:59:55 14:00:25 14:00:55 14:01:25 14:01:55 14:02:25 14:02:55 14:03:25 14:03:55 14:04:25 14:04:55 14:05:25 14:05:55 14:06:25 14:06:55 14:07:25 14:07:55 14:08:25 14:08:55 14:09:25 14:09:55 49.4
发电电量（亿度） 发电电量（亿度） 抽水电量（亿度） 抽水电量（亿度） 综合效率
天荒坪抽水蓄能电站的调峰作用
历年机组运行时间/ 历年机组运行时间/启动次数
2000 1500
2003年 2003年 9552.12 10607.09 568.94 20728.2 3454.7 9.46 3758 1696 1713 7167 1194.5 3.27
-500
-1000
-1500
-2000
平均日运行小时（时/日台） 发电启动次数
调峰填谷是抽水蓄能电站特有的作用，这种 作用是其他任何电源都无法相比。 天荒坪电站全部机组投运后，最大日调峰能 力369万千瓦，占2007年最大峰谷差的10.6%。 由于近几年华东电网负荷增长迅速，峰谷差 日益增大，决定了天荒坪机组运行时间长，启 停频繁的0日16:23，北仑港 联变跳闸，3台600MW机组跳机， 系统频率降为49.65Hz，接调 度令，16:26、16:28、16:29， 3号机、2号机、4号机先后开 机使系统逐步恢复正常运行。
事例二：
2002年8月24日20:24，因飓风袭击南桥 变电站直流阀厅，造成葛南直流双极闭 锁，故障前输送电力1040MW，故障后频 率降至49.808Hz，应华东网调要求天荒 坪蓄能电站将备用机组5号机开启（此 时全厂出力1200MW，计划1200MW）， 20:28，5号机发电工况并网带负荷 300MW，系统频率上升至49.96Hz。
发电运行时间（小时）
1000 500
抽水运行时间（小时）
0:15 1:30 2:45 4:00 5:15 6:30 7:45 9:00 10:15 11:30 12:45 14:00 15:15 16:30 17:45 19:00 20:15 21:30 22:45 24:0
0
抽水调相运行时间（小时） 总运行时间（小时） 平均年运行小时（时/年台）
天荒坪
瓶窑变
天荒坪电站的黑启动功能 天荒坪电站的黑启动功能
按照华东电网黑启动方案，当华东电网处于瘫痪状态时，天 荒坪电站作为500千伏主网架的黑启动电源。电网崩溃后，柴油 发电机作为本电站唯一的保安电源提供厂用电，其容量为650kW， 能供一台机组黑起动，电站一次可向系统提供60万kWh的事故电 能，能够顶替60万kW事故运行1小时或顶替30万kW事故容量运行2 小时。黑起动时利用这60万kWh宝贵的资源带动系统其它火电机 组，并逐步恢复电网结构。
抽水蓄能电站机组 的调试和运行问题讨论
天荒坪抽水蓄能电站在华东电网的运行环境
根据特高压电网规划，华东电网将成为特高压电网 “四横六纵多受端”中一个最主要的受端系统。至 2010年，华东与华中间将通过龙政直流、宜华直流、 葛南直流双回线共3条300万千瓦和1条120万千瓦的 500kV直流输电线路联网，届时，华东电网将受进超过 1000万千瓦电力，初现一个大受端电网的特性。 为满足华北火电南送和西南水电东送需要，国家特 高压电网建设初期，将形成覆盖华北、华中和华东的 双回路骨干环网结构。上海南汇、江苏吴江、浙江金 华等地将陆续以特高压直流接受大西南水电。华东电 网将初步建成较为坚强的大受端电网结构，具备接受 区外3000～4000万千瓦电力的能力。
抽水启动次数 抽水调相启动次数 启动总次数 平均年启动次数（次/年台） 平均运行次数（次/日台）
天荒坪电站非典型运行方式
每年夏、冬季大负荷期间，应系统调峰需要，电站下午13:00～16:00视系统负荷情况，安 排1～4台机组运行，灵活应用 “三发一抽”或“三发两抽”的非典型运行方式，在充分发挥 其调峰能力同时，最大限度地满足系统用电需求； 每年春节期间，负荷集中在晚峰，为增加晚峰发电出力和时间，电站采取“两抽一发”或 “两抽两发”运行方式，即上午高峰不发电或少发电，集中在晚峰开机发电，腰荷时段增加 一段抽水，既满足了晚峰用电需求，又减轻了机组调峰压力。
80000 600
30000
300 60000 0 -300
20000 25000
300 0 -300 -600 15000 -900 -1200 10000 -1500 5000 -1800 0 0:15 2:30 4:45 7:00 9:15 11:30 13:45 16:00 18:15 20:30 22:45 -2100 时点
天荒坪电站在华东电网的作用
天荒坪抽水蓄能电站建成投运以来，以其卓越的调 峰填谷、事故备用和调频调相功能为电网安全优质运行 发挥了重要作用。随着华东电网接受区外来电容量逐步 增加，天荒坪抽水蓄能电站的运行模式要逐步过渡到更 为有利、持续发挥事故备用作用的模式，充分发挥抽水 蓄能机组启停灵活、出力爬升迅捷的优势，保障华东电 网安全优质运行。
夏季工作日－2007.7.17
夏季非工作日－2007.7.15
春节节日方式－2007.2.18
120000 负 荷 MW 100000
2100
1800 1500 1200 900
120000 负 荷 MW 100000
2100 1800 1500 1200 900
50000 负 荷 45000 MW 40000 35000
年 份 2000 14.51 17.90 0.811 2001 22.38 27.76 0.806 2002 25.77 32.13 0.802 2003 26.67 33.14 0.805 2004 25.05 31.19 0.803 2005 26.38 32.93 0.801 2006 23.70 29.59 0.801 2007 19.09 23.77 0.801 2008 18.37 22.99 0.799
天荒坪电站事故备用和调频、 天荒坪电站事故备用和调频、调相功能 事故备用和调频
天荒坪电站通过二回500kV线路直接接入瓶窑变， 线路直接接入瓶窑变， 天荒坪电站通过二回 线路直接接入瓶窑变 瓶窑变是华东电网枢纽站， 瓶窑变是华东电网枢纽站，担负着浙江电网送出受进 的重任。 的重任。 由于受浙江网内的水电和天荒坪调峰运行方式的影 腰荷、 响，腰荷、低谷时浙江电网通过瓶窑变受进的潮流较 但同时又缺乏足够电源支撑， 大，但同时又缺乏足够电源支撑，在线路故障或检修 易引起瓶窑以及天荒坪电压过低。 时，易引起瓶窑以及天荒坪电压过低。这对主网稳定 水平和浙江负荷中心电压水平均有影响。 水平和浙江负荷中心电压水平均有影响。 系统要求天荒坪电站机组具有较充裕的无功调节能 根据机组的运行工况， 力，根据机组的运行工况，结合无功平衡和电压调节 的需求，对电压进行有效调控。 的需求，对电压进行有效调控。并利用机组的调相运 行进行无功调节，增加系统调压手段， 行进行无功调节，增加系统调压手段，增强瓶窑变的 动态无功电压支持，提高电网稳定水平。 动态无功电压支持，提高电网稳定水平。