...电系统日间联合调峰运行策略.pdf
夏向光
[摘 要]水电厂在电力系统中除发电外，主要发挥调峰、填谷、调相、调频和备用的作用。在规划设计阶段，对水电厂建成后的发电能力特别是在系统峰荷时的发电能力（调峰）有重要要求。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；发电调峰能力；措施
中图分类号：G827 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）48-0110-01
前言
水电厂是把水的位能和动能转换成电能的工厂。水电厂发电的基本生产过程是：从河流高处或其他水库内引水，利用水的压力或流速冲动水轮机旋转，将水能转变成机械能，然后水轮机带动发电机旋转，将机械能转变成电能。水电厂调峰操作简便，动作迅速，成本低廉，给电网运行带来良好的调节性能和很大的经济效益，这是火电厂无法相比的。
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 水电厂的调峰、调相能力
一般调峰调频的任务由水电厂承担，而火电厂一般承担基荷和腰荷，峰荷由水电厂承担，这是因为火电厂气轮机从锅炉起炉到汽轮机并网发电需要好几个小时的时间，并网后一般很长时间才会停机。如果让其调节峰荷，会不停的开停机或改变出力，对燃煤的利用率很低，反应速度也跟不上。而水电厂不像火电厂发电前需要锅炉预热，在短短几分钟内就可并网发电，而且不会像汽轮机起停那样造成大量的能量浪费，所以一般由水电厂承担调峰调频任务。调峰电源应作为电力系统规划设计的一个重要内容，在每一个发展阶段应有具体安排，在技术经济合理的前提下，应优先发挥水电的调峰能力。相比于火电机组，水电机组开停机迅速、灵活，且调峰深度接近百分之百，具有优越的调峰性能。然而，水电出力受上游来水影响较大，属于能量受限机组。因此，从经济运行的角度出发，水火电系统的运行方式：在丰水期，为避免弃水损失，水电机组在各时段均为满发或接近满发，在电网运行中承担基荷；在枯水期，将有限的水电投放到电网负荷高峰时段，利用水电优越的调峰性能，水电机组在电网运行中承担峰荷和腰荷。然而，在丰水期，由于水电承担基本负荷，电网调峰任务基本上由火电机组承担，使得电网调峰任务很重，因而，需要研究合适的经济手段激励发电企业提高机组调峰能力，保全系统具备充裕的调峰能力，满足电网运行的调峰需要。在枯水期，水库来水量很少，水电厂除了集中水量负担峰荷外，还可将备用机组作为调相机运行。这时水轮发电机作为空载的同步电动机运转，调节其励磁，发出无功功率，以满足系统无功的需要。但是，如果水电厂离负荷中心较远，长距离输送无功功率，其损耗很大。另外水轮机必须充气压水，以及调相运转时存在有功损耗等，也就影响其调相的经济效果，需要综合比较后确定采用调相运行方式是否合理。
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，從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。
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，在电力系统中，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，爬荷与卸荷的速度快，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。
四、结束语
综上所述，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，水电厂的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。
参考文献
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