優化水電廠發電調峰能力的有效措施

艾軍華　歐陽蘭香

摘 要：在電力系統中，水電廠具備發電、調峰、調相、調頻和填谷以及備用等作用。水電廠對發電能力特別是調峰能力有著重要的要求，本文初步分析了水電廠的發電、調峰能力，就優化水電廠調峰能力的相關措施進行了探討。

關鍵詞：水電廠 發電能力 調峰能力 措施

中圖分類號:TV7 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791(2012)10(c)-0092-01

1 水電廠在電力系統中發揮著重要的作用

水電廠同其他一切性質的發電廠一樣，其主要作用和工作內容就是利用相應的資源和設備為供電系統及用電客戶供電。水電廠相比火電廠等其他性質的發電廠，具有其一定的特殊性，主要表現為調峰、調頻、調相等方面的作用，這些功能使保障供電系統高效運行和供電安全的關鍵所在，同時也是維持供電系統經濟效益的重要點。水電廠所產電能一般均為高壓線路傳輸，因此，水電廠的建設和規劃應針對其工作實際及供電特點進行。為了充分發揮水電廠在電力系統中的作用，正確選擇水電廠和系統間連接的方式是非常關鍵的。水電廠連接系統的主要目的就是通過將水能所轉化的電能及時、準確地傳送到供電線路、導線截面，以保障水電廠所產電能傳輸和供應的經濟型和可靠性，進而保障整個供電系統的正常運行。水電廠工作運行中快速靈活跟蹤負荷、投入較低、控制操作簡便靈活、電能供應迅速、便捷等特點決定了水電廠在電力系統運行中重要調峰電源的地位。

2 水電廠具備的調峰能力與調組能力

在電力系統中，一般情況下，水電廠承擔調峰、調頻的任務，相比之下，火電廠則主要在工作中進行基荷等操作，而水電廠則主要承擔峰荷方面的工作任務。其中，火電廠工作中所采用的汽輪機主要存在發電供電時間過長、并網后停機過慢等缺陷，影響了電廠的高效工作和運行。假設利用火電廠進行進行峰荷調節，工作中需要頻繁開機和停機操作，電廠中的燃煤利用率也會受到影響，設備及操作與工作要求難以同步。但是利用水電廠進行發電，則不必向火電廠那樣浪費大量的時間和資源進行設備預熱，可在很短的時間之內完成并網，實現發電，不僅能有效提高時間及資源利用率，相比火電廠還更加環保，具有更高的經濟效益和社會效益。因此，從工作效率、經濟效益及操作的簡便性等方面來講，水電廠相比其他發電廠具有更靈活、更高效、更環保的供電效益和調峰、調頻特點。根據不同的時期，可對水電廠工作作出相應的調整，以保障供電效益和調峰能力，在豐水期，可將電廠的水電機組及相關設備都調整到蓄滿狀態，注意避免水資源及能源的浪費，另外，在缺水期間，可適當調整電廠水電機組的荷載指標，調整水電機組的積蓄狀態，再將電廠的水電機組狀態調整為電廠電網高峰負荷階段，以保障水電廠在枯水期內的正常運行及調峰功能。如此一來，水電廠在豐水期間電力系統的基本負荷都是由水電廠承擔，水電廠得運行和調峰工作需要有效、科學的經濟手段及運行體制以輔助完成，進而有效提升水電廠中水電機組調峰能力，滿足電網運行中所需的調峰能力。與之相反，在枯水期，水電廠的來水量很少，除了負擔峰荷外，還需將備用的機組當作調相的機組運行。

3 在電力系統中，如何加強水電廠的調峰能力

3.1 水電廠調峰能力的含義

在水電廠中，水電機組的調鋒能力是指機組對系統負荷的跟蹤能力，是機組在開停時間和出力變化幅值及出力調整速率因素的綜合表現。調峰能力是由多項因素決定的，如何把各個因素合理描述和組織起來，從而達到優化調峰能力的目的。水電的棄水調峰是十分不科學經濟的，因此，水電機組在進行調峰時應該避開棄水調峰。在評估機組的調峰能力時，進一步提出科學可行的調峰和發電措施是我們當前面臨的問題。一般來說，電網調峰的運行方式包括：壓負荷調峰和啟停機調峰以及空載運行調峰。

3.2 優化水電廠調峰能力的有效措施

為了優化水電廠的調峰能力，我們可以將水電廠改造成抽水蓄能性的電廠。我國的中小型的水電廠對電網調峰與事故備用，有著不可或缺的作用。但是，由于水庫水量的限制，頂峰運行的時間不能太長，否則，水庫水位就會下降，機組出力也會受阻，調峰能力也隨之降低。并且，電網在低谷時，有很多多余的電能無法發揮。因此，我們可以增加建設蓄能泵，這樣就可利用低谷時的多余電力，從下庫抽到上庫的水通過常規機發電后再流入下水庫，這樣就形成了一個完整的抽水蓄能的循環過程，每天抽水多少，就能發電放水多少，上庫的水位一直保持不變，電廠能源由火電轉換成水電，這就是一個純抽水蓄能性的電廠。

3.3 在電力系統中，建立抽水蓄能電廠的作用

在電廠的電力系統中，抽水蓄能電廠可有效保持電力、電量的平衡，發揮水電廠調峰、調相的作用。其一，抽水蓄能電廠可以在低谷時電能抽水，在尖峰時發電，這樣既可以調峰又可以填谷，還能做到調頻與事故備用，在電力系統中，抽水蓄能電廠具備能量儲存、轉換、改善、優化的功能。它對電網的調節功能強于常規水電。其二，抽水蓄能電廠與常規水電均對環境以及可持續發展有利，但是常規水電無法承擔填谷的任務，它的調峰能力也只是抽水蓄能電廠的一半。所以，它的調頻功能、事故備用功能及旋轉備用的作用都相應減少。抽水蓄能在調峰等功能上均比常規水電優越，甚至是在某些方面常規水電是無法替代的，一些水能資源豐富的地區或水電廠，為了充分地發揮或者改善發電的效益，也需要增設抽水蓄能。比如：挪威接近純水電的國家，就需要一定的抽水蓄能。其三，抽水蓄能電廠既改變了電力系統的電源結構，又減少了單位千瓦投資高的調峰火電機組的容量，為電力建設節約了成本（投資、運行費)。抽水蓄能機組的啟停迅速，爬荷與卸荷速度快，運作靈活、可靠，還能很好適應電力系統的負荷變化與供電質量。其四，一般來說，抽水蓄電廠的工程量比常規水電廠少，雖然，目前針對可逆式的機組，我國還沒有成熟的制造經驗，需要從外國進口，成本比較高，但是，它的單位千瓦投資仍比常規水電低，且施工時間短。此外，在水利水電樞紐中，能夠補充抽水蓄能功能，改善工程的有關指標，增加工程開發的價值。抽水蓄能電廠作為水電的補充，可以彌補水電的不足，有利于電力工業的可持續發展，同時，還為水電及電力工業添加了新的活力和動力。

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