東江水電站擴機必要性初探

邱先明（1.桂林電子科技大學，廣西 桂林 541004；2.湖南省電力公司東江水力發電廠，湖南 郴州 423403）

東江水電站擴機必要性初探

邱先明1，2
（1.桂林電子科技大學，廣西 桂林 541004；2.湖南省電力公司東江水力發電廠，湖南 郴州 423403）

隨著湖南經濟發展，電網用電峰谷差將日益增大，對調峰容量的需求也與日俱增，需要發展建設更為靈活、經濟的調峰電源。東江水電站擴機可更好發揮大東江水庫壩高庫容大，庫容系數高的特點，增強湖南電網調峰能力。

東江水電站；擴機；必要性

1　引言

東江水電站位于湘江支流耒水上游的資興市境內，大壩高157m，水庫正常蓄水位285m，調節庫容52.5億m3，是目前國內已建和在建水電工程中調節性能最好的水庫之一。東江水電站下游9km左右，已建有小東江梯級電站作為配套反調節電站，非補償期進行反調節，補償期與東江水電站同步運行。

近年來，隨著經濟發展，湖南電網電源結構、用電結構及負荷特性等均發生顯著變化，系統調峰需求日益突出，調峰容量需求不斷加大。東江水電站現有500MW的裝機規模明顯偏小，不利于充分發揮大東江水庫庫容大，庫容系數高的特點。為有效緩解湖南電網系統調峰需求，更好發揮大東江水庫調峰潛力，需擴大東江水電站的裝機容量。

2　東江水電站擴機的必要性

2.1有利于湖南電網豐枯水期季節負荷均衡

當前湖南電網主要電源為常規水電和燃煤為主的火電，其中水電比重占35.90%（截止2014年10月）。特別是湖南電網小水電眾多，2015年湖南小水電裝機約4800MW，約占水電總裝機的45%左右；雖然裝機容量50MW以上的規模水電站有50個，但裝機容量200MW的大型水電站僅11個。

大型水電站除三板溪、東江、江埡等三個電站為多年調節水電站外，其他大多為季調節，甚至為無調節能力徑流式電站，其總體調節能力不強。小水電多為徑流式電站，豐枯出力差別大，調節能力差，枯水期無水發電，豐水期滿發都可能無法滿足洪水下泄流量要求，必須泄洪或者受主電網消納能力限制而被迫棄水。因而造成水電在豐、枯期出力和電量相差很大，存在季節性缺電問題，枯水期電網缺電量，運行困難；豐水期缺容量，對電網的調峰能力提出考驗。

東江水電站目前裝機500MW，作為多年調節水電站，正在湖南電網中主要起補償和調峰、調頻作用，水庫正常蓄水位285.00m，調節庫容52.50億m3，庫容系數高達1.16，是目前國內已建大型水電工程中調節性能最好的水庫。東江水電站擴機，特別是擴建可逆式機組后可更好發揮大東江水庫壩高庫容大，庫容系數高的調峰能力，一方面替代系統裝機，成為系統調峰容量，承擔尖高峰負荷，另一方面還可以在豐大期承擔填谷功能，吸納電網小水電廉價低谷電量并轉化為上游水庫水量儲存起來，均衡豐枯水期季節負荷，從而有效緩解湖南電網的調峰壓力，改善電網火電運行工況，降低電網運行成本。與新建同等規模的燃煤火電相比，東江擴機后可降低電網火電年均調峰率2.82%，提高火電年利用小時110h，節省電網火電標準煤耗10.66萬t。

2.2有利于緩解湖南電網調峰壓力，提高供電可靠性

在主電網運行過程中，一般電網負荷呈曲線波動變化，形成峰谷，如機組出力不能跟上負荷的快速變化，電網頻率將隨負荷變化而反向變化，當頻率超過一定區間后，不僅將影響電能質量，還可能影響電網安全穩定運行。故隨著負荷增長和峰谷差的加大，一般需要較多機組參與電網調頻、備用。各類機組調峰特性與功能參見表1。

表1　各類機組調峰特性與功能

由表1可見，水電與抽蓄機組的爬峰能力遠優于火電機組和燃氣輪機，從抽蓄機組的啟動速度來看，一般2分鐘內即可由靜止達到滿載，適合作為電網調峰、備用容量。湖南電網內隨水電裝機比例較大，但如前文所述，大部分機組為季、周、日調節或徑流電站，調節性能差，且常規水電資源開發殆盡，擴建大東江可逆式蓄能機組有利于湖南電網系統調峰調頻及作為事故備用容量，提高電網供電質量。

2.3有利于消納區外電力輸入，提高電網運行安全性

按照全國能源基地的建設規劃和特高壓電網發展規劃，“十三五”期間特高壓交、直流均將落點湖南，其中酒泉-湖南+800KV特高壓直流將落點長沙西南地區以長株潭地區為主；荊門-長沙1000特高壓交流將落點長沙北環以北區域，兼顧長沙和岳陽地區的供電。依據湖南電網“十三五”規劃及湖南電網的現有的“湘鄂聯絡線”的實際運行情況，預計2020年湖南省大負荷方式豐水期將接受外區電力5500MW，豐水期接受8500MW，在省內主電網基本潮流流向仍將維持現有“北電南送、西電東送”格局。

大規模區外電力的送入雖可解決湖南一次能源較為缺乏的問題，但大容量、長距離的潮流輸送對湖南電網的安全穩定運行將成為一個嚴重的考驗。2010年長沙投運的黑糜峰抽水蓄能電站在吸納區外電力送入，穩定長株潭電網發揮了重要作用。

湘南電網涵蓋衡陽、永州、郴州三市，地處京廣電氣化鐵路、京廣高鐵沿線，是湖南經濟較為發達的地區之一，特別是郴州、永州兩市利用境內礦產資源豐富的優勢，承接粵港澳地區的產業轉移，用電負荷發展較快，已成為繼長株潭地區之后的第二大負荷中心。該區電源裝機較少，主要靠接收外區供電來滿足區域內用電負荷的高速增長，區外供電基本占全區統調最高負荷的41%～63%左右。與黑糜峰抽水蓄能電站類似，東江擴建抽水蓄能機組將對湘南電網作為第二負荷中心的受端形成有力的支撐作用，為特高壓遠距離、大容量潮流的安全輸送創造有利條件，更有利于區外大力汛期基荷電力的輸入；利用其良好的備用作用和迅捷的動態響應特性，將對湖南電網特別是湘南電網的穩定運行提供有力的安全保障。

同時，東江擴建可逆機組通過小方式抽水彌補發電工況耗水量，可使大東江水庫長時間保持較大的蓄水量，在系統高峰負荷及電網需要時更有能力運行于較大出力的工況，給湖南電網提供有力的電源支撐，有利于保證電網的安全穩定運行。

2.4有利于合理利用現有水庫資源，提高發電效益

東江擴建可逆式機組后可基本維持東江水庫原設計的補償運行方式，并具有增加枯水期發電出力、改善電站年季運行狀況、利于容量全年充分發揮作用；有利于現有電站資源合理利用，符合電網運行需要。經計算分析，東江擴機后，原大東江和小東江兩梯級電站發電量增加0.16億KW?H，電能質量進一步提高，枯水期電量增加1.2億KW?H，枯水期電量占全年比例由64.6%提高到72.5%。另外，根據湖南電網2015年電力平衡計算成果，蓄能機組年發電量為2.38億KW?H，相應轉換系統火電低谷和水電棄水電量3.17億KW?H。

隨著我國經濟社會的快速發展，電網規模不斷擴大，廣大用戶對供電服務質量的要求不斷提高，但在電力體制改革后，電網企業可控直接調控的電廠容量不斷減少，增加了電網調度控制的工作難度。采取各種措施保證電力系統安全，是電網企業的社會責任。東江擴建可逆蓄能機組作為湖南電網自有保安電源，由電網統一建設和運營管理，可以很大程度上保證電網運行安全，且有利于東江現有電站資源合理利用，充分發揮現有電站的多年調節庫容和電網系統調峰、調頻、備用的作用和效益。

2.5有利于保護環境，促進社會經濟可持續發展

首先，東江水電站擴機工程是清潔的可再生能源，符合湖南電力能源的發展方向；與新建火電機組相比，其生產過程不會引起大氣污染，可減少因燃煤發電排放CO2等導致全球氣候變暖的溫室氣體，總體上對環境保護是有利的。其次，東江擴機項目系利用原有的大、小東江水庫，不需要新建水庫，無水庫淹沒和新增移民，基本上不會對周圍環境產生不利影響。另外，東江擴機在優化湖南電網能源結構、實現總體節能降耗、促進社會經濟協調發展、環境保護和資源節約等方面發揮著巨大作用。因此，結合湖南環境生態建設目標及一次能源和用電需求特點，東江擴機有利于環境保護，對促進社會經濟可持續發展有積極作用。

3　結論

湖南經濟正處于快速發展時期，對電力的需求和供電質量要求與日俱增，電網對調峰電源和快速啟動電源需求越來越大。但湖南油氣資源貧乏，煤炭能源也不多，水能資源較多，但目前開發利用程度已較高。因此，進一步對已建水電站挖潛改造，提高水能資源的利用程度十分必要。東江水電站擴機項目，利用其難得的多年調節庫容，可為湖南電網提供優質的調峰容量，且不增加水庫淹沒損失和移民安置費用，具有投資省、工期短、見效快等優點，有利于湖南經濟和能源的可持續發展。

［1］張勤，俞東江等.東江水電站擴建抽水蓄能機組研究［J］.湖北水力發電，2002（04）:5-7.

［2］李純，李蓓蓉.東江水電站擴建可逆式蓄能機組必要性分析［J］.水力發電，2010（07）:16.

［2］韓忠暉，劉靜等.基于湖南電網特性的抽水蓄能電廠運行情況分析［J］.科技與企業，2013（12）:187.

［3］劉建雄.湖南電網對抽水蓄能電站的需求分析［C］.抽水蓄能電站工程建設文集，2013:62.

［4］姜新凡，李輝等.湖南電網AGC的應用現狀及對策分析［J］.湖南電力，2011（S1）:100.

［5］國家電網公司年鑒編輯委員會.國家電網公司年鑒（2014版）［M］.北京:中國電力出版社，2014:265-268.

［6］徐平磊.抽水蓄能電站技術經濟綜合評價研究［D］.長沙:長沙理工大學，2008:13.

10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.18.242

邱先明（1977-），男，湖北廣水人，本科，會計師，現任湖南省電力公司東江水力發電廠審計部副主任，主要從事財務審計工作。