十三陵抽水蓄能电站的动态效益分析

电力系统的运行参数(例如功率、频率、电流、电压)是随时变化的,这是由于系统负荷的有功功率和无功功率不断变化的结果。为了维持电力系统正常运行,除了要满足电力负荷容量和电量需求(称为静态需求)以外,还必须适应电力负荷随时变化的要求(称为动态需求)。在进行电源发展规划时,对前者容易受到重视,而对后者却重视不够。其实适应负荷变化也是一种需求,这种需求是客观存在的,也是必须满足的。电力系统为满足电力负荷容量和电量需求,需要建设足够的发电设备,消耗足够的资源。同样,为满足负荷变化需求,也要建设可以跟踪负荷变化的发电设备,消耗相应的资源。抽水蓄能电站具有独特的运行灵活性,跟踪负荷能力强,用它替代其他电源来满足负荷的动态需求,会给电力系统带来经济效益,即所谓动态效益。

具体说来,动态效益可以表现在因抽水蓄能电站承担系统调频、调相、负荷备用、事故热备用、快速跟踪负荷变化以及提供黑启动服务,提高系统运行可靠性和经济性等方面。

动态效益的定量计算目前尚无统一的计算方法,也无公认的评价标准。1984年5月在美国波士顿召开的“蓄能电站运行动态效益”国际专题讨论会,出版了会议论文集。水利电力部北京勘测设计院于1985年将其编译为中文本进行交流。其中由美国电力研究院常务顾问A.费留拉和美国麻省理工学院土木系教授C.E.卡弗合写的《利用抽水蓄能电站动态效益的重要性》一文,对抽水蓄能电站的动态效益作了定量分析,分项提出如表4.1的定量分析数据。

表4.1　蓄能电站运行动态效益

∗ 装机容量按每年每kW 计。

我国近年来对于抽水蓄能电站和常规水电站的动态效益的研究取得了初步成果。北京勘测设计研究院在十三陵抽水蓄能电站设计中,采用等效替代法,分别计算各项动态效益,于1988年9月完成了《抽水蓄能电站动态效益分析》专题报告,提出如表4.2的分项动态效益数据。

表4.2　十三陵抽水蓄能电站动态效益

华东勘测设计研究院在天荒坪抽水蓄能电站设计中,与合肥工业大学合作,采用等效替代法,计算抽水蓄能电站的补充备用的动态效益。得出天荒坪抽水蓄能电站的补充事故备用的动态效益为15.61元/(kW·a)、补充负荷备用的动态效益为9.7元/(kW·a)。

中南勘测设计研究院提出了《水电站动态效益计算MDBHP模型》,并应用该模型计算出华东电网1990年负荷水平新安江、富春江、紧水滩三个常规水电站的动态效益,见表4.3。虽然是计算常规水电站的动态效益,但其方法和思路对于抽水蓄能电站的动态效益计算具有很好的参考价值。(www.xing528.com)

表4.3　华东电网主要水电站动态效益

合肥工业大学徐得潜、刘新建、韩志刚三位教授在《抽水蓄能电站合理比重问题的研究》一文中,计算出抽水蓄能电站不同装机比重的分项效益,在评价抽水蓄能电站静态和动态效益方面进行了有益的探索,其成果列于表4.4、表4.5及表4.6。

表4.4　只计抽水蓄能电站承担调峰填谷时的效益

注 △EEFOD 为基本方案与替代方案期望强迫停运电量差。

表4.5　同时计抽水蓄能电站承担旋转备用和调峰填谷时的节煤效益单位:万元/日

表4.6　抽水蓄能电站同时承担旋转备用和调峰填谷时的总效益单位:万元/日

注 总效益为节煤效益、容量效益及提高可靠性效益之和。