一、抽水蓄能电站在电网中的作用
目前国内几大电网均为跨省（市）电网，随着高电压、大容量机组的建设投运和全网自动化程度的提高，我国的电网正在向现代化的大电网迈进，但由于电网以火电为主的电源结构和全网峰谷差日益增大，调峰任务极为严峻。以华东电网为例，现在全网的火电调峰能力不足，外区（如山西阳城电厂和华中三峡电站等）输入电能的调峰能力都不高，网内核电出力因变化幅度非常有限而难以适应电力系统负荷的快速变化。抽水蓄能电站已成为现代化电网不可或缺的调峰手段。抽水蓄能电站的建设，为华东电网在向现代化大电网迈进的征途中将在下列五个方面发挥良好作用。
1.缓解电网调峰手段不足的矛盾
如图1-6-1所示，抽水蓄能电站在早、晚电力系统出现峰荷时，可像常规水电站一样发电，承担系统高峰负荷，起到调峰作用；而在午夜系统负荷低谷时，蓄能电站又可作为泵站，利用系统多余电能抽水，使火电、核电机组出力不降低或少降低，保持机组平稳运行，起到填谷作用。
图1-6-1 抽水蓄能电站在系统中的作用
这种既调峰又填谷的双重作用，是抽水蓄能电站特有的功能，其他电源是无法替代的。而常规水电站，虽然可以承担调峰任务，但不能起填谷作用。以天荒坪抽水蓄能电站为例，其装机容量1800MW，可承担3600MW调峰、填谷任务，调峰能力与8个装机容量1800MW的火电厂的调峰能力相当（火电调峰率按25%考虑）；按华东电网2000年全网最大峰谷差12000MW计算，可向系统提供30%调峰填谷容量。
华东电网内某大型抽水蓄能电站全部机组投运后，最大日调峰能力3690MW，占2007年最大峰谷差的10.6%。“两发一抽”典型的日负荷曲线如图1-6-2所示。
图1-6-2 抽水蓄能电站机组“两发一抽”运行曲线
在系统负荷特别紧张时，电站适当采取了“两发两抽”运行方式，即在中午负荷较低时增加2～3台机抽水，从而增加晚峰发电可用库容。
抽水蓄能电站除典型运行方式以外，按照不同的负荷需求和特征，运行中还采取了“两发两抽”、“三发两抽”、“一发两抽”等非典型运行方式，即在中午负荷较低时增加2～3台机抽水，从而增加晚峰发电可用库容。
2.起系统事故备用作用
抽水蓄能电站是电力系统最理想的备用电源。抽水蓄能机组启动迅速、运行灵活、升荷速度快、调荷幅度大。在发电工况下，能快速跟踪系统负荷变化，起到旋转备用（同期备用）的作用；在静止工况下，遇到系统中突发事故停机时，能在2～3分钟内从启动到带满负荷，顶替事故停运机组工作，使系统迅速恢复正常供电；即使在抽水工况下，遇到系统中其他机组跳闸甩负荷等紧急情况时，抽水蓄能机组会自动切泵而停止抽水，或由抽水工况直接转换成发电工况，迅速补充系统中容量、电量的缺额，防止事故进一步扩大。如天荒坪抽水蓄能电站具有180万kW·h事故备用电量储备，如果电网内有一台600MW的燃煤机组故障停役，它可顶替3个小时。
3.承担系统调频调相，保证系统供电电能质量和维护系统稳定
电力系统的频率和电压是标志电能质量的两个基本指标。电力系统的运行频率和电压超过允许偏差时，不仅影响用户设备的安全运行，而且可能造成减产和废品，还影响系统的安全运行，甚至酿成全网性崩溃瓦解事故，造成严重损失。
抽水蓄能电站自动化程度高，机组承卸负荷迅速灵活，能对负荷的随机、瞬间变化作出快速反应，并具有很强的应付突升负荷的能力。当电力系统周波偏离正常值时，它能立即调整周波，使之维持在正常范围之内，而火电机组则远远适应不了负荷的陡升、陡降。例如，300MW火电机组的爬峰速度每分钟仅为其容量的1%，机组全部投入需100分钟；抽水蓄能机组的爬峰能力就快得多，如天荒坪抽水蓄能电站一台机组全部投入不到120秒，其爬峰能力约为火电机组的50倍。
随着智能电网建设的进一步加速，抽水蓄能电站将陆续投入成组运行，可参与系统调频运行。电站每隔4～20秒接受系统AGC的负荷指令，电站通过监控系统将负荷指令，按设定的优化控制原则分配到机组，调整电站的总出力，维持系统的频率范围。(www.xing528.com)
抽水蓄能电站机组在发电、抽水、发电调相、抽水调相四种工况均可以发出无功功率的提高电网电压，也可以吸收无功功率降低电网电压。由机组励磁调节器自行调节保持18 kV机端电压或由成组控制进行调节。
下面是一个较为典型的事例：2005年11月20日13∶56∶39，三峡送电华东电网的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3000MW（落地华东电网2830MW），系统频率50.01Hz，华东电网负荷60950MW，发电出力55370MW，全网旋转备用约14700MW。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，天荒坪抽水蓄能电站接华东网调令，开两台机参与事故处理。经历297秒后系统频率恢复至50Hz。图1-6-3所示是1120事故处理过程中该抽水蓄能电站的出力曲线。
图1-6-3 1120事故处理过程中天荒坪抽水蓄能电站出力曲线
抽水蓄能电站的同步发电机在没有发电和抽水任务时可用来调相。由于电站接近负荷中心，控制操作方便，对改善电网的电压稳定十分有利。
可见，抽水蓄能电站对保证电网的供电电能质量、维持系统稳定具有举足轻重的作用。
4.抽水蓄能电站的黑启动功能
电网黑启动，当电网处于瘫痪状态时，抽水蓄能电站一般作为500kV主网架的黑启动电源。当电力系统发生故障停运或瓦解后，抽水蓄能电站通过柴油机启动输送厂用电给具备黑启动功能的机组，快速恢复发电，并通过输电线输送启动功率至其他机组，带动其他机组启动使电网有序地恢复正常运行。
水力发电厂的水轮发电机组、抽水蓄能机组是黑启动电源的首选。与火电、核电等机组相比，水轮发电机组、抽水蓄能机组结构简单，没有复杂的辅机系统；厂用电少，消耗自身动力资源或直流电源少；响应速度快、容量大、调节性能好，是理想、方便快速的黒启动电源。
抽水蓄能电站是电力系统最有效的调节电源。大容量的核电机组最适宜以额定出力稳定运行，为此，必须有抽水蓄能电站配合才能保证系统的供需平衡；网外输来的电能必须得到网内蓄能电站的支持才能很好地利用；未来的太阳能、风能和潮汐能等再生能源，都是受天然条件制约的间歇性能源，从目前技术水平而言，必须有抽水蓄能电站与之配套运行，才能有效地解决它们在运行过程中导致的系统电能余缺矛盾，以满足用户的需求和有效地利用这些能源。
6.发挥电网中抽水蓄能电站发展的科技园作用
为了满足电网调峰填谷和安全、稳定、经济运行的需要，各电网都将积极发展一批抽水蓄能电站，而网内第一座大型抽水蓄能电站必将成为其他后续蓄能电站的人员培训基地。天荒坪抽水蓄能电站是华东电网的第一座大型抽水蓄能电站，它的建成为华东电网蓄能电站的建设和发展奠定了良好的开端。现在，通过天荒坪电站的建设，进一步明确了华东电网抽水蓄能电站的发展战略，总结了前期工作管理和资源配置规划的经验，创造了“多方投资，建管委托”这一特定的电站建设管理模式，锻炼和培养了一批蓄能电站筹建的组织领导人才和规划设计队伍，造就了一支电站建设大军。今后，天荒坪抽水蓄能电站也将成为电网及其后续蓄能电站经营管理和生产管理队伍建设的培训基地，以及解决电站生产运行难题的科研和试验研究基地。
7.抽水蓄能电站的优化调度
国内抽水蓄能电站兴建初期，其调度模式是以调峰填谷为主，考虑事故备用。在不相矛盾的情况下作调频、调相的安排。
近年来，随着电网规模不断发展壮大，有些问题随着新技术及管理措施的应用得以有效解决，同时在发展过程中也不断面临新的矛盾和挑战。对抽水蓄能电站运行模式提出了新的要求。
从抽水蓄能电站设备的角度考虑，虽然在长时间调峰运行模式下，电站能取得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，因此，长时间调峰运行模式不利于电站为电网提供长期稳定可靠的服务。据国外经验，抽水蓄能电站年发电利用小时一般在800～1000小时，而我国目前现有的个别抽水蓄能电站单机年发电利用小时可达1400小时左右，这样的运行方式给电站机电设备和水工建筑物带来很大压力。从长远的角度考虑，抽水蓄能机组应更多地充当调频及事故备用的作用。
抽水蓄能电站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。随着电网接受区外来电容量逐步增加，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、增负荷迅捷的优势，保障电网安全优质运行。
免责声明：以上内容源自网络，版权归原作者所有，如有侵犯您的原创版权请告知，我们将尽快删除相关内容。
