抽水蓄能電站經(jīng)濟(jì)型評(píng)價(jià)

1、抽水蓄能電站的經(jīng)濟(jì)性評(píng)價(jià)抽水蓄能電站經(jīng)濟(jì)型評(píng)價(jià)摘要：本文針對(duì)抽水蓄能電站的經(jīng)濟(jì)效益評(píng)價(jià)問(wèn)題，結(jié)合我國(guó)電力市場(chǎng)改革的實(shí)際，在以往抽水蓄能電站經(jīng)濟(jì)效益評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)上，對(duì)其靜態(tài)效益和動(dòng)態(tài)效益進(jìn)行了全面的分析，并考慮在廠網(wǎng)分開(kāi)條件下，針對(duì)不同利益主體對(duì)抽水蓄能電站的綜合經(jīng)濟(jì)效益進(jìn)行界定，同時(shí)結(jié)合現(xiàn)實(shí)以及可能的投資運(yùn)營(yíng)管理模式和價(jià)格機(jī)制，探討了的相應(yīng)的配套產(chǎn)業(yè)政策，并提出政策建議。關(guān)鍵字：抽數(shù)蓄能 經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià) 關(guān)鍵政策正文：抽水蓄能電站在電力系統(tǒng)中擔(dān)負(fù)削峰填谷、旋轉(zhuǎn)備用、事故備用、調(diào)頻、調(diào)相等任務(wù)。它對(duì)增加系統(tǒng)的穩(wěn)定性、靈活性、改善供電質(zhì)量,提高電網(wǎng)的安全性和經(jīng)濟(jì)性具有重要的意義,是電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)而有效的調(diào)控手段

2、。 傳統(tǒng)上對(duì)于抽水蓄能電站經(jīng)濟(jì)效益的研究,偏重于從技術(shù)功能的角度進(jìn)行分析,這種分析具有簡(jiǎn)潔、方便的優(yōu)點(diǎn),但在評(píng)價(jià)問(wèn)題上又不易做到清晰明確,常常出現(xiàn)模糊和重疊。本論文既然是研究市場(chǎng)條件下抽水蓄能的經(jīng)濟(jì)效益問(wèn)題,所以就必須在分析傳統(tǒng)效益劃分方法的基礎(chǔ)上,以市場(chǎng)運(yùn)行的視角,對(duì)經(jīng)濟(jì)效益的分析進(jìn)行基于市場(chǎng)觀點(diǎn)的重新描述,并采用模糊層次分析法,對(duì)抽水蓄能電站經(jīng)濟(jì)效益進(jìn)行綜合評(píng)價(jià),進(jìn)一步分析電力市場(chǎng)條件下抽水蓄能電站經(jīng)濟(jì)效益問(wèn)題。 近十幾年來(lái)，中國(guó)抽水蓄能電站的迅速發(fā)展，主要是由于中國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，促進(jìn)了中國(guó)抽水蓄能電站的大發(fā)展，而這十幾年正是中國(guó)改革開(kāi)放經(jīng)濟(jì)大發(fā)展時(shí)期。在這十幾年中雖然取得了很大成績(jī)

3、。2004年底全國(guó)已建成投產(chǎn)的抽水蓄能電站10座，裝機(jī)容量達(dá)到570.1萬(wàn)kW（其中60萬(wàn)kW供香港）。其中包括1968年在河北崗南常規(guī)水電站上安裝的1.1萬(wàn)kW抽水蓄能機(jī)組，1992年建成的河北潘家口混合式抽水蓄能電站(其中抽水蓄能機(jī)組27萬(wàn)kW)，1997年建成的北京十三陵抽水蓄能電站(80萬(wàn)kW)；廣東電網(wǎng)分別于1994年和2000年建成的廣州抽水蓄能電站一期、二期工程（共240萬(wàn)kW，其中60萬(wàn)kW供香港）；華東電網(wǎng)1998年建成的浙江溪口抽水蓄能電站（8萬(wàn)kW），2000年建成的裝機(jī)規(guī)模180萬(wàn)kW的天荒坪抽水蓄能電站和安徽響洪甸抽水蓄能電站（8萬(wàn)kW），2002年建成的江蘇沙河抽水

4、蓄能電站（10萬(wàn)kW）；華中電網(wǎng)的湖北天堂抽水蓄能電站（7萬(wàn)kW）；拉薩電網(wǎng)于1997年建成的羊卓雍湖抽水蓄能電站（9萬(wàn)kW） 隨著國(guó)內(nèi)抽水蓄能電站的不斷發(fā)展壯大，抽水蓄能的經(jīng)濟(jì)型也成為國(guó)內(nèi)水利行業(yè)所討論的熱點(diǎn)。首先我要對(duì)抽水蓄能電站的靜態(tài)與動(dòng)態(tài)效益進(jìn)行分析評(píng)價(jià)。靜態(tài)效益是指抽水蓄能電站承擔(dān)調(diào)峰填谷功能時(shí)所體現(xiàn)出的效益，包括容量效益和電量效益（節(jié)煤效益）。 抽水蓄能電站的容量效益  在電力系統(tǒng)負(fù)荷出現(xiàn)高峰時(shí)，抽水蓄能電站可以像常規(guī)水電站一樣發(fā)電，承擔(dān)系統(tǒng)的高峰負(fù)荷，起到調(diào)峰作用，從而可以有效的替代電力系統(tǒng)其他電站的裝機(jī)容量，由此產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益稱為容量效益。  抽水

5、蓄能電站容量效益計(jì)算常采用等效替代法，等效火電容量的大小決定了抽水蓄能電站容量效益的大小。抽水蓄能電站的等效火電容量，是通過(guò)有、無(wú)抽水蓄能電站兩種情況下的電力平衡來(lái)確定的。抽水蓄能電站的容量效益是用基本方案和替代方案總投資和固定運(yùn)行費(fèi)用之差來(lái)表示的。在運(yùn)行階段從電力系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性和安全性的影響角度出發(fā)，以抽水蓄能電站與火電相比在事故率、修復(fù)率、計(jì)劃?rùn)z修時(shí)間、廠用電率、機(jī)組運(yùn)行靈活性的差異來(lái)表示容量效益。在規(guī)劃階段用系統(tǒng)的可靠性指標(biāo)的差異來(lái)表示效益，這些指標(biāo)是停電概率、停電小時(shí)數(shù)、停電頻率、停電持續(xù)時(shí)間、由于容量不足引起的停電容量。 抽水蓄能電站的節(jié)煤效益  抽水蓄能電站的

6、節(jié)煤效益通常用有抽水蓄能電站方案和無(wú)抽水蓄能電站方案兩種情況下，電力系統(tǒng)年煤耗量的差值來(lái)表示。在抽水蓄能電站抽水發(fā)電的轉(zhuǎn)換過(guò)程中，抽水蓄能電站要損失一部分電能，但由于抽水蓄能電站的投入，火電機(jī)組的運(yùn)行方式得到改善，火電的煤耗率降低，因此抽水蓄能電站節(jié)煤效益取決于上述兩個(gè)因素的平衡。根據(jù)理論分析和實(shí)際計(jì)算，節(jié)煤效益還可以進(jìn)一步劃分為兩個(gè)分量即調(diào)峰節(jié)煤效益和填谷節(jié)煤效益。  現(xiàn)有的調(diào)峰填谷節(jié)煤效益計(jì)算方法，極大多數(shù)按照等效替代原則構(gòu)成的，但在具體計(jì)算方法上各有不同，大致可以歸納成兩類：（1）生產(chǎn)模擬法：電力系統(tǒng)的生產(chǎn)模擬主要是按電力系統(tǒng)中各發(fā)電機(jī)組的技術(shù)經(jīng)濟(jì)特性，模擬其發(fā)電調(diào)度、預(yù)測(cè)各發(fā)

7、電機(jī)組的發(fā)電量及燃料消耗量，得出整個(gè)電力系統(tǒng)在該時(shí)期的運(yùn)行費(fèi)用，為電力系統(tǒng)進(jìn)行電能成本分析，多區(qū)域互聯(lián)效益分析和為規(guī)劃進(jìn)行方案比較提供經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。生產(chǎn)模擬方法可以分為兩類，一類是隨機(jī)生產(chǎn)模擬，另一類是確定性的生產(chǎn)模擬。應(yīng)用生產(chǎn)模擬方法可以對(duì)抽水蓄能靜態(tài)效益，事故備用、負(fù)荷備用等各項(xiàng)效益以及整體的動(dòng)態(tài)效益進(jìn)行評(píng)估。  應(yīng)用隨機(jī)生產(chǎn)模擬理論，建立了等效電量函數(shù)法分段模型，計(jì)算抽水蓄能電站的節(jié)煤效益時(shí)將火電機(jī)組的煤耗分為峰荷、腰荷和基荷三段考慮?？紤]了抽水蓄能電站減少火電機(jī)組的啟停煤耗，在計(jì)算啟停煤耗時(shí)引入了頻率期間法（FD）。以上方法的核心是圍繞等效持續(xù)負(fù)荷曲線（ELDC），火電機(jī)組的強(qiáng)迫

8、停運(yùn)率為定值。然而火電機(jī)組在電力系統(tǒng)運(yùn)行中，機(jī)組的強(qiáng)迫停運(yùn)率受到如啟動(dòng)延時(shí)、可延遲停運(yùn)等諸多因素的影響，是一個(gè)變量?；谝陨咸攸c(diǎn)，采用多狀態(tài)模型，模型中考慮了隨機(jī)運(yùn)行因素，用火電機(jī)組的條件強(qiáng)迫停運(yùn)率（CFOR）代替強(qiáng)迫停運(yùn)率（FOR）?；诟髟碌湫腿諘r(shí)序負(fù)荷曲線，采用確定性生產(chǎn)運(yùn)行模擬，通過(guò)電力電量平衡安排水電工作位置，按“煤耗微增法”安排火電工作位置，通過(guò)計(jì)算有、無(wú)抽水蓄能電站的情況下電力系統(tǒng)的燃料消耗，論述抽水蓄能電站的節(jié)煤效益。在確定性生產(chǎn)模擬的基礎(chǔ)上計(jì)算了抽水蓄能機(jī)組投入前、后系統(tǒng)火電機(jī)組運(yùn)行煤耗量，對(duì)系統(tǒng)的多種運(yùn)行工況進(jìn)行全面的分析，包括波谷負(fù)荷壓荷方式、波谷負(fù)荷開(kāi)停機(jī)方式、壓荷調(diào)峰

9、方式、開(kāi)停機(jī)調(diào)峰方式下，系統(tǒng)火電機(jī)組的耗量。兩種煤耗量的差值就是抽水蓄能電站的節(jié)煤效益。 （2）優(yōu)化規(guī)劃法：應(yīng)用等效替代原則，以系統(tǒng)煤耗量最小、燃耗費(fèi)用最小或發(fā)電成本最低作為計(jì)算調(diào)峰填谷節(jié)煤效益數(shù)學(xué)模型的目標(biāo)函數(shù)，在滿足系統(tǒng)各種運(yùn)行條件約束下，對(duì)火電機(jī)組典型日逐小時(shí)出力進(jìn)行優(yōu)化，計(jì)算基本方案和替代方案的煤耗量，兩方案煤耗量的差值即為抽水蓄能電站的節(jié)煤效益。抽水蓄能電站靜態(tài)效益的整體評(píng)估  近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外相關(guān)學(xué)者對(duì)抽水蓄能電站的效益進(jìn)行了不斷的研究和探討，得出了很多有價(jià)值的成果。其中，對(duì)于抽水蓄能電站削峰填谷所帶來(lái)的靜態(tài)效益從多個(gè)角度進(jìn)行了分析和評(píng)估，到目前已經(jīng)有了比較成熟的

10、測(cè)算方法。 前面提到應(yīng)用生產(chǎn)模擬方法可以對(duì)抽水蓄能電站的靜態(tài)效益進(jìn)行整體評(píng)估。采用確定性生產(chǎn)模擬在典型日時(shí)序負(fù)荷圖上安排機(jī)組的工作位置，用邊際效益法優(yōu)化抽水蓄能電站的工作位置，并用新算法對(duì)具有不同煤耗特性的火電機(jī)組進(jìn)行最優(yōu)分配，在此基礎(chǔ)上得到靜態(tài)效益。該模型沒(méi)有考慮機(jī)組的隨機(jī)停運(yùn)和負(fù)荷的隨機(jī)變化，計(jì)算結(jié)果不夠精確，但由于計(jì)算方法簡(jiǎn)單可用于規(guī)劃階段對(duì)抽水蓄能電站的靜態(tài)效益的定量評(píng)估。為模擬電力系統(tǒng)的運(yùn)行過(guò)程并計(jì)算系統(tǒng)的可靠性和經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)，提出了一種新的概率生產(chǎn)模擬算法和發(fā)電機(jī)組的概率模型，提出了修正的邊際效益和計(jì)算發(fā)電成本的解析表達(dá)式，以便在生產(chǎn)模擬中確定蓄能電站的最佳經(jīng)濟(jì)發(fā)電量和工作

11、位置。針對(duì)蓄能電站的運(yùn)行特點(diǎn)，提出了其蓄能工況、發(fā)電工況、經(jīng)濟(jì)發(fā)電量、強(qiáng)迫發(fā)電量的模擬及計(jì)算方法,最后研究了影響蓄能電站靜態(tài)效益的各種因素。抽水蓄能電站的動(dòng)態(tài)效益及其評(píng)估，抽水蓄能電站由于其啟動(dòng)迅速，運(yùn)行靈活，為系統(tǒng)帶來(lái)的附加經(jīng)濟(jì)效益習(xí)慣上稱之為動(dòng)態(tài)效益。抽水蓄能電站的動(dòng)態(tài)效益，由于對(duì)其定義和內(nèi)容的理解不盡相同，至今無(wú)統(tǒng)一的劃分標(biāo)準(zhǔn)。1984年5月在美國(guó)波士頓召開(kāi)的“蓄能電站運(yùn)行動(dòng)態(tài)效益”國(guó)際研討會(huì)，對(duì)抽水蓄能電站的動(dòng)態(tài)效益進(jìn)行了分類即：調(diào)頻、負(fù)荷跟蹤、旋轉(zhuǎn)備用、調(diào)相、提高系統(tǒng)運(yùn)行可靠性。隨著電力市場(chǎng)的不斷變化，抽水蓄能電站在電力系統(tǒng)中的效益也有不同程度的變化，同時(shí)該分類羅列了抽水蓄能電站在電

12、網(wǎng)中可能發(fā)揮的所有作用產(chǎn)生的效益，各子項(xiàng)之間有交叉和重復(fù)問(wèn)題，存在夸大動(dòng)態(tài)效益值和不便于評(píng)估的缺陷。本文考慮到抽水蓄能電站效益評(píng)估的需要，對(duì)抽水蓄能電站的動(dòng)態(tài)效益重新進(jìn)行定義和分類，并在此分類的基礎(chǔ)上對(duì)各項(xiàng)效益進(jìn)行綜述。抽水蓄能電站由于啟?？?，工況轉(zhuǎn)換迅速，機(jī)組出力變化范圍大，能隨時(shí)而迅速地調(diào)整出力，適應(yīng)負(fù)荷的波動(dòng)，跟蹤負(fù)荷變化，保持頻率和電網(wǎng)運(yùn)行穩(wěn)定。這種由于抽水蓄能機(jī)組的快速響應(yīng)，實(shí)時(shí)處理較小的負(fù)荷與發(fā)電功率的不匹配，保持系統(tǒng)頻率的穩(wěn)定，由此而取得的效益即為調(diào)頻效益。 （1）常規(guī)調(diào)頻 電力系統(tǒng)常規(guī)意義下調(diào)頻的任務(wù)是調(diào)整短時(shí)的負(fù)荷波動(dòng)并承擔(dān)計(jì)劃外負(fù)荷增加。在某種意義上，系

13、統(tǒng)的負(fù)荷備用容量就是調(diào)頻容量。電抽水蓄能機(jī)組在靜止?fàn)顟B(tài)下工作于啟停調(diào)頻方式，在調(diào)峰時(shí)段利用旋轉(zhuǎn)備用容量參與系統(tǒng)調(diào)頻。電力系統(tǒng)常規(guī)意義下調(diào)頻效益的計(jì)算所采用的負(fù)荷模型加入了負(fù)荷預(yù)測(cè)的不確定性，包括：日峰荷預(yù)測(cè)的誤差荷各小時(shí)負(fù)荷的隨機(jī)波動(dòng)。目前國(guó)內(nèi)外很少有關(guān)于抽水蓄能電站調(diào)頻效益研究的相關(guān)文獻(xiàn)，對(duì)如何定量評(píng)估抽水蓄能的調(diào)頻效益，尚無(wú)借鑒。天津大學(xué)季云教授提出了水電機(jī)組在系統(tǒng)中的各種單項(xiàng)動(dòng)態(tài)效益的計(jì)算方法，給出了水電機(jī)組在系統(tǒng)中承擔(dān)任務(wù)時(shí)的旋轉(zhuǎn)備用效益、調(diào)頻、調(diào)相、提高系統(tǒng)可靠性等幾項(xiàng)動(dòng)態(tài)效益的定量計(jì)算模型，目前已有學(xué)者嘗試將該思想引入抽水蓄能電站調(diào)頻和調(diào)相效益的評(píng)估中。抽水蓄能電站調(diào)頻效益Bf計(jì)算

14、公式如下：   Bf=（b2.n2+B.T).N0.NT.f-V.H/367.2.nnmnfl+R+Y          （3） 式中：2b為燃?xì)廨啓C(jī)啟動(dòng)燃料消耗率或火電機(jī)組由最小技術(shù)出力到帶滿負(fù)荷的煤耗率，g/KW；2n為日啟動(dòng)或升荷次數(shù)；b為機(jī)組發(fā)電時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)煤耗，g/KW；T為一段時(shí)間內(nèi)一臺(tái)機(jī)組帶計(jì)劃外負(fù)荷的總運(yùn)行小時(shí)數(shù)；0N為機(jī)組容量，萬(wàn)KW；Tm為系統(tǒng)中承擔(dān)調(diào)頻火電機(jī)組臺(tái)數(shù)；f為煤價(jià)，元/t；V為水輪機(jī)啟動(dòng)空載水量消耗，3/ms；H為水電站平均水頭

15、；為水輪發(fā)電機(jī)組效率；Hn為水輪機(jī)該時(shí)間內(nèi)啟動(dòng)次數(shù)；Hm為承擔(dān)調(diào)頻水輪機(jī)臺(tái)數(shù)；lf為電價(jià)，元/kWh；R為火電機(jī)組調(diào)頻情況下該段時(shí)間內(nèi)檢修費(fèi)用增加值；Y為速度滯后損失，元。該法對(duì)系統(tǒng)方式做了很大的簡(jiǎn)化，計(jì)算結(jié)果不夠精確。將系統(tǒng)負(fù)荷備用容量（調(diào)頻備用）在承擔(dān)短時(shí)負(fù)荷波動(dòng)和計(jì)劃外負(fù)荷增加這兩種任務(wù)之間，作一“機(jī)械”的劃分。系統(tǒng)的實(shí)際負(fù)荷服從正態(tài)分布的隨機(jī)變量： LK=L0(1+K) L=(±1±2±3 )       （4） L0為系統(tǒng)預(yù)測(cè)負(fù)荷，L為負(fù)荷預(yù)測(cè)的

16、標(biāo)準(zhǔn)差，一般為預(yù)測(cè)負(fù)荷的36，最大可達(dá)10。當(dāng)計(jì)劃外負(fù)荷的增加為： LK=LKL0 K=(1,2,3)    （5） 應(yīng)用概率方法，以電力系統(tǒng)年電量不足期望值為計(jì)算指標(biāo)，采用等效替代方法，研究了抽水蓄能電站裝機(jī)容量在調(diào)峰填谷、調(diào)頻和備用三項(xiàng)任務(wù)之間的劃分及效益計(jì)算問(wèn)題。用概率方法計(jì)算電力系統(tǒng)實(shí)際所需負(fù)荷備用、抽水蓄能電站能提供的空閑容量和多余事故備用電能。當(dāng)系統(tǒng)既設(shè)負(fù)荷備用小于實(shí)際所需的負(fù)荷備用時(shí)，抽水蓄能電站為系統(tǒng)提供補(bǔ)充的負(fù)荷備用。同替代方案比較，算出抽水蓄能電站提供補(bǔ)充的負(fù)荷備用容量從而提高了供電質(zhì)量的效益。 （2）負(fù)

17、荷跟蹤調(diào)頻  電力系統(tǒng)負(fù)荷時(shí)刻變化，特別是在負(fù)荷高峰出現(xiàn)時(shí)，負(fù)荷變化率很大，火電機(jī)組很難適應(yīng)負(fù)荷的這種變化，從而導(dǎo)致負(fù)荷和發(fā)電功率的不匹配，影響系統(tǒng)的頻率質(zhì)量，同時(shí)抽水蓄能電站在常規(guī)調(diào)頻、負(fù)荷跟蹤兩種方式下，機(jī)組工作方式相同即：靜止?fàn)顟B(tài)下工作于啟停方式，在調(diào)峰時(shí)段利用旋轉(zhuǎn)備用容量參與系統(tǒng)調(diào)頻。故筆者認(rèn)為在某種意義下負(fù)荷跟蹤的實(shí)質(zhì)即是調(diào)頻。 抽水蓄能負(fù)荷跟蹤調(diào)頻效益的計(jì)算所采用的負(fù)荷模型是實(shí)際預(yù)測(cè)的負(fù)荷曲線，不考慮負(fù)荷預(yù)測(cè)的隨機(jī)波動(dòng)。嘗試采用蒙特卡羅模擬抽水蓄能電站爬坡（負(fù)荷跟蹤）效益的初步分析，建立了定量評(píng)估該項(xiàng)效益的解析算法和模型。從電力系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行角度出發(fā)，建立逐小時(shí)負(fù)

18、荷模型和發(fā)電機(jī)停運(yùn)容量概率的遞推模型，在安排火電機(jī)組出力時(shí)將火電機(jī)組分為兩種類型的機(jī)組，對(duì)機(jī)組負(fù)荷追蹤過(guò)程進(jìn)行了模擬，機(jī)組增荷過(guò)程是按照日負(fù)荷預(yù)測(cè)曲線進(jìn)行的，并根據(jù)實(shí)際的負(fù)荷曲線對(duì)機(jī)組增荷過(guò)程進(jìn)行修正。最后計(jì)算基本方案和替代方案增荷速度不能滿足負(fù)荷變化引起的電量損失的差異，以此來(lái)表示效益。在電力系統(tǒng)概率分析的COPF模型基礎(chǔ)上，將抽水蓄能電站的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行模式和概率生產(chǎn)模擬相結(jié)合，在安排機(jī)組投運(yùn)順序時(shí)考慮了爬坡容量限制。 事故備用效益 電力系統(tǒng)中突發(fā)停電事故，抽水蓄能電站能夠快速啟動(dòng)，迅速轉(zhuǎn)移工況，在發(fā)電工況下，可結(jié)合利用抽水蓄能電站運(yùn)行的空閑容量；在水泵工況下，可停止抽水或切泵轉(zhuǎn)換工況

19、；在靜態(tài)條件下，亦可緊急啟動(dòng)，從而達(dá)到短時(shí)應(yīng)急事故備用的目的。抽水蓄能電站可承擔(dān)電力系統(tǒng)的事故備用，提高供電可靠性，減少停電損失，由此取得的效益即事故備用效益。 抽水蓄能電站的事故備用效益是動(dòng)態(tài)效益中最重要的一項(xiàng)，占整個(gè)動(dòng)態(tài)效益的4050。其向系統(tǒng)提供事故備用有兩種方式：從抽水蓄能電站全部裝機(jī)容量中劃分出部分容量作為專設(shè)的事故備用容量，專門承擔(dān)向系統(tǒng)提供事故備用任務(wù)。抽水蓄能電站在優(yōu)先承擔(dān)靜態(tài)發(fā)電任務(wù)之后，利用其非發(fā)電剩余容量向系統(tǒng)提供事故備用。抽水蓄能電站事故備用定量評(píng)估方法至今還很不完善，現(xiàn)有方法大致可分為兩種，即解析法和模擬法。 （1）解析模型 從系統(tǒng)機(jī)組停

20、運(yùn)事故發(fā)生是隨機(jī)現(xiàn)象這一基本事實(shí)出發(fā)，根據(jù)機(jī)組強(qiáng)迫停運(yùn)率，應(yīng)用數(shù)理統(tǒng)計(jì)、概率分析方法，建立數(shù)學(xué)模型，計(jì)算出效益期望值。文獻(xiàn)34抽水蓄能機(jī)組在第一種運(yùn)行方式下，由火電機(jī)組作為基本方案，抽水蓄能機(jī)組作為替代方案，針對(duì)典型日負(fù)荷圖，進(jìn)行電力電量平衡，逐小時(shí)構(gòu)造系統(tǒng)在線容量停運(yùn)分布表逐小時(shí)累加求出各個(gè)量的日、月、年的期望值。當(dāng)基本方案和替代方案的可靠性指標(biāo)相等時(shí)，求出替代方案的旋轉(zhuǎn)備用容量，兩方案運(yùn)行費(fèi)用的差額就是抽水蓄能電站的事故備用效益。則立足于電力系統(tǒng)實(shí)際發(fā)生的一次停運(yùn)事故。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生停運(yùn)事故時(shí)，分別模擬有、無(wú)抽水蓄能電站系統(tǒng)的增荷過(guò)程，計(jì)算兩方案下系統(tǒng)的可靠性指標(biāo)即事故持續(xù)時(shí)間T，事故缺供電力

21、P，事故缺供電量E，用上述可靠性指標(biāo)的差異來(lái)表示抽水蓄能電站的事故備用效益。以上方法在計(jì)算抽水蓄能事故備用效益時(shí)模擬系統(tǒng)在每一次故障狀態(tài)下，發(fā)電機(jī)組的增荷過(guò)程，發(fā)電機(jī)組的強(qiáng)迫停運(yùn)率處理為定值?？紤]了機(jī)組故障間、機(jī)組故障與負(fù)荷變化間的相關(guān)性，用條件強(qiáng)迫停運(yùn)率（CFOR）代替強(qiáng)迫停運(yùn)率（FOR），該法采用概率生產(chǎn)模擬并在模擬中包含了運(yùn)行調(diào)度的一些主要原則：經(jīng)濟(jì)投運(yùn)順序和經(jīng)濟(jì)負(fù)荷分配、旋轉(zhuǎn)備用容量限制及旋轉(zhuǎn)備用容量的分配等問(wèn)題。調(diào)相效益  抽水蓄能機(jī)組在空閑時(shí)可作調(diào)相運(yùn)行，在發(fā)電或抽水的同時(shí)，也可供給電力系統(tǒng)無(wú)功出力，減少設(shè)置專門的調(diào)相機(jī)，由此取得的效益即為調(diào)相效益。 對(duì)于抽水蓄

22、能電站的調(diào)相效益國(guó)內(nèi)外已經(jīng)達(dá)成了一致的認(rèn)識(shí)，但對(duì)于這項(xiàng)效益的研究由于缺乏定量評(píng)估的模型和算法，在做抽水蓄能電站規(guī)劃時(shí)只能對(duì)它進(jìn)行估算。目前已有學(xué)者對(duì)調(diào)相效益的評(píng)估做了有益的探索。針對(duì)調(diào)相機(jī)組等無(wú)功設(shè)備一次性投資很大但是運(yùn)行費(fèi)用很小的特點(diǎn)，根據(jù)等效替代的思想，用一定容量的抽水蓄能代替相應(yīng)的調(diào)相機(jī)組，則減少的固定資產(chǎn)投資實(shí)際上就可反應(yīng)抽水蓄能機(jī)組調(diào)相帶來(lái)的效益。XB為調(diào)相效益，K為減少調(diào)相設(shè)備的投資，V為調(diào)相機(jī)的年運(yùn)行費(fèi)用，A為年支付金額，P為現(xiàn)值，i為年利率，n為設(shè)備實(shí)用年限。  從技術(shù)經(jīng)濟(jì)的角度在詳盡分析無(wú)功成本的基礎(chǔ)上，提出了一套抽水蓄能電站調(diào)相效益的合理補(bǔ)償方案，將調(diào)相效益分為容

23、量效益和電量效益分別進(jìn)行計(jì)算。首先將無(wú)功容量資本從蓄能電站總資本成本中分離出來(lái)，并以其折舊額作為容量效益，考慮到蓄能電站是一項(xiàng)長(zhǎng)期投資，采用了包含時(shí)間價(jià)值因素和物價(jià)變動(dòng)因素在內(nèi)的二分法對(duì)其計(jì)提折舊。針對(duì)不同運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行成本分析，進(jìn)而給出了電量效益的計(jì)算方法。  黑啟動(dòng)效益 當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生大面積停電的重大事故時(shí)，若無(wú)任何黑啟動(dòng)措施，則會(huì)使停電時(shí)間延長(zhǎng)，造成國(guó)民經(jīng)濟(jì)重大損失。黑啟動(dòng)是電力系統(tǒng)安全運(yùn)行的重要措施之一，其目標(biāo)是在短時(shí)間內(nèi)使系統(tǒng)恢復(fù)帶負(fù)荷能力。系統(tǒng)恢復(fù)的順利與否關(guān)鍵在于啟動(dòng)電源即黑啟動(dòng)機(jī)組。抽水蓄能機(jī)組具有良好的黑啟動(dòng)功能，是保證電網(wǎng)安全穩(wěn)定的黑啟動(dòng)電源。 抽水

24、蓄能機(jī)組作為系統(tǒng)黑啟動(dòng)電源，其采取的黑啟動(dòng)方案及產(chǎn)生的效益值得大力研究。 除了以上四種效益外，抽水蓄能機(jī)組與火電機(jī)組相比，設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，自動(dòng)化程度相對(duì)較高，因而強(qiáng)迫停運(yùn)率大大低于火電機(jī)組，提高了供電可靠性，減少了停電損失。由此取得提高系統(tǒng)運(yùn)行可靠性效益。另外，由于抽水蓄能電站的節(jié)煤效益，減少了系統(tǒng)的燃料消耗，相應(yīng)減少了污染排放，還具有一定的環(huán)境效益。 動(dòng)態(tài)效益的整體評(píng)估  由于動(dòng)態(tài)效益涉及較多的不確定因素，故如何對(duì)其進(jìn)行評(píng)價(jià)和計(jì)算是一個(gè)難題，20世紀(jì)70年代，人們通過(guò)把靜態(tài)效益數(shù)據(jù)乘以大于1的增益系數(shù)得到動(dòng)態(tài)值，這顯然存在隨意性。國(guó)內(nèi)外對(duì)抽水蓄能電站具體動(dòng)態(tài)效益的

25、認(rèn)識(shí)是一致的，但在具體計(jì)算方法和考慮問(wèn)題的原則上還有區(qū)別。綜合目前國(guó)內(nèi)外對(duì)抽水蓄能動(dòng)態(tài)效益的整體評(píng)估方法，可以分為以下三類： （1）分項(xiàng)求和模型法 分項(xiàng)求和模型是一個(gè)比較成熟的理論。它先將抽水蓄能電站的容量按其承擔(dān)的各種功能分塊，對(duì)其各塊容量所承擔(dān)的各種功能分別提出了定量化計(jì)算公式。然后分別計(jì)算其動(dòng)態(tài)效益。最后逐項(xiàng)累加以求得抽水蓄能電站總的動(dòng)態(tài)效益。這種方法在國(guó)內(nèi)外采用最多。如北京勘測(cè)設(shè)計(jì)院、中南勘測(cè)設(shè)計(jì)院、合肥工業(yè)大學(xué)和華東勘測(cè)設(shè)計(jì)院、美國(guó)電力研究院的A.Ferreiro和麻省理工學(xué)院的C.E.Carrer Jr.等在計(jì)算抽水蓄能電站的動(dòng)態(tài)效益時(shí)均采用了這種方法

26、。 這種分項(xiàng)計(jì)算抽水蓄能電站動(dòng)態(tài)效益的方法的最大特點(diǎn)是概念清晰，計(jì)算的動(dòng)態(tài)效益比較全面，但由于各種功能效益相互交叉重疊，分項(xiàng)計(jì)算有著致命的缺陷，主要存在以下三個(gè)大問(wèn)題：承擔(dān)各項(xiàng)動(dòng)態(tài)功能的容量難以截然分開(kāi)，可能會(huì)降低動(dòng)態(tài)效益的準(zhǔn)確性；抽水蓄能電站承擔(dān)調(diào)峰填谷與旋轉(zhuǎn)備用之間、承擔(dān)調(diào)頻和負(fù)荷調(diào)整的容量之間存在著矛盾，在同一時(shí)段內(nèi)，抽水蓄能機(jī)組的某一容量承擔(dān)了某一功能，就不可能承擔(dān)另一項(xiàng)功能，增加某一項(xiàng)功能的容量勢(shì)必減少另一功能的容量，相應(yīng)其動(dòng)態(tài)效益也會(huì)發(fā)生變化，從而可能導(dǎo)致低估其動(dòng)態(tài)效益；沒(méi)有考慮系統(tǒng)的需求，只考慮了蓄能電站提供動(dòng)態(tài)功能的可能。此法如果解決了容量合理劃分問(wèn)題，計(jì)算結(jié)果更符合

27、實(shí)際，也就有更大的實(shí)用性。 （2）優(yōu)化規(guī)劃法 優(yōu)化規(guī)劃法有線性規(guī)劃法和非線性規(guī)劃法。線性規(guī)劃法以線性規(guī)劃為工具建立電力系統(tǒng)短期經(jīng)濟(jì)運(yùn)行數(shù)學(xué)模型，在電力系統(tǒng)電源構(gòu)成、日負(fù)荷曲線和抽水蓄能裝機(jī)容量己定的條件下，計(jì)入旋轉(zhuǎn)備用、爬坡等動(dòng)態(tài)約束條件，研究抽水蓄能電站逐小時(shí)承擔(dān)的旋轉(zhuǎn)備用和調(diào)峰填谷容量，以使系統(tǒng)總煤耗或運(yùn)行費(fèi)用最小。該模型求得的效益包含靜態(tài)效益、旋轉(zhuǎn)備用效益和啟停節(jié)煤效益。非線性規(guī)劃法是建立在系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)度的基礎(chǔ)上的，其目標(biāo)函數(shù)是在計(jì)及動(dòng)態(tài)約束條件下，在計(jì)算時(shí)段內(nèi)電力系統(tǒng)燃料費(fèi)用最省，或支出費(fèi)用最省。該模型對(duì)各項(xiàng)動(dòng)態(tài)效益和發(fā)電節(jié)煤效益統(tǒng)籌考慮，在抽水蓄能電站取得最大靜態(tài)效益的前提下

28、，充分發(fā)揮其動(dòng)態(tài)效益，所求效益包含靜態(tài)效益、旋轉(zhuǎn)備用效益和啟停節(jié)煤效益。 優(yōu)化規(guī)劃法把抽水蓄能電站的效益評(píng)價(jià)問(wèn)題轉(zhuǎn)化為系統(tǒng)優(yōu)化運(yùn)行問(wèn)題，使得模型在處理電力系統(tǒng)的優(yōu)化運(yùn)行問(wèn)題時(shí)具有一定的實(shí)用性，但模型未能將系統(tǒng)的可靠性考慮在內(nèi)。 (3）整體模型法 整體模型法避免了單項(xiàng)求和模型的諸多缺點(diǎn)，通過(guò)系統(tǒng)調(diào)整和調(diào)查分析得出抽水蓄能電站在滿足系統(tǒng)事故備用、運(yùn)行靈活性、可靠性等動(dòng)態(tài)功能方面優(yōu)于火電或其他替代電源的價(jià)值，以此作為其動(dòng)態(tài)效益。該模型從整體的角度分析其綜合效益，這樣可避免在實(shí)際計(jì)算中的各項(xiàng)互為補(bǔ)充的動(dòng)態(tài)效益的重算或漏算。但是，抽水蓄能電站動(dòng)態(tài)效益的實(shí)現(xiàn)機(jī)理很復(fù)雜，整體模

29、型中對(duì)動(dòng)態(tài)效益的考慮往往不全面，并不能包容抽水蓄能電站所能實(shí)現(xiàn)的全部動(dòng)態(tài)效益。同時(shí)整體模型法僅憑抽樣調(diào)查資料（機(jī)組利用率、維修費(fèi)用、機(jī)組使用周期等）和簡(jiǎn)單的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，缺乏說(shuō)服力，此類模型應(yīng)用很少。靜動(dòng)態(tài)效益的綜合評(píng)估靜動(dòng)態(tài)綜合效益是指同一個(gè)蓄能電站同時(shí)承擔(dān)調(diào)峰填谷（靜態(tài)）和運(yùn)行備用（動(dòng)態(tài)）功能時(shí)產(chǎn)生的效益。進(jìn)行這種研究的目的是探討可否通過(guò)靜動(dòng)功能的協(xié)調(diào)以獲得更大的效益以及這兩種功能間的相互影響。文獻(xiàn)49采用解析法，考慮了各臺(tái)機(jī)組故障之間以及機(jī)組故障與負(fù)荷變化之間的相關(guān)性和不同類型機(jī)組的技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、可靠性特征，采用生產(chǎn)模擬技術(shù)并在模擬中包含了運(yùn)行調(diào)度中的一些主要原則，進(jìn)行不同規(guī)劃或調(diào)度方案的模擬，比較各方案的優(yōu)劣或效益。電力市場(chǎng)環(huán)境下蓄能電站的效益評(píng)估在競(jìng)爭(zhēng)的電力市場(chǎng)中，電能和輔助服務(wù)的價(jià)值通過(guò)相應(yīng)的電價(jià)得以體現(xiàn)，而電價(jià)一般通過(guò)現(xiàn)貨市場(chǎng)的競(jìng)標(biāo)或雙向合同的談判確定。抽水蓄能電站具有發(fā)電方和用電方的“雙重特殊”身份，電力市場(chǎng)環(huán)境下蓄能電站的效益評(píng)估是以抽水蓄能電站收益的最大化為目標(biāo)函數(shù)，建立蓄能電站的效益評(píng)估模型，從而對(duì)抽水蓄能電站的運(yùn)行方式進(jìn)行優(yōu)化調(diào)度，以此得到抽水蓄能電站的運(yùn)行效益。傳統(tǒng)經(jīng)濟(jì)調(diào)度