天荒坪抽水蓄能電站運(yùn)營(yíng)特點(diǎn)

1、天荒坪抽水蓄能電站運(yùn)營(yíng)特點(diǎn)華東天荒坪抽水蓄能有限責(zé)任公司 馮伊平天荒坪抽水蓄能電站自2000 年全部建成投產(chǎn)以來(lái)，采用新型管理模式，電站各項(xiàng)經(jīng)濟(jì) 技術(shù)指標(biāo)逐年提高，針對(duì)電站在運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)的各種問(wèn)題，采取了一系列有效的措施，并 取得了較好的效果。電站在華東電網(wǎng)擔(dān)任調(diào)峰填谷和事故備用的任務(wù)中發(fā)揮了重要作用；同 時(shí)增加了中央和地方的稅收收入，促進(jìn)了地方經(jīng)濟(jì)的發(fā)展；也為在華東地區(qū)建設(shè)和運(yùn)行管理 大型抽水蓄能電站積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)。概述天荒坪抽水蓄能電站位于浙江省安吉縣境內(nèi)，直線距離至杭州57 km，至上海175 km, 至南京180 km 。以兩回 500 kV 出線 34 km 輸電線路接入華東電網(wǎng)

2、 500 kV 瓶窯變電所， 輸電線路短、且接近華東電網(wǎng)的負(fù)荷中心，地理位置十分優(yōu)越。電站安裝6臺(tái)300 MW可逆 式抽水發(fā)電機(jī)組，總裝機(jī)容量1800 MW,年發(fā)電量30.14億kwh，抽水電量（填谷電量） 41.04億kw - h，為日調(diào)節(jié)純抽水蓄能電站，設(shè)計(jì)綜合效率為0.74。電站樞紐包括上水庫(kù)、下水庫(kù)、輸水系統(tǒng)、開關(guān)站、地下廠房洞室群等部分。上水庫(kù)有 效庫(kù)容832.08萬(wàn)m3，正常運(yùn)行時(shí)水位日變幅28.42m,無(wú)天然徑流注入水庫(kù)，上水庫(kù)除進(jìn)/ 出水口外全庫(kù)盆采用瀝青砼襯砌。下水庫(kù)有效庫(kù)容802.08萬(wàn)m3，正常運(yùn)行時(shí)水位日變幅 44.80m，集水面積為24.2KM2，多年平均年徑流量27

3、60萬(wàn)m3。上、下水庫(kù)庫(kù)底天然高差約 590m，筑壩后形成的平均水頭約570m，最大發(fā)電毛水頭610m,上、下庫(kù)的水平距離僅1KM 左右。輸水系統(tǒng)和廠房均設(shè)在地下，輸水系統(tǒng)采用一管三機(jī)布置方式，高壓管道采用內(nèi)徑 7m筋砼襯砌的58。的斜井式，無(wú)調(diào)壓井，輸水道平均長(zhǎng)度1428m,輸水道長(zhǎng)度與平均發(fā)電水 頭之比（距高比）L/H=2.5。地下主副廠房洞長(zhǎng)198.7m，寬22.4m，高47.73m，中間部分為機(jī) 組段，南端為副廠房，北端為安裝場(chǎng)和副廠房。地面建筑物布置，因地形狹窄，山體淺層卸 荷裂隙發(fā)育，存在順坡節(jié)理，使得開挖形成的高邊坡需采用合理的工程措施進(jìn)行支護(hù)處理等。 電站樞紐設(shè)計(jì)的主要特點(diǎn)是：

4、水頭高、變幅大、距高比小，全庫(kù)盆瀝青砼襯砌，地下工程規(guī) 模大，地面建筑物布置難等。電站工程于 1994 年 3 月主體工程正式施工， 1998 年 9 月 1#機(jī)組投入試生產(chǎn)。其它 5 臺(tái)機(jī)組分別于1998年12月、 1999年9月、 1999年12月、 2000 年3月和2000年12月 相繼投產(chǎn)。電站由華東電網(wǎng)公司、上海申能、江蘇國(guó)信、浙江能源、安徽皖能分別按5/12、 1/4、 1/6、 1/9、 1/18 的比例投資興建，國(guó)家批準(zhǔn)的概算總投資 73.77 億元，實(shí)際完成投 資 62.18 億元，單位千瓦造價(jià)為3454元。電站利用世行貸款3億美元，主要用于引進(jìn)蓄能 機(jī)組及其主要附屬設(shè)備。

5、電站委托華東電網(wǎng)公司對(duì)電站安全生產(chǎn)、電價(jià)方案制定、電能購(gòu)銷、設(shè)備檢修、備品備 件采購(gòu)和索賠以及生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)、機(jī)構(gòu)定員設(shè)置等方面進(jìn)行管理。電站容量和所發(fā)電量由華東公 司統(tǒng)一調(diào)度，根據(jù)“誰(shuí)投資，誰(shuí)用電”的原則，綜合平衡后分配給華東三省一市電力公司。 其中上海600 MW、江蘇500 MW、浙江500 MW和安徽200 MW。電站建立了以設(shè)備管理為核心的生產(chǎn)管理模式。運(yùn)行管理實(shí)現(xiàn)了“無(wú)人值班，少人值守”； 設(shè)備大小修、水工建筑物缺陷處理、變形觀測(cè)等工作采取外委或招標(biāo)外包辦法，由專業(yè)的檢 修公司來(lái)承擔(dān)，公司通過(guò)合同的執(zhí)行來(lái)控制設(shè)備的檢修質(zhì)量、工期及費(fèi)用，最大程度地降低 生產(chǎn)成本，提高設(shè)備的可用率。公司引進(jìn)

6、了美國(guó)MRO Software公司出品的企業(yè)資產(chǎn)維護(hù)管理系統(tǒng) MAXIMO 軟件，建立了以資產(chǎn)管理為核心，由企業(yè)管理信息系統(tǒng)、實(shí)時(shí)信息系統(tǒng)、計(jì) 算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)、大壩安全自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)等組成全方位的綜合自動(dòng)化系統(tǒng)，為不斷提高設(shè)備管 理水平，增加企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益打下扎實(shí)基礎(chǔ)。電站運(yùn)行情況電站自 1998年至 2004 年已累計(jì)發(fā)電量122.82 億千瓦時(shí)，抽水電量 152.75億千瓦時(shí)。 近三年平均年發(fā)電量為25.8億千瓦時(shí)，抽水電量為32.2 億千瓦時(shí)，平均發(fā)電利用小時(shí)數(shù)為 1433小時(shí)，綜合效率為80%。歷年發(fā)電抽水電量如圖1 所示。電量（億千瓦時(shí)）電量（億千瓦時(shí)）電站運(yùn)行方式天荒坪抽水蓄能電站由華東

7、調(diào)度通信中心負(fù)責(zé)調(diào)度。電站自1998 年投產(chǎn)以來(lái)，典型的 運(yùn)行方式是“一抽二發(fā)”，即每天早、晚二次發(fā)電頂峰，夜間抽水填谷，夏季有時(shí)采用“二 抽三發(fā)”，即根據(jù)情況下午適時(shí)安排少量機(jī)組發(fā)電一次，傍晚抽水一次。根據(jù)系統(tǒng)負(fù)荷調(diào)節(jié) 的需要，也為避免抽水對(duì)系統(tǒng)造成過(guò)大的沖擊，無(wú)論是抽水或發(fā)電，正常情況下，6 臺(tái)機(jī)組 均為隔15分鐘啟動(dòng)1臺(tái)。典型日負(fù)荷曲線如圖2 所示。0801片荷負(fù)00:000:200:400:600:800:01間00:21 時(shí)0801片荷負(fù)00:000:200:400:600:800:01間00:21 時(shí)00:4100:6100:8100:0200:22圖 2 天荒坪機(jī)組典型日負(fù)荷曲線

8、鑒于上述電站的運(yùn)行方式，天荒坪電站機(jī)組啟停十分頻繁，機(jī)組運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)。近三年 單機(jī)年平均發(fā)電啟動(dòng)次數(shù)為582 次，運(yùn)行小時(shí)為1541 小時(shí)，平均每次 2.65小時(shí)；單機(jī)年平 均抽水啟動(dòng)次數(shù)為269 次，抽水小時(shí)為1708小時(shí)，平均每次 6.35小時(shí)；機(jī)組平均每天運(yùn)行 次數(shù)為 2.33次，平均每天運(yùn)行小時(shí)為8.9小時(shí)。機(jī)組起動(dòng)成功率電站運(yùn)行初期，由于自動(dòng)化元件、SFC裝置、主軸密封等工作不良以及機(jī)組低水頭并 網(wǎng)困難等原因，起動(dòng)成功率較低。經(jīng)過(guò)不斷的改進(jìn)，機(jī)組起動(dòng)成功率均有明顯提高，特別是 抽水工況大有改善。近三年起動(dòng)成功率每年仍略有提高，但基本趨于穩(wěn)定， 2004 年發(fā)電和 抽水開機(jī)成功率均超過(guò)了

9、 99%，達(dá)到了國(guó)家一流指標(biāo)。起動(dòng)成功率%1009510095908580發(fā)電抽水圖 3 天荒坪機(jī)組歷年機(jī)組起動(dòng)成功率機(jī)組事故跳閘情況從歷年機(jī)組事故跳閘情況分析，主要原因是自動(dòng)化元件質(zhì)量不良和回路設(shè)計(jì)不合理所 致。通過(guò)對(duì)自動(dòng)化元件的換型和回路的優(yōu)化，如將溫度傳感器由普通型換成鎧裝型，液位開 關(guān)由浮子式換成電容式或電導(dǎo)式，行程開關(guān)由機(jī)械式換成電磁式，跳閘回路增加閉鎖邏輯等 取得了良好的運(yùn)行效果。次數(shù)圖 4 天荒坪機(jī)組歷年機(jī)組跳機(jī)次數(shù)機(jī)組等效可用系數(shù)近三年來(lái)天荒坪機(jī)組一般每年安排一臺(tái)機(jī)組 B 級(jí)檢修（40-50 天），其他機(jī)組各安排 C 級(jí)（15-20天）和D級(jí)（7-10天）檢修各一次，等效可用系

10、數(shù)一般在90%左右。由于上水庫(kù) 沉降原因，前三年每年對(duì)上水庫(kù)進(jìn)行放空檢修，2000 年對(duì) 1-4 號(hào)機(jī)進(jìn)行了投產(chǎn)后一年的整 改性大修，等效可用系數(shù)較低。圖 5 天荒坪機(jī)組等效可用系數(shù)電站的作用和效益電站對(duì)華東電網(wǎng)的作用增強(qiáng)華東電網(wǎng)調(diào)峰能力，改善火電機(jī)組運(yùn)行條件華東電網(wǎng)目前統(tǒng)調(diào)裝機(jī)容量（截止 2003 年底）為 6995 萬(wàn)千瓦。其中火電裝機(jī)容量為 5632.07萬(wàn)千瓦，占80.52%，核電241.76萬(wàn)千瓦，占3.46%；水電1120.97萬(wàn)千瓦，占16.03%（其 中抽水蓄能 198 萬(wàn)千瓦占 2.83%）,最大峰谷差 2208.5 萬(wàn)千瓦,年均峰谷差 1520 萬(wàn)千瓦。水 電主要集中在福建

11、，遠(yuǎn)離華東負(fù)荷中心，受季節(jié)影響極大，調(diào)峰作用有限。而天荒坪電站地 處長(zhǎng)三角中心部位，靠近負(fù)荷中心，調(diào)峰能力極強(qiáng)。電站高峰發(fā)電能力為180 萬(wàn)千瓦，低谷 填谷能力為189萬(wàn)千瓦，峰谷最大調(diào)峰能力可達(dá)369 萬(wàn)千瓦，占2003年華東電網(wǎng)最大峰谷 差的 16.71%，占年均峰谷差的 24.28%，對(duì)華東電網(wǎng)調(diào)峰能力的影響舉足輕重。同時(shí)也改善 了電網(wǎng)火電機(jī)組運(yùn)行的條件，減少火電機(jī)組調(diào)停次數(shù)，按天荒坪電站的調(diào)峰能力，相當(dāng)減少 日 20 萬(wàn)千瓦 18 臺(tái)機(jī)組的同時(shí)調(diào)停。擔(dān)當(dāng)系統(tǒng)事故備用和黑啟動(dòng)功能華東電網(wǎng)大容量機(jī)組較多，外來(lái)大容量輸電線路多，大機(jī)組跳閘或外來(lái)大容量輸電線路 跳閘的風(fēng)險(xiǎn)較大。而天荒坪電站機(jī)組

12、具有快速響應(yīng)能力，由靜態(tài)到并網(wǎng)僅需2 分鐘，負(fù)荷增 減速度每分鐘可達(dá) 100%額定出力，大大優(yōu)越于燃煤機(jī)組熱態(tài)負(fù)荷增減每分鐘僅1-1.5%額定 出力的速度，因此，為電網(wǎng)頻率調(diào)節(jié)安全穩(wěn)定運(yùn)行帶來(lái)了十分有利的條件和手段。當(dāng)在系統(tǒng) 發(fā)生事故時(shí)，天荒坪電站可在2-3 分鐘內(nèi)緊急開啟機(jī)組，并帶至滿負(fù)荷，為保持系統(tǒng)穩(wěn)定擔(dān) 當(dāng)了很好的系統(tǒng)備用角色。如2001年2月10日北侖1號(hào)聯(lián)變故障3臺(tái)600MW機(jī)組跳閘，天 荒坪電站在3分鐘內(nèi)緊急開機(jī)2臺(tái)；2002年2月 19日上海南橋變、揚(yáng)高變故障，系統(tǒng)頻率 升至50.32HZ，天荒坪1#機(jī)緊急抽水，頻率降至50.01HZ; 2003年5月3日龍政直流跳閘， 天荒坪1

13、#、3#機(jī)出力由200MW加至300MW，6號(hào)機(jī)緊急開機(jī)帶出力300MW。由于天荒坪機(jī)組 的快速啟動(dòng)，使電網(wǎng)頻率在短時(shí)間內(nèi)迅速恢復(fù)到正常范圍內(nèi)。至2 0 0 3 年底，電站共為系統(tǒng) 緊急頂事故 36 次，充分發(fā)揮了抽水蓄能機(jī)組事故備用的重要作用。天荒坪電站上庫(kù)設(shè)計(jì)有 事故備用庫(kù)容可頂替60萬(wàn)千瓦事故容量3小時(shí)或30萬(wàn)千瓦事故容量6小時(shí)。此外，機(jī)組還具備黑啟動(dòng)的功能，當(dāng)500KV電網(wǎng)瓦解情況下，可幫助系統(tǒng)迅速恢復(fù)電力 供應(yīng)。即電站廠用電負(fù)荷由廠內(nèi)備用柴油機(jī)或地區(qū)35Kv系統(tǒng)提供，允許1#機(jī)或4號(hào)機(jī)帶瓶 窯變電站零起升壓，逐步恢復(fù)系統(tǒng)供電，提高了系統(tǒng)處理事故的能力。具有對(duì)系統(tǒng)調(diào)頻和調(diào)相的作用根據(jù)華

14、東電網(wǎng)的要求，天荒坪電站可參與系統(tǒng)調(diào)頻運(yùn)行，電站每隔4-20秒接受系統(tǒng)AGC 的負(fù)荷指令，電站通過(guò)監(jiān)控系統(tǒng)將負(fù)荷指令，按設(shè)定的優(yōu)化控制原則分配到機(jī)組，調(diào)整電站 的總出力，維持系統(tǒng)的頻率范圍。天荒坪電站作為系統(tǒng)電壓的控制點(diǎn)，參與系統(tǒng)電壓調(diào)節(jié)。 抽水蓄能電站有發(fā)電調(diào)相和抽水調(diào)相兩種調(diào)相方式，每種調(diào)相方式可以發(fā)有功，也可以發(fā)無(wú) 功。電站監(jiān)控系統(tǒng)按照電壓設(shè)定曲線，計(jì)算出各臺(tái)機(jī)組應(yīng)發(fā)出或吸收的無(wú)功，調(diào)節(jié)天荒坪 500kV母線電壓。電站對(duì)當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)發(fā)展的貢獻(xiàn)天荒坪電站項(xiàng)目的興建，社會(huì)效益顯著。大幅度增加了地方財(cái)政稅收，改善了地方的交 通、通訊等基礎(chǔ)設(shè)施，促進(jìn)了地方經(jīng)濟(jì)包括旅游事業(yè)的發(fā)展。建設(shè)期間，稅收總支出

15、約9 0 0 0 萬(wàn)元；對(duì)外公路和電站下游滸溪河治理等等地方收益的 交通及水利項(xiàng)目共支出5067萬(wàn)元；移交給地方的110kV供電線路及變電站設(shè)備1635萬(wàn)元。 項(xiàng)目完成后，每年上繳各項(xiàng)稅、費(fèi)總和約為2 2 0 0 0萬(wàn)元。這不僅有力地推動(dòng)了地方經(jīng)濟(jì)的發(fā) 展，還擴(kuò)大了當(dāng)?shù)匕布h對(duì)外開放的程度，提高了其在社會(huì)上的知名度。企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益根據(jù)世行后評(píng)估的工作需要，委托國(guó)電動(dòng)力經(jīng)濟(jì)研究中心，采用燃?xì)廨啓C(jī)電站作為天 荒坪電站替代方案，對(duì)投產(chǎn)后的天荒坪電站經(jīng)濟(jì)情況進(jìn)行了分析和評(píng)估。分析結(jié)果表明，天 荒坪電站等值貼現(xiàn)率經(jīng)測(cè)算為26%，經(jīng)濟(jì)內(nèi)部收益率為20.8%，兩者均高于 12%的社會(huì)貼現(xiàn) 率。經(jīng)過(guò)敏感性分析，本項(xiàng)目具有較高的抗風(fēng)險(xiǎn)能力。按2000 年的價(jià)格水平測(cè)算，財(cái)務(wù)內(nèi) 部收益率為 8.58%。天荒坪電站投產(chǎn)初期，由于水電工程建設(shè)的特殊性，固定資產(chǎn)投入量與初期生產(chǎn)能力 不匹配，加上電價(jià)未到位，一度存在虧損現(xiàn)象。 2000 年國(guó)家計(jì)委批準(zhǔn)的兩部制電價(jià)（不含 稅）正式出臺(tái)，其中容量電價(jià)470元/（千瓦年），電量電價(jià)0.264元/千瓦時(shí),抽水電價(jià) 0.189元/千瓦時(shí)。近三年來(lái)，電站電力產(chǎn)品年銷售收入在15 億元左右，扣除購(gòu)電