我國(guó)抽水蓄能電站運(yùn)行現(xiàn)狀與分析

我國(guó)抽水蓄能電站運(yùn)行現(xiàn)狀與分析

作為一種新型能源結(jié)構(gòu)，中國(guó)在20世紀(jì)90年代初建立了東部的泵水站和北京十三嶺泵水站等新水電站。近年來，已建成山東省泰安、浙江桐城、河北省漳河等大型引水蓄能站。根據(jù)2009年8月7日召開的全國(guó)抽水蓄能電站建設(shè)工作座談會(huì)統(tǒng)計(jì)資料,我國(guó)已建成抽水蓄能電站20座,總裝機(jī)容量11845MW,在建抽水蓄能電站11座,總裝機(jī)容量13080MW。抽水蓄能電站能夠提供高峰電能和輔助服務(wù),已成為我國(guó)電力系統(tǒng)重要的組成部分。1控制了發(fā)電企業(yè)集輸費(fèi)的消費(fèi)支出2009年2月,河北張河灣抽水蓄能電站4號(hào)機(jī)組完成試運(yùn)行,至此,4臺(tái)250MW機(jī)組全部投入商業(yè)運(yùn)行。根據(jù)《國(guó)家發(fā)展改革委關(guān)于河北寶泉、河北張河灣、山西西龍池和廣東惠州抽水蓄能電站電價(jià)問題的通知》,張河灣抽水蓄能電站由電網(wǎng)企業(yè)租賃經(jīng)營(yíng),租賃費(fèi)原則上“由電網(wǎng)企業(yè)消化50%,發(fā)電企業(yè)和用戶各承擔(dān)25%。發(fā)電企業(yè)承擔(dān)的部分通過電網(wǎng)企業(yè)在用電低谷招標(biāo)采購(gòu)抽水電量解決;用戶承擔(dān)的部分納入銷售電價(jià)調(diào)整方案統(tǒng)籌解決”。按照文件要求,電網(wǎng)企業(yè)通過代收發(fā)電企業(yè)和用戶應(yīng)承擔(dān)的租賃費(fèi),統(tǒng)一向抽水蓄能電站支付,決定了抽水蓄能電站的運(yùn)營(yíng)特點(diǎn):在收取租賃費(fèi)后,其抽水用電量及上網(wǎng)電量與電網(wǎng)公司均不進(jìn)行結(jié)算。但是,由于張河灣抽水蓄能電站運(yùn)行工況具有特殊性——能源轉(zhuǎn)換過程中需要消耗電能,租賃經(jīng)營(yíng)對(duì)電網(wǎng)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)可能造成影響。文獻(xiàn)討論了廠網(wǎng)分開前由電網(wǎng)公司全資建設(shè)的抽水蓄能機(jī)組對(duì)統(tǒng)計(jì)管理的影響,但未涉及統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的變化情況,其他各種論著對(duì)此也鮮有論述。2計(jì)算方法在安裝網(wǎng)絡(luò)之前是相關(guān)指標(biāo)的計(jì)算方法假定本電網(wǎng)無自備電廠,且所有機(jī)組均為火電機(jī)組,抽水蓄能機(jī)組并網(wǎng)前電網(wǎng)示意見圖1。2.1q+ek+es-ech全社會(huì)用電量為國(guó)民經(jīng)濟(jì)各行業(yè)和城鄉(xiāng)居民生活消費(fèi)的電量總和。按照收入法,則Eq=Efh+E1-E2(1)按照支出法,則Eq=Ek+Es-Ech(2)式中:Eq為全社會(huì)用電量;Efh為火電機(jī)組發(fā)電量;E1為自其它電網(wǎng)輸入電量;E2為向其它電網(wǎng)輸出電量;Ek為客戶用電量;Es為線損電量;Ech為火電廠廠用電量。2.2線損率的測(cè)定線損是電能在傳輸過程中發(fā)電廠出線至用戶電能表止所產(chǎn)生的電能消耗和損失。線損率是衡量線損高低的指標(biāo)。則統(tǒng)計(jì)線損率計(jì)算方法為β=EsEg(3)β=EsEg(3)式中:供電量Eg=Ewh+E1-E2,Ewh為火電機(jī)組上網(wǎng)電量;Es為統(tǒng)計(jì)線損電量,Es=Eg-Ek。3回用電網(wǎng)設(shè)計(jì)由于電網(wǎng)結(jié)構(gòu)與線損之間的關(guān)系非常復(fù)雜,所以這里不考慮電網(wǎng)結(jié)構(gòu)及潮流變化對(duì)線損的影響。假定客戶用電量、與外網(wǎng)交換電量均不變。為簡(jiǎn)要說明問題,將張河灣抽水蓄能電站視為獨(dú)立的兩部分,一部分為常規(guī)水電,另一部分為特殊的抽水用電客戶。張河灣抽水蓄能機(jī)組并網(wǎng)后電網(wǎng)示意見圖2。3.1發(fā)電實(shí)調(diào)電網(wǎng)模型E′q=Efs+E1-E2(4)按照支出法,則E′q=Ek+Ed-E′s-E′ch+Ecs(5)式中:Efs為張河灣抽水蓄能機(jī)組發(fā)電量;Ed為張河灣抽水蓄能機(jī)組抽水用電量;Ech為火電機(jī)組廠用電量;Ecs為張河灣抽水蓄能機(jī)組廠用電量。張河灣抽水蓄能機(jī)組發(fā)電量為Efs=λEd(6)式中:λ為發(fā)電抽水比,也稱為抽水蓄能機(jī)組的運(yùn)行效率,λ=EfsEd×100%λ=EfsEd×100%,目前蓄能機(jī)組設(shè)計(jì)效率為75%～80%,一般情況下稱其為“抽四發(fā)三”。與張河灣抽水蓄能機(jī)組并網(wǎng)前比較,全社會(huì)用電量發(fā)生了變化,全社會(huì)用電量增加E′q-Eq=E′ch-Ech+Ecs+Ed=E′fh-Efh+Efs(7)由于E′ch-Ech及Ecs的值較小,可忽略不計(jì),則式(7)簡(jiǎn)化為E′q-Eq=Ed=E′fh-Efh+Efs(8)即,全社會(huì)用電量增加的額度與Ed基本相等?；痣姍C(jī)組增加的發(fā)電量為E′fh-Efh=Ed-Efs=(1-λ)Ed(9)由式(9)可知,火電機(jī)組增加的發(fā)電量,等于張河灣機(jī)組抽水用電量與發(fā)電量之差,即張河灣抽水蓄能機(jī)組能量轉(zhuǎn)換消耗的電量。若不考慮線損電量及與外網(wǎng)的電量交換,抽水蓄能機(jī)組并網(wǎng)后電能量流動(dòng)情況見圖3,其中,火電機(jī)組向客戶提供的電能為Ekh=E′fh-(Ed-Efs)(10)3.2統(tǒng)計(jì)線損電量與按需數(shù)據(jù)相關(guān)β′=E′sE′g×100%(11)式中:E′g=E′wh+Ews+E1-E2;E′s=E′g-(Ek+Ed)。張河灣抽水蓄能機(jī)組運(yùn)行后,供電量增加E′g-Eg=E′wh+Ews-Ewh(12)將式(12)折算到發(fā)電側(cè),得E′g-Eg=E′fh-Efh+Efs-(E′ch-Ech)+Ecs(13)由式(7)及式(13)可知,E′g-Eg=Ed+2Ecs(14)由于Ecs的值較小,可以忽略不計(jì),則式(14)簡(jiǎn)化為E′g-Eg=Ed(15)即抽水蓄能機(jī)組運(yùn)行后增加的供電量等于抽水用電量。統(tǒng)計(jì)線損電量變化額度為E′s-Es=E′g-(Ek+Ed)-(Eg-Ek)(16)由式(15)及式(16)得E′s-Es=2Ecs(17)因Ecs的值較小,說明統(tǒng)計(jì)線損電量與抽水蓄能機(jī)組是否并網(wǎng)關(guān)系不大。則統(tǒng)計(jì)線損率變化為β′-β=E′sE′g-EsEg=E′s?Eg-Es?E′gE′g?Eg簡(jiǎn)化可得β′-β=Es(Eg-E′g)E′g?Eg將式(15)代入上式得β′-β=Ed?EsE′g?Eg=-EdE′g?EsEg(18)由式(18)可知,β′-β<0,即抽水蓄能機(jī)組運(yùn)行后,統(tǒng)計(jì)線損率應(yīng)有所下降。由于張河灣抽水蓄能機(jī)組的抽水用電量無結(jié)算價(jià)格,不應(yīng)納入電網(wǎng)公司銷售電量進(jìn)行統(tǒng)計(jì),因此,應(yīng)單獨(dú)設(shè)置抽水用電量指標(biāo);供電量指標(biāo)的統(tǒng)計(jì)口徑須包含抽水蓄能電站上網(wǎng)電量,才能保證線損率統(tǒng)計(jì)指標(biāo)的完整性和準(zhǔn)確性。線損率計(jì)算方法由供電量減銷售電量與供電量的比值,調(diào)整為供電量減銷售電量與抽水用電量之和,與供電量的比值。4經(jīng)營(yíng)前后運(yùn)行數(shù)據(jù)分析2010年第1季度,張河灣抽水蓄能電站發(fā)電量76110MWh,上網(wǎng)電量75270MWh,抽水用電量100720MWh;電網(wǎng)公司銷售電量27384530MWh。張河灣抽水蓄能電站運(yùn)行發(fā)電前后數(shù)據(jù)對(duì)統(tǒng)計(jì)指標(biāo)的影響結(jié)果見表1。從表1數(shù)據(jù)可以看出,張河灣抽水蓄能電站運(yùn)行后,統(tǒng)計(jì)線損率下降、全社會(huì)用電量和供電量增加,統(tǒng)計(jì)線損電量不變。供電量增加額度等于張河灣抽水用電量,其中,火電機(jī)組增加上網(wǎng)電量為25450MWh。