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这些地区经济发展较快,电力负荷和峰谷差增加迅速,用电高峰时段,在短时间内负荷增加的幅度大,增加速率快,完全依靠火电机组适应这种负荷变化难度较大,也不经济。
因此,在这些地区需要建设一定比例的蓄能电站。
三、电网安全随着特高压电网建设和全国联网工程的推进,电力资源优化配置的范围将进一步加大,抽水蓄能电站已不只是在局部电网发挥作用,而是在区域电网及跨区互联电网中发挥互补性整体作用。
电网规模越大,保证电网稳定和安全运行就愈重要,一旦出现事故,造成的损失也越大。
比如202x年美国、英国、瑞典、丹麦和意大利五个经济发达国家相继出现的大面积停电事故,这些事故说明,除要求加强电网建设即统一调度外,都强调要保证电网有足够的快速启动的备用容量。
抽水蓄能电站的快速反应和调频、调相,尤其是黑启动等功能,可以对电网的稳定和安全运行起重要作用。
四、国家智能电网建设国家电网公司202x年上半年提出了建设智能电网的计划。
智能电网是以坚强网架为基础,以通信信息平台为支撑,以智能控制为手段,包含电力系统的发电、输电、变电、配电、用电和调度各个环节,覆盖所有电压等级,实现“电力流、信息流、业务流”的高度一体化融合,是坚强可靠、经济高效、清洁环保、透明开放、友好互动的现代电网。
通过其建设来实现提高电网大范围优化配置资源能力,实现电力远距离和大规模输送,满足经济快速发展对电力的需求。
智能电网的建设目标要求电网本身具有高度的灵活性、适应性、安全性和经济性。
这样就需要在电网中配置一定数量能够快速响应的调节和事故备用电源,以应对电源侧(核电、太阳能和风电、水电等)和用电侧(用户的随机用电需求)的不稳定性对电网造成的冲击。
抽水蓄能站址选择的影响因素
影响抽水蓄能电站站址选择的因素很多,主要包括地理位置、水头、地形地质、环境和水库淹没等方面。
一、距离负荷中心的距离抽水蓄能电站主要的工作任务为削峰填谷、调频、调相等,因此蓄能电站一般多分布在负荷中心或电源中心附近。
根据对国内近90座抽水蓄能电站相关资料的统计分析,抽水蓄能电站站址距离负荷中心或电源中心67.9%不超过100km,近93%不超过200km,超过200km的不到7%。
从调度、潮流和送出工程等方面来考虑,抽水蓄能电站站址距负荷中心或者电源中心一般不宜超过200km。
二、距高比距高比是指蓄能电站上、下水库水平距离与垂直高度的比值,该比值可大致说明抽水蓄能电站引水建筑物的相对长度。
我国抽水蓄能电站的距高比集中分布在2~7之间,占总数的70%。
一般来说,距高比越小,电站引水系统长度和投资越小,对电站指标较有利,但是距高比值和电站投资之间关系不是很敏感,如果距高比值太小往往也会对电站布置产生不利影响。
三、水头段我国抽水蓄能电站利用水头主要集中在300m~600m之间,占总数的62.9%。
一般来说利用水头越高,相同出力所需的流量就越小,所需上、下水库库容就小,从土建工程量来看,水头越高越有利,但对投资影响不明显。
但若水头过高,给机组制造带来一定困难。
从目前的蓄能机组制造技术来看,单级蓄能机组水头在700m以下,在制造技术上基本上没有问题。
四、主体工程投资通过对我国已经建成的11座抽水蓄能电站主体工程的统计资料分析,可以得出如下规律:
上水库的选择对抽水蓄能电站的经济性影响最大,要优先选择不需要全库盆防渗的上水库。
要选择地形条件有利于形成库盆、而不是主要靠筑坝围成上水库。
下水库的选择对抽水蓄能电站的经济性有相当影响,应选择含沙量低,不需要筑拦沙坝的下水库;
利用已建水库作下水库时要重视综合利用水库在水量分配(包括经济补偿)及水库调度上的协调。
水道系统的选择,关键是看围岩的工程地质条件是否允许采用钢筋混凝土衬砌。
对于补水较困难的地区,围岩的渗漏性会影响高压管道衬砌型式的选择。
厂房条件只要地质条件满足基本要求,选址时不必过多考虑。
但对于地质条件比较复杂,特别是构造比较多的地下厂房,有可能会对电站投资产生一定影响。
机电设备投资对抽水蓄能电站的经济性影响不大,但选址时泥沙对水泵水轮机磨蚀的影响,以及上、下水库水位变幅对机组稳定性的影响等因素仍应重视。
五、环境影响抽水蓄能电站的水头较高,上、下水库库容较小,输水系统和厂房一般布置在地下,因此,其对自然环境的影响比常规水电站要小。
蓄能电站在施工过程中会对环境问题产生一定的影响,但通过采取相关工程措施,可以避免或减少对环境的影响。
蓄能电站建成后,通过对渣场等的治理,一般还可以提升当地的环境质量。
如十三陵、天荒坪、广蓄、泰安等抽水蓄能电站的上、下水库均以成为旅游景点,有的渣场已经改建为公园。
由于抽水蓄能电站的位置大多靠近负荷中心和大城市,因此,在选点时应高度关注其与周围环境等敏感区域的协调问题,应尽量避开风景名胜区、自然保护区等敏感区域。
六、建设征地和移民安置抽水蓄能电站建设征地与移民和常规水电比相对较少,根据对我国已建和在建的11座抽水蓄能电站的资料统计,电站平均征用耕地0.91亩/mw,移民0.68人/mw,此两项指标均比较小,建设征地和移民安置工作相对易于解决。
我国蓄能电站设计和施工技术水平
通过近30年来建成的一批抽水蓄能电站的实践,我国抽水蓄能电站的建设在设计和施工等方面积累了丰富的经验,在技术上取得了丰硕的成果。
上、下水库全库盆防渗是抽水蓄能电站区别于常规水电站,最有特色的水工建筑物之一。
上、下水库型式我国已经成功实践了多种方案,包括全库防渗、局部防渗。
全库防渗又包括钢筋混凝土全库防渗,沥青混凝土全库防渗,钢筋混凝土和沥青混凝土组合防渗,钢筋混凝土和土工膜组合防渗等多种型式。
有些防渗技术处于世界先进水平。
在大型地下洞室的建设上,广州抽水蓄能电站宽21m的大型地下厂房采用喷锚支护,其支护参数在国内外同类工程中是比较先进的。
天荒坪蓄能电站地下厂房也是采用喷锚支护,并根据岩石和地质构造条件局部使用了预应力锚索,厂房支护设计和施工也是很成功的。
西龙池抽水蓄能电站,利用预应力锚索,解决了在水平底层中开挖大跨度地下厂房的先例。
琅琊山成功建成了以iii类围岩为主并有大规模iv~v石变岩带的地下厂房。
工程实践证明,我国在建设大型地下厂房方面已经有了丰富的成功经验。
在岩壁吊车梁设计方面,广蓄电站厂房400吨天车和天荒坪电站厂房500吨天车均采用岩壁吊车梁,利用岩壁锚杆支撑,浇筑钢筋混凝土形成岩壁吊车梁,取代传统的柱式支承吊车梁,既减少厂房宽度,节约投资,又缩短了工期。
我国已完全掌握了岩壁吊车梁的设计理论和施工技术。
在高压引水洞的衬砌方面,已经成功的实践了钢板衬砌和钢筋混凝土衬砌方案,解决了大型钢岔管的现场制安和混凝土岔管的施工问题。
经过几十年的工程实践,我们既有在零下40多度的寒冷地区的建成的工程,也有在高温地区建成的工程;
既有在水量充沛地区建成的工程,也有在缺水地区建成的工程;
利用水头段从一百多米到七百米。
这些成功的经验为我国今后抽水蓄能电站的布局选点和工程建设奠定了坚实的基础。
结论与建议
一、社会经济的发展需要适当增加蓄能电站的规模
随着我国社会经济结构的调整和人民生活水平的提高,用电侧对电网的要求越来越高;
随着大容量火电机组和核电机组的投产,太阳能和风电等间歇性可再生能源的高速发展和大规模并网,电源侧的不确定性和随机性对电网的冲击会越来越大;
随着跨区域大规模长距离高等级电力输送规划的逐步实施,电网的安全保障问题会越来越突出;
智能电网建设的目标又要求电网具有高度的安全性、灵活性、适应性和经济性。
抽水蓄能电站的特性注定其将成为解决上述问题的有效手段之一,电网中配置合适比例的抽水蓄能电站是非常必要的。
二、国内设计施工技术水平能够保证蓄能电站的建设发展我国抽水蓄能电站建设虽然起步较晚,但以往大规模常规水电建设积累了一定的经验,而近十几年来又引进了国外的先进技术和管理经验,使我国抽水蓄能电站有了较高起点。
近30年来抽水蓄能电站的建设实践表明,我国在蓄能电站的设计、施工和运行管理等方面积累了丰富的经验,很多技术在世界上也是领先的,这为我们大规模开展抽水蓄能电站建设奠定了坚实的基础。
三、对于抽水蓄能电站的争议在于如何对其建设和运营
抽水蓄能电站产生于西方资本主义社会,历时近百年还在蓬勃发展,这本身就说明其具有极强的生命力和在电网中有不可替代的技术经济作用,这一点毋庸质疑。
现在国内对抽水蓄能电站还存在争论,争论的焦点不在于其本身的作用,而在于如何建设和运营管理它。
这说明我们在整个大系统中如何使用它,如何发挥它的技术和经济作用等方面研究还不够,相关政策还有需要完善的地方,尤其是在经济利益的协调方面还有分歧。
因此建议对抽水蓄能电站的建设体制、运行管理模式和电价政策等方面进行研究,为抽水蓄能电站的健康有序发展提供保障。
四、建议探讨和研究的问题
建议探讨建设“风电+蓄能”、“核电+蓄能”、“火电+蓄能”联合电厂的可行性,以实现能量储存、降低煤耗、节能减排等综合效益。
建议研究“电网控股,非电源方参股”的建设体制。
建议加快推进抽水蓄能电站在电网中事故备用、调频、调相、黑启动和储能作用等辅助服务的经济补偿机制,研究出台抽水蓄能承担调峰容量及其辅助服务的交易机制,以共同承担电力系统辅助服务责任。
第二篇:
惠州抽水蓄能电站惠州抽水蓄能电站
惠州抽水蓄能电站位于博罗县罗阳镇境内,属象头山自然保护区范围。
电站距深圳市77km,距广州112km。
电站为高水头大容量纯抽水蓄能电站,上库正常营水位762m,死水位740m,调节库容2740万m3;
下库正常蓄水位231m,死水位205m,调节库容2767万m3,装机容量2400mw,平均水头532.40m,蓄能容量34065.3mw"
h。
惠州抽水蓄能电站是广州抽水蓄能电站之后在广东省内兴建的第二座大型抽水蓄能电站,也是世界上一次性建成的最大抽水蓄能电站。
电站的建设,不仅是博罗水电发展史上的大事,也是博罗旅游业发展史上的大事。
156米的坝长,56米多的最大坝高,见证着人类工程建设上的伟大壮举,将带给游客极大的视觉震撼。
电站蓄水所形成的宽阔湖面,为游客开展滨水休闲、水上娱乐提供了难得的空间。
电站周围处处的青山绿水、鸟语花香,更是开展生态、探险、养生、度假等各类专项旅游的理想场地。
目前,抽水蓄能电站内已建成明湖酒店等一批高档旅游接待设施,而随着好天地国际会议中心项目的项目的启动和建设,未来,一个以生态为主题,以水为特色,以休闲度假和商务会议为主打的高品质旅游景区必将呈现在世人眼前。
抽水蓄能电站大坝及水库,水质清澈,岸线优美,有大陆的“日月潭”之称。
神龟戏水
高峡出平湖
烟雨迷蒙
第三篇:
抽水蓄能电站的运行与管理抽水蓄能电站的运行与管理
关键字抽水蓄能发展历史作用运行管理
keywords。
pumpedstoragehistoryfunctionoperationmanagement摘要随着大批抽水蓄能电站的陆续建成和投产,为使其发挥和创造更大的经济效益,越来越多的水电行业人员开始关注和分析如何创立先进的抽水蓄能电站运行管理模式。
本文仅从作者所了解到的国内外抽水蓄能电站的运行管理模式,就其工作原理、结构特点、运行方式和作用、调度方式、运营方式、人员编制和值班方式等方面进行了介绍和分析,供运行管理人员和关注于抽水蓄能电站运行管理模式的人士共同交流和探讨。
summary:
withmanypumpedstoragepowerplantfinishingandinoperation,itplaysmoreandmoreimportantpartinthenational,manypeoplewanttofindhowtocreatetheadvantageoperationmanagementmode.inthisarticle,theauthoronlyintroducetheoperationmanagementmodeaboutchinaandforeigncountry,theprinciple,characterize,function,schedulingmode,peoplearrangementanddutymethodareintroducedfortheoperationmanagerandthepeoplewhoareinterestedinthepumpedstoragepowerplant.
1、抽水蓄能电站的发展历史及概况
随着我国国民经济的迅猛发展,电力系统的供电形势日趋紧张,随之而来的电网容量短缺、能源结构不合理、峰谷差加大、供电质量及安全可靠性下降等问题也逐步显现。
正是在这种形势下,抽水蓄能电站开始应韵而声,并在我国得到了蓬勃发展。
抽水蓄能电站从1882年在欧洲问世以来已有百余年的历史,尤其是在欧美国家发展速度较快,已在电网结构中占有相当大的比重,其技术和运行管理模式已日趋成熟。
抽水蓄能电站作为一种新兴的能源项目,直至上世纪60年代才开始研究开发和进入实质建设阶段。
由于不同地区能源分布上的差别,电力系统的构成有所不同,据有关分析表明,在以火电为主的电网中建设7%~12%的抽水蓄能电站是比较合理的。
但在我国的起步较晚,目前已建成并投入运行的大型的抽水抽水蓄能电站主要有广州抽水蓄能电站(8×
300mw)、浙江天荒坪抽水蓄能电站(6×
300mw)和北京十三陵抽水蓄能电站(4×
200mw)等,其总装机容量在570mw左右,约占全部装机容量的1.8%。
近年来,随着系统供电的日益紧张和人们对抽水蓄能认识的不断提升,抽水蓄能电站开始迅速发展,并列入了各区域电网的发展规划,在建的大型抽水蓄能电站有山东的泰安(4×
300mw)、浙江的桐柏(4×
300mw)、江苏的宜兴(4×
250mw)、安徽的琅岈山(4×
150mw)等,并有多处在选址和规划当中。
2、抽水蓄能电站的作用
抽水蓄能电站是一个特殊类型的水电项目,除具备常规水电的作用外(如图例),特别适合于电力需求的峰荷调节。
抽水蓄能电站的工作原理就像一个大型的蓄电池,按照电力的需求进行充电和放电。
在负荷需求较低期间,如清晨,常规电站发出的多余电能可用来将下水库的水抽到上水库。
峰荷期间,放出上库水,通过水轮机发出电能。
这种将抽水蓄能设备和其它发电形式结合,通过对基荷电站更有效地利用,大大节约了生产成本。
抽水蓄能设备具有以下一些显著特点:
―与常规水电站相比,利用小型水库能够取得相对较大的电力输出;
―重复利用水库中储存的水力资源而不必需要大的天然来水量;
―常规水电站只能用于发电,然而当系统能源过剩时,抽水蓄能电站能够吸收多余的电力。
抽水蓄能电站比常规水电站具备更强的平荷能力。
前两个特点意味着,抽水蓄能电站的建造在很大程度上不受水文和地形条件的限制,同时对周围生态系统的影响比大容量的常规水电站要小得多。
这些特点使抽水蓄能电站为电网的运行提供了良好的辅助服务。
在放宽监管的市场上,系统的可靠性和电力质量(频率和电压稳定)是一个主要的问题。
由于抽水蓄能是一个能有效改善附属服务的方法,如今在不断放宽监管的电力市场上为大力改善电力系统的稳定发挥着重要的作用。
抽水蓄能电站提供的附属服务包括:
―由于其快速的负荷跟踪运行能力,可进行频率控制;
―其负荷平衡功能能使大型火电站和核电站以常规输出运行;
―可储能运行以满足电力需求和系统故障的突然变化;
―其备用容量以备其它电站或系统的意外故障使用。
常规水电站也能提供频率控制。
然而,当系统中发电机的输出过剩,为平衡负荷需要容量来吸收多余的电能。
通过吸收这些多余的电能,即使负荷需求很低,抽水蓄能电站也能使大容量的火电站或核电站高效率地以最优输出工况运行。
这就有利于减少火电站产生的温室废气的排放。
除了平衡负荷,抽水蓄能电站在峰荷之外能将风力和潮汐发电设备发出的低价值电能转换成更有用的能源,为峰荷期间利用。
因此有利于联合发电系统效率的全面改善。
抽水蓄能电站作为备用发电机的作用对于促进指定电力系统的稳定是非常重要的,而且,从环保的角度看,利于减少温室废气的排放,这是很有价值的。
实际上,抽水蓄能在能源再生产过程中的循环效率大致为70~75%,并且使人误认为抽水蓄能会增加温室废气排放。
然而,系统中若没有抽水蓄能电站,许多火电站运行时要将其部分负荷作为备用电力来应付电力需求的意外增加,或者系统故障造成的发电量的突然损失。
这样,其备用运行迫使火电站以更低的效率运行,导致燃料消耗的增加和温室废气的排放。
如果在电力系统中增加抽水蓄能,火电站的备用运行就不再需要。
因此,抽水蓄能有利于减少系统中温室废气的排放。
英国开展的最近一次研究显示,迪诺维格抽水蓄能电站(6台330mw机组)的运行每年减少了7,136~16,177吨二氧化硫so2的排放(占所有英国电站的0.45~1%),使氮氧化物nox的排放量减少了123~1,264吨(占全部电站的0.02~0.25%)。
因此,抽水蓄能的作用不仅体现在促进电力系统的稳定,而且还消除了以火力发电为主的电力系统中的副作用。
与所有其它水电一样,抽水蓄能电站促进了对能源部门更持续性的管理。
旋转(同步)备用
接入电力系统时,能够空载以零负荷启动运行。
当负荷增加时,更多的电力将输送到系统以满足需要。
水电能提供这种电力服务而不用消耗燃料,因此保证了最少的有害物排放。
能够使非并网能源进入电力系统。
其它能源也可以提供旋转备用,但水电的快速启动能力是不可比拟的,与其它的30分钟启动和热电几小时的启动相比,它仅仅需要几分钟,为火电站的启动和关闭节约了费用,同时,使火电站的运行更加稳定(燃料节约、延长运行寿命)。
能够满足电力系统中时时波动的要求。
当系统不能正确响应负荷变化时,其频率变化不仅将导致电力损失,而且将对系统连接的设备造成潜在的危害,特别是计算机系统。
水电迅速响应的特点尤其利于通过迅速的负荷跟踪,满足大负荷变化幅度(坡降率)。
能够控制无功功率,因此保证电力从发电端流向负荷端。
非旋转备用
调节和频率响应
电压支持
黑启动能力
不需要外来电力,能够启动发电。
此项服务允许系统运行人员为需要几小时甚至几天来重新启动的更为复杂的发电系统提供附属电力。
具有水力发电的系统比那些独立的火力发电系统能更快地重新投入运行。
(图例)
3、抽水蓄能电站的运行人员编制和值班方式
传统方式下运行人员的职责范围包括监盘、机组开停机及设备停复役操作、巡回检查、定期试验和切换、工作票的办理和事故处理等,每值运行人员的数量通常是按照处理事故情况下所需的人数来配置的,每值的运行人员也多达几个甚至十几个,在电厂的总人数中占据比重较大。
这种值班方式的弊端在于机组正常运行时运行人员显得过多,但因其职责并不明确,往往出现人浮于事的现象,不利于运行生产的管理和提高效率。
随着计算机技术在电厂的广泛应用和不断发展,设备保护和监视、运行数据的抄录等工作需要人为干预的情况越来越少,大部分工作将由计算机及监控系统来完成,这时值班方式和人员编制的问题就显得越来越突出。
如何在保证电厂安全的前提下充分发挥每个运行人员的作用,并实现运行人员的合理裁减和分流,从而真正意义上的实现“无人值班(少人值守)”是目前抽水蓄能电站运行管理模式的发展方向。
目前我国新建和在建的抽水蓄能电站在设计和规划上大都采用了先进的自动控制和计算机监控系统,故起点都很高,运行人员的编制也较少,整体运行管理技术和水平比较先进,已投运的几个大型抽水蓄能电站都已基本上实现了运行“无人值班(少人值守)”,有些抽水蓄能电站甚至达到或超过国外同类电站的运行管理水平。
下面仅就本人所了解的国内外几个典型电力系统及抽水蓄能电站的具体运行管理模式做以简单介绍:
3.1国外抽水蓄能电站的基本运行管理模式。
以法国电力公司(edf)所属的几座大型抽水蓄能电站为例,运行人员的编制情况一般如下:
1台机组运行人员定为3人,其中1人为班长,2名为巡回检查工;
2台机组运行人员为2名班长和4名巡回检查员;
3台机组以上则要增设1名副值长和2名巡回检查工,专门负责公用设施的巡回检查。
班长必须具有5年以上的运行经验,并且要取得模拟系统培训合格证。
全厂设1名值长,从有比较丰富经验的班长中选拔,班长只管自己的1台机组,1名巡回检查工负责水泵水轮机、主阀等机械系统,另1名则负责电动发电机等电气系统。
机组的开停机大都集中在流域控制中心进行远方操作,现场控制室不设人值班,采用“无人值班”方式。
运行操作上允许单人操作,可不设人监护,这点与国内管理理念存在较大差异。
3.2天荒坪抽水蓄能电站的运行管理模式。
运行部目前现有人员26人(含新参加工作人员3人),实际在岗当班工作人员23人,其中部门管理人员2人,值长5人,值班工程师10人,值班员6人。
具体运行值班体系分为两大块:
即值守组和on-call组。
值守组共设8组,每组由2名正式工和1名临聘工组成,采用2+1方式,其中中控室值班人员由值班工程师担任,另外1名值班员带1名临聘工在地下厂房值班(由于机组在运行初期主轴密封温度不稳定,所以聘用工的主要作用是负责人工调节其操作腔压力)。
值守组中每2个月抽出2个组参加运行on-call工作,其余6组采用6班4倒方式进行倒班。
值守
组在on-call值长的直接领导下具体负责机组的开停机操作及与总调的联系、监视全厂设备的运行状态和调整设备的运行方式、运行数据的记录和计算机输入、机组及主要辅机设备的巡检记录等工作。
on-call组共设a、b、c、d四组,由4名值长和2个值守组的成员组成。
其中每组设1名值长和1名值
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