四川建设抽水蓄能电站的初步研究何学民(四川电力工业局)摘要结合四川电网情况，介绍抽水蓄能电站具有的优越性，用东北电管局提供的程序，对当前及2000年四川电网的最佳抽水蓄能容量和最低需求容量作计算．着重马湖的评估，认为其各方面水能技术指标较优越，可作首选抽水蓄能电源点．关键词四川抽水蓄能电站初步研究PreliminaryStudyOnConstructionOfPumped—storageHydroelectricPowerStationsSnSichuanHeXuemin(SichuanElectricPowerAdministration)四川电网巳建水电因多为径流发电，调节库容小，火电为高温高压机组，调节能力差；再加上用电负荷率不断下降，基荷比例不断减少，峰谷差大，因而系统调峰比较困难。由于抽水蓄能电站具有调峰填谷双重功能，因而世界上有些国家修建了很大一部分抽水蓄能电站，国内也进行了资源调查，有些地区巳修建了和正在修建抽水蓄能电站。但四川省对抽水蓄能电源重视不够，现虽有小型抽水蓄能电站投产，但在编写的各种电力规划中均没有考虑到一些大的，经济价值高的抽水蓄能电源。文献(1)作为四川省电力开发规划的一个纲领性文件，采用GESP和IRELP／I。I两种电源优化模型时也忽略了抽水蓄能电源。．为此，本文对抽水蓄能电源进行初步的研究，以期引起有关方面的重视。1抽水蓄能电站具有独特的优越性3．'具有调峰填谷双重功能四川电网1988年最大峰谷差为909MW1989年为1007MW，1991年上升到1600MW。目前解决这一问题的有力手段之一就是修建抽水蓄能电站。在不增加燃料消耗情况下，提供电网所必需的峰荷容量，稳定电网运行，从而提高电网整体经济效益。有人认为在建的宝珠寺、二滩都有调节性能，这些电站投产后会降低调蜂矛盾。事实不然，水电站在运行中还存在着#出力禁区”问题，高水头电站机组允许出力非常狭窄。此外还有弃水问题，装机700MW的龚嘴电站仅1989年6—9月由于调峰需要将最低发电出力降至70MW，弃水调峰辐度平均350MW以上，少发电量3亿kW．h。1992年7月四川电网低谷时也严重窝电1700MW。如果二滩，宝珠寺投产，四川省水电在汛期因弃水损失的电量还将更大。’．2提供电网事故备用抽水蓄能电站对电网大的负荷变化反应迅速，具有很低的强迫停运率，是非常可靠的备用电源。同时，可逆式机组设计上可使其能在低负荷状态下运行，提供系统旋转备--12---1993年第3期用容量，但又不会像常规水轮机那样由于低负荷的汽蚀损坏而增多维修工作量。在抽水蓄能电站中，水轮机尾水可用压缩窑气压到转轮以下，使水轮机按“旋转于空气中期的方式运行，机组就可以作为同期调相机，供给无功电量。大型抽水蓄能机组在以同期转速运转时储存有大量的动能，当系统出现大的电力振荡时，它对同期系统有一种较大的稳定作用，可增加电网的暂态稳定性。1．8是开发不稳定性能源的基本保证在开发风能、太阳能等不稳定性能源时，就必须有抽水蓄能这种类型的电站存在。特别在主网调峰矛盾突出的情况下，是否发展小水电更是摆在我们面前需要决策的一项重大问题。小水电由于投资小、集资容易、工期短、见效快，技术问题简单，工程量少、责权利明确，受到地方上及集资群众的极大欢迎。据《中国水力发电年鉴1989个i9”卷扩统计，晦的√1991年间四川省地方上就开工建设了四九滩(25．5MW)、铜头(60MW)、小寨(18，9MW)等15座中小型水电站。而电力局仅开工建设太平驿水电站，还是与华能合资的。由于小水电会给系统带来严重的调峰问题，电力局因此不愿意发展小水电，发展大水电由于资金不足却又力不从心。表1列出了1980年、1991年四川电力局与地方电网水电装机容量的对比情况。而r以看出：1980—1991这12年中，四川电力局的水电新增装机容量只有272MW，而地方水电新增1356．2MW。表'四川电力局与地方1980—1991年间水电装机寄最对照毒MW如果修建抽水蓄能电站，可以有效地解决小水电带来的凋峰问题，从而使下属电厂大力集资在小水电建设上迈出大步。通过大、中、小水电，抽水蓄能电站，火电站齐举并进，必将使四川电力装机容量大为改观。1．4淹没损失小造价低工期短抽水蓄能电站没有水库淹没处理和移民安置问题，不会因过木、通航等问题而耗费资金，更无须在下游修建反调节水库。而常规水电站，为具有较大的调节能力，必须修建高坝大库，从而引起水库淹没处理和移民安置问题。仅宝珠寺处理淹没问题就需8亿元。除此外，还要在电量、电价等方面给移民以长期的优惠政策。另外，为避免具有调节能力的大水电调峰时下游产生洪水或断流，下游还常需修建反调节水库，如二滩需建桐子林，宝珠寺需建紫兰坝，如果因资金问题反调节电站推迟建设，就难以发挥调峰作用。修建常规水电站还将修通航、过木等建筑物，增大投资，延长水电还贷年限。因此，如果不修抽水蓄能电站，单靠修建高大库式的常规水电站来提高调节能力，《1g9川；电力技术》——重拿——将给电力企业带来一定的损失。2四川电网抽水蓄能最低需求容量及最佳经济容量的优化分析2．，基本思路抽水蓄能最低需求容量的确定主要取决于下列因素：；；；：；：··．1)系统日负荷峰谷差大小，2)系统水电的比重及调峰分配方式，3)系统调峰火电的比重及其调峰最大能力，4)系统备用容量的大小，5)系统日负荷曲线的形状。尖峰负荷的时间宽度和大小，低谷负荷的时间宽度及深度，6)替代或对比方案的火电机组容量构成及其构成变化带来的系统火电发电煤耗的表2年份效率变化，7)水火联合运行方式及抽水蓄能的运行方式，8)蓄能使系统火电调峰幅度减少而带来的系统年耗煤量的降低，9)抽水蓄能电站本身的翻能量转移"效率及蓄能的抽水电量和发电电量之差所多用的煤量大小，10)抽水蓄能对火电单位投资的影响。2．2主要基础资料年最大负荷、年电量如表2所示。研究年最大负荷在量；0月，季不均衡系数为0．926,年典型负荷曲线如表3所示。日负荷特性见表4。系统铲荷备用容量、事故备用容量分别为3％、8％。系统事故备用按一半为旋转备用，一半为冷备用考虑。水电机组的检修时间，每台机组每年平均按一个月计算。火电检修时间按每台机组每年一个月按排。。年最大负荷(MW)年电量(亿大W·h)0(方案1)2000(方案2)~800月份；；J主事．：<真$678OJOIi-—12一竺段年典型值’o．8630；8220·．8450．8670、8960．9230．9600．9780．0881．0000．0910．976玑以上数据来源于《甲川省南橙河冶勒水电站装机容量复和财务评估专题报告》竺兰苎苎竺9信；进行计算。计算结果如表5所示。2．8计算方法及结果按东北电管局的程序‘2‘在IBM486上3，对马湖的初步评估由于四川省对抽水蓄能电源调研深度不蜘现仅对马湖进行初步的评估。马湖位于四川省彝族自治州雷波县黄琅区境内的金沙江左岸，实测最大水深134m。一14—1993年第S期东、南，西三面环山，北面由大小不等的玄武岩碎块夹泥土堆积而成的天然堆石坝。湖面南北长约5．5km，东西宽1—2km，呈南北向宽叶状，现有湖面面积7，S2k真n2，容积4，8亿m。。鉴于马湖湖面高程1103m，；高出邻近的金沙江水面763m，其间直线距离仅3．5—4km，利用马湖为上库，以水源丰富的金沙江为下库，在不加高现有天然堆石坝的情况7真电站可装机400一1000MW，如加高坝高将获得更大效益。8．1水电站评估的数学模型根据水电站总体评价的可分性、层次性以及各分系统间的内部联系，设计了一个具有目标层，准则层，因素层，指标层的系统模型(见方框图)。按各评价因子的不同属性，将其归属于M个子系统，第i子系统含有1n，个评价因子，序号为j的水电站可用向量1x／表示其m，个评价因子特征值，即———>‘嚣／寥({xil， ixJ2，·，，‘嚣；懦真)田系统故蟹方攉田《四川电力技术挣——重6瘤—对所有排序的竹个水电站，第i个子系统的评价因子特征值矩阵为式中i＝1，2，…，M，／二1，2…， o，fn为子系统数。为清除各因子由于量纲不同的影响，将因子特征按以下二式转化为相应的隶属度6，h门对越大越优型 ivh!：：：————-，n口X对越小越优型 lxfi(ixh)+rain(ixh) irht蕾1—，ita—x飞_ixhl9tin——(ixh)—式中 max(ixh)二max(ixhl，ixhs，·一，ixh真) rain(ixh)二mia(杠J真1，；ixhs，·”，ixh真)从而求得相应隶属度矩阵 iRmlX，根据隶属度矩阵和确定的各因子的权系数，即可用下式求得上一层次即各因子系统隶属度 x* iU；，二飞；+iD十／iD。+ iD：尸艾卜w。O尊1L．2(ir真，一iVl真)1』 iDf／：。三卜w‘。—：硝rG广‘V2，卑上 iw‘——i系统的因子h的权系数 iVl‘二max(ihl，irig·”，ih，) iV21嚣min(5n1，in2，·”，in，) iUmn譬厂Ull二：Ui三…二：…三；，；＼U，，l，Um2…U。，／如此类推，直至最上一层，即可求得各电站的综合评价指数Rj二(R：，R2，…R真)有关工程的其它技术经济指标和社会经济指标一般均按实际设计值或统计值列入。对一时难以量化的部分因子，如水库调节性能以1，2、3、4，5分男0代表日、周，季、年和多年调节。前期工作深度分别以1，2、3，4代表规划，可行性研究、初设和伙设。各因子相对于其上一层因素的影响程度即权系数，则采用专家评分得出。8．2计算及评估结果为便于比较，也对冶勒、桐子林、粟子坪、紫兰坝、瀑布沟等常规水电站进行了评估。其主要水能技术指标如表6所示。评估结果(见表?)表明：马湖抽水蓄能电站的评价指数仅次于冶勒。4结语])建议将抽水蓄能电站的建设，提到四川电力工业发展规划的议事日程上来。2)通过研究得到，2000年四川电网负荷分别为MW和MW时，抽水龈最低需求容员分别为568MW和750MW，最佳抽水蓄能容量分别为750MW饥枷一讯¨··¨1222¨ m札朴I．nⅡ2·用．9C i汝／，t—●●—t—10＼I mX12¨O汀汀 i l小小一心! l¨!＼ hI、l／f——●—tt——＼

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