发展抽水蓄能电站——电网调峰和经济运行的选择

发展抽水蓄能电站——电网调峰和经济运行的选择中国南方电网有限责任公司计划发展部主任陈允鹏【摘要】：本文是2005年6月19日-21日在上海举行的《2005中国替代能源与电力国际峰会》上中国南方电网有限责任公司计划发展部主任陈允鹏的主讲发言。陈主任结合南方电网的实际和南方电网公司运营管理的经验的研究，以电网运行经济性为基本，阐述了抽水蓄能电站作用和效益、合理建设规模以及正确发展抽水蓄能电站的关键认识问题。【关键词】：电力水电电网调峰2005中国替代能源与电力国际峰会【主讲人介绍】：陈允鹏，现任中国南方电网有限责任公司计划发展部主任。毕业于武汉水利电力学院电力系统及其自动化专业，曾任中国南方电力联营公司计划部副主任、天生桥水力发电总厂总经济师、天生桥电站建设管理局副局长兼总经济师。2000年任广西电力工业局副局长、广西电力有限公司董事、副总经理。2003年2月任现职。中国南方电网有限责任公司，根据国务院《电力体制改革方案》，于2002年12月29日正式挂牌成立并开始运作。公司经营范围为广东、广西、云南、贵州和海南五省（区），负责投资、建设和经营管理南方区域电网，经营相关的输配电业务，参与投资、建设和经营相关的跨区域输变电和联网工程；从事电力购销业务，负责电力交易与调度；从事国内外投融资业务；自主开展外贸流通经营、国际合作、对外工程承包和对外劳务合作等业务。公司总部设有11个部局，以及南方电网电力调度通信中心、电力交易中心、技术研究中心、信息中心。公司下设超高压输电公司分公司，广东、广西、云南、贵州、海南电网公司五个全资子公司，控股南方电网财务公司。至2005年6月底，公司资产总额2538亿元，职工总数13万人。2005年，公司进入全球500强企业。公司辖属的南方电网覆盖五省（区），面积约100万平方公里，东西跨度近2000公里。2004年供电总人口2.2亿人，占全国总人口的17.2%；GDP总量24701亿元，占全国总量的18.1%。网内拥有水、煤、核、抽水蓄能、油、气、风力等多种电源，2004年底总装机容量7954万千瓦。目前西电东送已经形成“六交三直”九条500千伏大通道，输电能力达到1175万千瓦。网内220千伏及以上输电线路总长39283公里，变电容量14005万千伏安。从2004年9月起，南方电网开始向越南送电，成为国内率先“走出去”的电网。一、关于电网调峰1、为什么需要调峰?电力用户不均匀用电:每天有负荷高峰和低谷每周周末的用电负荷低于工作日一年中每个月的负荷不同：——气候影响、负荷自然增长2、如何调峰?年调峰：负荷需求测管理机组组合（发电机组运行、检修安排）年调节水电0.000020.000040.000060.000080.0000100.0000120.000012795578351113139116691947222525032781305933373615389341714449472750055283556158396117639566736951722975077785806383418619图1电网年持续负荷曲线周调峰：负荷需求测管理机组组合（发电机组运行安排）周调节水电周调节抽水蓄能日调峰：负荷需求测管理可开停机组—燃油、燃气机组（100%调节能力）水电（100%调节能力）抽水蓄能（调峰、填谷，200%调节能力）燃煤机组（30%-70%调节能力）核电（适度调节）0204060801001201357911131517192123图2典型日负荷曲线图二、关于电网经济运行1、电网经济运行的总体目标：全电力系统运营总成本最低，包括一定规划期内（如2006—2020年）的：电源、电网建设投资成本发电、输配电运行成本2、电网如何经济运行？电源优化规划——确定规划期内电力系统电源、电网扩展的最优方案：（*进行电源优化时必须考虑电网投资的影响）确定规划系统中各类电源的合理比重确定电源最优开发顺序符合环境保护的要求考虑电源、电网建设的可能性——南方电网电源优化研究的主要结论：西部省区以合理的比例发展火电和水电，除满足本地电力电量需求外，西电东送广东主要送“基荷”和“腰荷”；广东电网的调峰问题主要通过在当地建设抽水蓄能、燃气轮机等调峰电源来满足；“十一五”西电送广东新增1000万千瓦以上是经济的；如果云南水电的年利用小时太低，则不利于全网的电源优化，要推后建设。电力系统经济运行——电力系统可变运行成本最低主要内容：-减少燃料费用；-降低电网电能损耗方法：-水电的水能资源优化利用-燃料成本低的电源优先发电-电源、电网运行方式有利于降低网损-抽水蓄能电站的运行要有利于降低全网总运行成本三、抽水蓄能电站的作用和效益抽水蓄能电站的作用：电网调峰运行电网经济运行电网安全运行-电网事故备用，启动灵活、反应快-调相调压运行抽水蓄能电站的效益：静态效益：指电站在电网中由于发挥调峰和填谷作用而产生的经济效益。主要体现在：-容量效益；-能量转换效益；-节能效益；动态效益：抽水蓄能电站运行灵活，可对系统负荷的急剧变化做出快速反应，具备在系统中担任事故备用、调频、调相、快速负荷调整及黑启动等任务的良好性能，提高电网安全可靠性。主要体现在：-事故备用效益；-快速负荷调整和调频效益；-调相效益；-黑启动作用。四、抽水蓄能电站的合理建设规模主要决定于：电网调峰的需要；电网经济运行的需要；南方电网抽水蓄能规划研究的主要结论：-广西、云南、贵州、海南在2020年前不需发展抽水蓄能电站；-广东需要继续发展抽水蓄能电站，抽水蓄能电站要尽量靠近负荷中心；-抽水蓄能电站在广东不是唯一的调峰手段，但是经济的调峰手段；根据电网调峰要求，2006～2020年广东建设抽水蓄能电站的空间为：-西电调峰深度10%时660～790万千瓦-西电调峰深度25%时320～450万千瓦-西电调峰深度40%时13～115万千瓦根据电网经济运行要求，2006～2020年广东建设抽水蓄能电站的空间为：-600～840万千瓦。（电调峰深度25%）五、南方电网抽水蓄能电站建设项目规划-惠州（240万千瓦）：已开工，计划2008至2011年投产-深圳（120万千瓦）：规划2012至2013年投产-清远甘竹顶（120万千瓦）：规划2014至2015年投产-阳江（240万千瓦）：规划2016至2020年间投产六、抽水蓄能电站建设的几个关键认识问题1、调峰是不是一定要抽水蓄能电站？抽水蓄能电站不是唯一的调峰手段，但是经济的调峰手段。燃油、燃气机组具备100%的调峰能力，燃煤机组的调峰能力越来越好，最大调峰能力可以达到70%，电网调峰运行对抽水蓄能电站的需求越来越小。（以前电网需要抽水蓄能机组的调峰和填谷的双重作用）2、抽水蓄能电站的经济效益体现在哪里？建设抽水蓄能电站在电网经济运行中效益明显，研究表明，广东电网建设240万千瓦的惠州抽水蓄能电站，比不建惠州抽水蓄能电站，可使系统总费用减少30.8亿元（折现值），其中投资节省18.7亿元，运行费用节约12.1亿元。但是其经济效益到底体现在哪里？作为电网企业：全资建设抽水蓄能电站：-付出电站的建设、运行费用；-付出电站抽水、发电的电量损耗。租赁抽水蓄能电站：-每年付出大量的租赁费用：按400元/千瓦.年计算，租赁240万千瓦每年付出9.6亿元；-付出电站抽水、发电的电量损耗。作为发电企业（主要是燃煤电厂、核电厂）：-提高发电利用小时，降低单位发电固定成本；-减少调峰，提高效率、降低单位发电燃料成本。建设抽水蓄能电站取得的经济效益如何合理分配，是发展抽水蓄能电站的关键。3、尖峰负荷调峰电源之间的比较尖峰负荷电源的建设主要考虑工程投资的因素，选择工程投资最低的电源，如抽水蓄能电站、单循环燃机电厂，单位千瓦投资为2500—3000元。单循环燃机电厂与抽水蓄能电站相比，具有投资更省、工期短、节约电网工程投资、可以作为负荷中心应急备用电源等优点。抽水蓄能电站则具有调峰和填谷的双重作用，并可以在大电网中作为调频调峰应急电源。由于大型燃煤电厂的技术进步，调峰能力大大提高，电网中建设抽水蓄能电站用于填谷从技术上已经不太需要。作为尖峰负荷调峰电源，单循环燃机电厂的作用与抽水蓄能是可比的。尖峰负荷电源的建设可以采取中型电站，分散于负荷中心，以减少500千伏、220千伏电网工程投资。尖峰负荷电源采用单循环燃机电厂与大型抽水蓄能电站在电网投资上比较，更为经济。每个抽水蓄能电站的装机容量不一定需要很大，靠近负荷中心、便于分散接入电网的中型电站更为经济。4、抽水蓄能电站与核电建设的关系◆建设核电是否一定需要建设抽水蓄能电站来调峰？不一定。电网调峰问题需要全网统一研究、解决。◆抽水蓄能电站是否需要靠近核电站建设？不对。抽水蓄能电站最好靠近负荷中心建设，离开负荷中心建设将增加电网建设投资和输电损耗。5、西南水电调峰与负荷中心调峰的比较研究表明，长距离送电应该以送电量为主，调峰电源应该在负荷中心建设。◆以南方电网为例，虽然西南水电增加容量作为电网调峰增加的投资有限，但西南水电东送广东的输电距离为1500—1800公里，单位千瓦输电工程的建设成本为2500—3000元，与在负荷中心建设尖峰负荷电源的建设成本相当。因此西电东送不宜送调峰容量，应该是送基荷和腰荷。西南水电开发要考虑长距离输电的经济性，提高年发电利用小时。