淺析阜康抽水蓄能電站對新疆烏昌電網(wǎng)的調(diào)峰作用

(中國能源建設集團新疆電力設計院有限公司，新疆 烏魯木齊 830002)

淺析阜康抽水蓄能電站對新疆烏昌電網(wǎng)的調(diào)峰作用

陳成關(guān)文婷

(中國能源建設集團新疆電力設計院有限公司，新疆 烏魯木齊 830002)

近年來，新疆電源裝機呈現(xiàn)高速發(fā)展態(tài)勢，新能源裝機與可調(diào)節(jié)電源的比例呈進一步擴大趨勢，新能源消納、調(diào)峰形式進一步嚴峻，新能源棄電比和調(diào)峰缺口均繼續(xù)大幅增加，大規(guī)模新能源消納將進一步增大電網(wǎng)承載壓力和運行控制難度。本文從新疆烏魯木齊及昌吉核心電網(wǎng)負荷特性出發(fā)，分析研究擬建的阜康抽水蓄能電站投運后，對提高烏魯木齊及昌吉電網(wǎng)調(diào)峰能力的作用。

抽水蓄能電站；電網(wǎng)；調(diào)峰

新疆電源裝機近年來呈現(xiàn)高速發(fā)展態(tài)勢，新能源裝機與可調(diào)節(jié)電源的比例呈進一步擴大趨勢，新能源消納、調(diào)峰形式進一步嚴峻，2016年全疆電網(wǎng)調(diào)峰最大缺口192萬kW，全年累計棄風電量38.40%，棄光電量31.80%，其中因調(diào)峰原因受限新能源電量接近80%。預計到2020年，新疆新能源裝機與可調(diào)節(jié)電源的比例將進一步擴大，新能源棄電比和調(diào)峰缺口均將繼續(xù)增加，大規(guī)模新能源消納將進一步增大新疆電網(wǎng)的承載壓力和運行控制難度。為滿足新疆電網(wǎng)的調(diào)峰需要，計劃于“十三五”期間建設阜康抽水蓄能電站。

阜康抽水蓄能電站位于新疆昌吉阜康市境內(nèi)，計劃建設4臺300MW抽水蓄能機組，電站調(diào)節(jié)庫容698萬m3，日抽水利用小時數(shù)7h，日滿負荷發(fā)電利用小時數(shù)5h，設計年發(fā)電量20.06億kW·h，年發(fā)電利用小時1671h；設計年抽水電量26.74億kW·h，年抽水利用小時2228h；綜合效率為75%。阜康4×300MW抽水蓄能電站建成后，將承擔烏昌地區(qū)電力系統(tǒng)的調(diào)峰、填谷、調(diào)頻、調(diào)相、緊急事故備用和黑啟動等任務。

1 烏魯木齊昌吉電網(wǎng)概況

根據(jù)國網(wǎng)新疆公司的接入系統(tǒng)審查意見，阜康抽水蓄能電站2020年建成后接入新疆的負荷中心，即烏魯木齊、昌吉核心電網(wǎng)(以下簡稱烏昌電網(wǎng))。烏昌電網(wǎng)運行電壓為750kV/220kV，到2020年烏昌電網(wǎng)裝機容量將達3300萬kW，其中火電裝機2656萬kW、風電裝機420萬kW、光伏裝機90萬kW、抽水蓄能120萬kW(見表1)。

表1 烏昌電網(wǎng)裝機容量 單位： 萬kW

2 電網(wǎng)調(diào)峰存在的問題

2.1 電源結(jié)構(gòu)不合理

新疆電網(wǎng)電源結(jié)構(gòu)以火電、水電和風電為主，尤其是火電裝機占比過高，占總裝機的56.3%；風電、光伏占總裝機的33.7%；水電僅占總裝機的8.2%。新疆的水電主要集中在阿勒泰的額爾齊斯河、伊犁的伊犁喀什河、巴州的開都河及阿克蘇河流域，而位于負荷中心的烏昌核心電網(wǎng)附近沒有大規(guī)模水電，主要以火電和風電為主，兩者占比達到90%以上。

2.2 調(diào)峰執(zhí)行力較差

近年來，烏昌地區(qū)神火、其亞、宜化、東方希望、嘉潤、信發(fā)等自備電廠陸續(xù)投產(chǎn)，全網(wǎng)調(diào)峰矛盾加劇。尤其在冬季火電機組供暖，機組需要維持較高出力時自備電廠參與調(diào)峰執(zhí)行力較差，為保證外送功率在上級調(diào)度規(guī)定范圍內(nèi)，在采取各種措施的基礎上仍需控制大量風電出力，造成清潔能源浪費。目前全疆自備電廠裝機達1770萬kW，占全網(wǎng)總裝機的26.9%，占火電裝機的47.8%，其所帶負荷均為基荷，基本上不參與系統(tǒng)調(diào)峰。

2.3 風電因電網(wǎng)調(diào)峰困難出力受限問題依然存在

隨著能源基地建設，特別是新能源的大規(guī)模建設，電網(wǎng)總裝機規(guī)模已遠超用電負荷。風電、供熱機組、自備電源的快速發(fā)展，使新疆電網(wǎng)調(diào)峰日趨困難，尤其冬季調(diào)峰壓力突出。

3 調(diào)峰平衡分析

3.1 平衡原則

選擇2020年作為調(diào)峰水平年，多家電站參與平衡，火電參與調(diào)峰。雖然烏昌電網(wǎng)新增火電裝機多為300MW及以上的機組，但是其中自備電廠裝機和供熱機組所占的比例較大，冬季供暖期調(diào)峰能力受限。按照單機容量300MW機組最小技術(shù)出力率為額定容量的50%，其余機組最小技術(shù)出力為額定容量的70%，熱電廠供熱機組在供熱期最小技術(shù)出力為額定容量的80%，在考慮自備電廠參與系統(tǒng)調(diào)峰的情況下，2020年供熱期間火電機組綜合調(diào)峰能力為39%左右，非供熱期間火電機組綜合調(diào)峰能力為46%左右(見表2)。

表2 新疆電網(wǎng)火電機組調(diào)峰特性

其它電源參與調(diào)峰。烏昌地區(qū)水電均為徑流式電站，因此和光伏不參與調(diào)峰；風電安裝容量的50%參與調(diào)峰平衡；抽水蓄能電站按裝機容量的2倍參與調(diào)峰平衡。

3.2 平衡結(jié)果分析

根據(jù)上述平衡原則，2020年烏昌核心電網(wǎng)調(diào)峰容量盈虧平衡結(jié)果見表3。

表3 2020年烏昌電網(wǎng)調(diào)峰平衡(抽蓄水電1200MW) 單位： 萬kW

注平衡表中考慮自備電廠參與系統(tǒng)調(diào)峰。

從表3平衡結(jié)果可知，2020年烏昌電網(wǎng)最大峰谷差達886萬kW，出現(xiàn)在冬季11月份。若無阜康抽水蓄能電站的投入，要滿足2020年烏昌電網(wǎng)調(diào)峰需求，要求烏昌火電機組最大調(diào)峰率達到51%，這對于冬季以供熱機組為主的電網(wǎng)來講顯然是不經(jīng)濟的，也是難以實現(xiàn)的。而阜康抽水蓄能電站投入后，烏昌電網(wǎng)火電最大調(diào)峰率將從51%下調(diào)到42%，火電最大調(diào)峰率下降達9個百分點。因此，阜康抽水蓄能電站的投運將對烏昌電網(wǎng)調(diào)峰起到非常明顯的改善作用。

4 結(jié) 論

阜康抽水蓄能電站建成后對提高烏昌電網(wǎng)乃至新疆電網(wǎng)電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行水平、保證供電質(zhì)量具有重要作用。第一，抽水蓄能電站調(diào)峰填谷具有明顯的節(jié)煤作用，將有利于火電機組的可靠運行，實現(xiàn)電力系統(tǒng)節(jié)能減排。第二，抽水蓄能電站具有適應負荷快速變化的特性，從抽水工況到滿負荷運行一般只需有2～3min就可以快速大范圍調(diào)節(jié)出力，可滿足系統(tǒng)事故情況下的快速調(diào)節(jié)要求。第三，可充分發(fā)揮與風電運行的互補性，提高電力系統(tǒng)對風電等可再生能源的消納能力。

[1] 梅祖炎, 趙士和. 抽水蓄能電站百問[M]. 北京： 中國電力出版社, 2002.

[2] 周之豪, 沈曾源, 施熙燦, 等. 水利水能規(guī)劃[M]. 北京： 中國水利水電出版社, 1996.

[3] 王楠, 白建華, 劉貴元, 等.國外抽水蓄能電站發(fā)展經(jīng)驗及相關(guān)啟示[J]. 中國電力, 2009(1): 89-92.

[4] 王楠, 我國抽水蓄能電站發(fā)展現(xiàn)狀與前景分析[J]. 電力技術(shù)經(jīng)濟, 2008(2): 18-20.

[5] 王云濤, 何江. 抽水蓄能建設新思路: 與風電聯(lián)合開發(fā)[J]. 中國三峽, 2010(12): 32-35.

[6] 劉新鵬. 學習實踐科學發(fā)展觀 優(yōu)化發(fā)展水電——以常蓄混合方式開發(fā)水電資源[J].中國水能及電氣化，2009(21)： 67-73.

[7] 西北地區(qū)發(fā)展抽水蓄能的意義與面臨的主要問題[J]. 中國水能及電氣化，2015(4)：68-70.

BriefAnalysisonPeakRegulationEffectofFukangPumpedStoragePowerStationonXinjiangWuchangPowerGrid

CHEN Cheng, GUAN Wenting

(ChinaEnergyEngineeringGroupXinjiangElectricPowerDesignInstituteCo.,Ltd.,Urumqi830002,China)

In recent years, Xinjiang power installed capacity shows high speed development trend. The ratio between new energy installed capacity and adjustable power supply is further expanded. New energy consumption and peak regulation situation are further severed. New energy electricity waste ratio and peak regulation gap are greatly increased continuously. The power grid bearing pressure and operation control difficulty will be further increased through large-scale energy consumption. The paper starts with core power grid load characteristics of Xinjiang Urumqi and Changji, and the effect on improving the power grid peak regulation ability in Urumqi and Changji after to-be-constructed Fukang pumped storage power station is put into operation.

pumped storage power station; power grid; peak regulation

10.16617/j.cnki.11-5543/TK.2017.08.008

TV743

：A

：1673-8241(2017)08-0030-03