华中电力系统抽水蓄能装机规模分析.pdf

水 力 发 电 第 3 6 卷第7 期 2 0 1 0 年 7 月 华 中 电 力 系 统 抽 水 蓄 能 装 讥 规 模 分 析 张 东 ( 中国水 电顾 问集 团中南勘测设计研 究院 ，湖南 长沙 4 1 0 0 1 4 ) 摘要 ：华 中电网在 “ 全国联 网、西电东送 、南北互供 ”的战略中具有重要 的枢纽作用 。通过对华 中电网调峰现状 及华中电力系统抽水蓄能电站的建设规模 、开发时机及站点布局等问题的分析 ，论证了华 中电网 2 0 2 0年抽水蓄能电 站的经济规模 ，并推荐 了适当的抽水蓄能站点及适宜 的开发时机。 关键词 ：电源结构 ；抽水蓄能；调峰分析 ；经济规模 ；华 中电网 I n s t a l l e d Ca p a c i t y An a l y s i s o f Pu m p e d - s t o r a g e P o we r S t a t i o n s i n Ce n t r a l Ch i n a P o we r S y s t e m Z ha n g Do n g ( H y d r o C h i n a Z h o n g n a n E n g i n e e r i n g C o r p o r a t i o n ， C h a n g s h a Hu n a n 4 1 0 0 1 4 ) Ab s t r a c t ： T h e Ce n t r a l Ch i n a p o we r g r i d i s r e s p o n s i b l e t h e p o we r s u p p l y o f fi v e p r o v i n c e s a n d o n e mu n i c i p a l i t y i n c e n t r a l C h i n a ， a n d h a s a g r e a t r o l e o n t h e s a f e ， s t a b l e a n d e c o n o mi c o p e r a t i o n o f n a t i o n a l p o w e r g r i d ． A ft e r t h e p o w e r p e a k r e g u l a t i o n a nd s o u r c e s t r u c t u r e a n a l y s i s ，t he s c a l e ，e c o n o my ，t i mi n g a nd s i t e l a y o u t o f p u mpe d—s t o r a g e p o we r s t a t i o n de v e l o p me nt i n C e n t r a l C h i n a i n 2 0 2 0 w a s s t u d i e d ． T h e s i t e s e l e c t i o n s a n d c o n s t r u c t i o n t i me s o f p u mp e d — s t o r a g e p o we r s t a t i o n s i n t h e a r e a a r e pr o p o s e d． Ke y W o r d s ： p o w e r s o u r c e s t r u c t u r e ； p u mp e d — s t o r a g e ； p e a k i n g a n a l y s i s ； e c o n o mi c s c a l e ； C e n t r a l C h i n a p o we r d 中圈 分类 号 ： T V7 4 3 文献 标识 码 ： A 文章 编 号 ： 0 5 5 9 — 9 3 4 2 ( 2 0 1 0) 0 7 — 0 0 0 6 — 0 3 华 中 电 网 位 于 我 国 中东 部 地 区 ，覆 盖 河 南 、 湖 北 、湖 南 、江 西 、 四 川 I和 重 庆 6省( 市 ) ， 位 于 全 国 电 网 的 中 心 。在“ 全 国联 网 ，西 电 东 送 、南 北 互 供 ” 的 大 格 局 中 具 有 重 要 的 枢 纽 地 位 。华 中 电 网 作 为 国 家 电 网 的 重 要 组 成 部 分 ， 其 安 全 稳 定 水 平 的 提 高 ， 对 保 障 国 家 电 网 安 全 、稳 定 、经 济 运 行 具 有 重 要 意 义 。 “ 网 厂 分 开 ” 改 革 完 成 以 后 ， 电 网 经 营 企 业 承 担 着 优 化 配 置 能 源 资 源 和 保 障 电 网 安 全 运 行 的 重 大 责 任 。 在 电 网 中 建 设 适 当 规 模 的 抽 水 蓄 能 电 站 ， 有 利 于 提 高 电 网 运 行 的 经 济 性 、灵 活 性 和 应 对 突 发 事故 的能 力 。保 障电 网安 全⋯。本 文通过 对华 中电 网 调 峰 现 状 及 华 中 电力 系 统 抽 水 蓄 能 电 站 的建 设 规 模 、 开发时 机及 站点 布局 等 的分 析 ，推荐 适 当 的抽 水 蓄 能 站 点 ，并 论 证 华 中 电 网 2 0 2 0年 抽 水 蓄 能 电 站 的 经 济 规 模 。 1 华中地区抽水蓄能电站概况 华 中 电 网 包 括 的 6省( 市 ) ， 除 四川 省 由于 水 电 众 多 ，尚 未 开 展 抽 水 蓄 能 选 点 规 划 工 作 外 ，其 余 各 省 均 开 展 过 不 同 工 作 深 度 的选 点 规 划 丁 作 。 圈W a t e r P o w e r V o 1 ． 3 6 ． N o ．7 华 中 地 区 抽 水 蓄 能 站 址 资 源 较 为 丰 富 ，且 建 设 条 件 优 越 的 站 址 较 多 。 目前 已建 抽 水 蓄 能 电 站 主 要 有河南 回龙抽 水 蓄能 电站 ，装机 2 ~ 6 0 MW；湖北天 堂抽水 蓄能 电站 ，装机 2 x 3 5 Mw。在建抽 水 蓄能 电 站 主 要 有 河 南 宝 泉 抽 水 蓄 能 电 站 ，装 机 4 x 3 0 0 MW ； 湖 北 白莲 河 抽 水 蓄 能 电 站 ，装 机 4 x 3 0 0 MW ；湖 南 黑 糜 峰 抽 水 蓄 能 电 站 ．装 机 4 x 3 0 0 MW 。 2 华中电网电源结构和调峰现状分析 目前 华 中 东 部 电 网 通 过 3 回_+ 5 0 0 k V 直 流 线 路 与 华 东 电 网 相 联 ， 以 1回 ~ 5 0 0 k V 直 流 线 路 与 南 方 电 网相 联 ，以 1回 5 0 0 k V 交 流 线 路 与 华 北 电 网相 联 ．通过 1回 3 3 0 k V交流 线路 以直 流背靠 背方式 与 西 北 联 网 ，湖 北 一 重 庆 通 过 4回 5 0 0 k V交 流 线 路 相 联 _ l l 2 0 0 8年 底 ． 华 中 东 部 4 省 全 口 径 装 机 容 量 1 2 6 9 1 ． 0 8万 k W ， 其 中 水 电 装 机 4 6 3 5 ． 6 8万 k W 收稿 日期 ：2 0 1 0 — 0 5 — 1 7 作者简介 ：张东 ( 1 9 7 3 一 ) ，男 ，吉林四平人 ，高级工程师，主要 从事水电规划 T作． 瓜 尔：干 ／J尔 坷小营 日巴衣 b T Wfi T ~ 3 ．3’ 1 "／ ( 含 三 峡 1 4 7 0万 k W) ， 占 3 6 ． 5 ％ ；火 电装机 8 0 3 4 ． 1 9万 k W ， 占 6 3 ． 3 ％ ：新 能 源 装 机 2 1 ． 2 1万 k W ， 占 0 ． 2％。 2 0 0 8年 华 中 东 部 4省 全 口径 电厂 发 电量 为 4 9 6 9 ．9 1亿 k W h ，其 中水 电发 电量 1 6 8 5 ． 1 6亿 k W h，火 电发 电量 3 2 7 9 ． 4 5亿 k W h ，新 能 源 发 电 5 -3 1亿 k W h t ” 。 随 着 人 民 生 活 水 平 的 不 断 提 高 以 及 第 三 产 业 的 发 展 ．全 网用 电结 构 发 生 显著 变 化 。用 电负 荷 峰谷 差 呈 逐 年 加 大 的趋 势 ，对 电 网 调 峰 能 力 的 要 求 越 来 越 高 。 目 前 。 华 中 电 网 主 要 依 靠 水 火 电 联 合 调 峰 。 华 中 电 网 水 电 比 重 相 对 较 大 ．但 调 节 性 能 好 的 水 电 机 组 不 多 ，而 且 水 电 综 合 利 用 任 务 较 重 ，调 峰 能 力 受 限 。 地 方 小 水 电 较 多 ， 大 多 是 径 流 式 电 站 。大 量 季 节 性 电 能 上 网 ．加 重 了 汛 期 电 网 调 峰 的 困 难 。 由 于 电 网汛 期 调 峰 困难 ，水 电弃 水 现 象 较 严 重 【1 l 。 近 几 年 来 ， 随 着 大 容 量 高 参 数 火 电 机 组 的 逐 步 投 产 ，华 中电 网火 电综 合 调 峰能 力 有 了一 定 的提 高 ，但仍 存 在 一 些 如 技 术 经 济 、 电 价 机 制 及 其 他 方 面 的 问 题 ， 火 电 实 际 调 峰 能 力 依 然 偏 低 l 1 I 。 区 外 来 电 加 重 了 电 网 汛 期 调 峰 负 担 。 目 前 ，华 中 电 网 的 区 外 来 电 主 要 是 西 部 季 节 性 水 电 ， 基 本 无 调 峰 能 力 ．2 01 5年 后 还 将 陆 续 投 入 金 沙 江 ～ 湖 南 直 流 送 电 以 及 白 鄂 直 流 送 电 ． 与 此 同 时 还 将 通 过 特 高 压 电 网 吸 收 大 量 区外 火 电 。到 2 0 2 0年 区 外 来 电 规 模 将 总 计 达 到 4 4 1 6万 k W 。 大 量 投 入 的 区 外 来 电 汛 期 基 本 没 有 调 峰 能 力 ，将 加 重 电 网 的 汛 期 调 峰 负 担 】 。 3 华中电网 2 0 2 0年抽水蓄能经济规模论证 华 中 电 网 是 否 需 要 扩 大 抽 水 蓄 能 电 站 的 建 设 规 模 ， 主 要 是 经 济 性 问 题 ， 同 时 还 应 充 分 考 虑 其 在 保 障 电 网 安 全 中 的 作 用 和 地 位 。 华 中 电 网 水 电 比 重 较 大 ， 电 网 运 行 具 有 丰 水 期 电量 充 裕 ， 枯 水 期 电 量 紧 张 且 水 电 空 闲 容 量 大 的 特 点 ，抽 水 蓄 能 电 站 如 果 只 能 减 少 弃 水 调 峰 电 量 而 不 能 替 代 火 电 装 机 容 量 ， 其 建设 是 不 经济 的 。抽水 蓄 能 电 站 的建设 规 模 应 与 其 能 够 替 代 的 火 电 装 机 容 量 相 匹 配 。 通 过 对 华 中 电 网 电力 电 量 平 衡 计 算 分 析 ，2 0 2 0年 华 中 东 部 4省 电 网 的 火 电 装 机 控 制 月 在 丰 水 期 ，新 增 一 定 规 模 的 抽 水 蓄 能 电站 有 替 代 火 电 装 机 容 量 的 作 用 。 从 布 局 上 看 ， 新 增 抽 水 蓄 能 电 站 宜 优 先 布 置 华 中 东 部 四 省 。 重 庆 电 网 是 典 型 的受 端 系 统 。 重 庆 5 0 0 k V 环 网 不 仅 是 重 庆 市 的 负 荷 中 心 ． 而 且 是 川 I电 外 送 的 主 要 受 电 电 网 和 中转 通 道 ．其 电 网 运 行 的 稳 定 性 与 可 靠 性 对 保 证 川 电 的 外 送 至 关 重 要 。但 目 前 5 0 0 k V 主 网 缺 乏 支 撑 电源 ，稳 定水 平相 对 较 低 。抽 水 蓄 能 电 站 建 成 后 ， 除 承 担 系 统 调 峰 、 填 谷 外 ，作 为 重 庆 5 0 0 k V 受 端 系 统 的 主 要 支 撑 电 源 ，对 提 高 重 庆 电 网 运 行 的 安 全 稳 定 性 和 可 靠 性 具 有 重 要 作 用 ， 有 利 于 维 持 系 统 暂 态 稳 定 ，大 大 提 高 重 庆 吸 纳 川 I电 的 能 力 。 华 中各 省( 市 )抽 水 蓄 能 经 济 规 模 分 述 如 下 ： ( 1 )河南 省 。河南 电网在 全 国电 网 中 的地位 及 电 网 内 电 源 分 布 格 局 决 定 了 其 既 是 受 电 端 又 是 送 电 端 。 汛 期 大 量 接 受 西 南 地 区 和 南 方 季 节 性 水 电 ，枯 水 期 往 华 中 南 3省f 主 要 是 湖 北 和 湖 南 两 省 1送 人 火 电 电 能 。 由 于 汛 期 送 入 河 南 的 水 电 以 季 节 性 电 能 为 主 ， 基 本 只 适 宜 在 基 荷 运 行 ， 从 而 加 重 了 河 南 电 网 夏 季 的 调 峰 负 担 。 因 此 ，在 河 南 电 网 内新 建 一 定 规 模 的 抽 水 蓄 能 电 站 。 不 但 可 替 代 一 定 规 模 的 燃 煤 火 电 。还有 利 于 系统 安 全稳 定 运 行 和汛 期 季节 性 电能 的 消 纳 利 用 。 根 据 华 中地 区 抽 水 蓄 能 电站 规 划 布 局 研 究 ．2 0 2 0年 水 平 河 南 电 网需 新 增 抽 水 蓄 能 电 站 的 经 济 规 模 为 3 0 0 0 Mw ． 按 每 座 抽 水 蓄 能 电 站 装 机 1 2 0 0 MW 容 量 考 虑 ，可 在 豫 西 南 地 区 的 天 池 、豫 南 地 区 的 五 岳 和 豫 西 地 区 的 大 鱼 沟 选 择 。 ( 2)湖北 和 湖 南 两省 。湖北 、湖南 电 网的 电源 结 构 比较 类 似 ，均 是 水 、火 电 并 重 ，但 由 于 季 调 节 及 以 下 的 电 站 占 2 ／ 3以 上 。 而 调 节 性 能 较 好 的 水 电 站 汛 期 又 承 担 了 较 重 的 防 洪 等 综 合 利 用 任 务 ， 运 行 约 束 条 件 多 ， 使 得 华 中 水 电 群 整 体 调 节 性 能 较 差 。 汛期 调峰 能 力极 为 有 限 ，枯 水 期 由于 机组 检 修 和 出 力 受 阻 ，实 际 可 用 的 调 峰 容 量 也 受 到 较 大 的 影 响 。 华 中 电网火 电机组 近 年 来尽 管 采 取各 种措 施 提 高调 峰 能 力 ，但 由 于 设 备 性 能 和 管 理 水 平 参 差 不 齐 ．整 体 调 峰 能 力 只 能 达 到 3 5 ％ 。 为 了 从 根 本 上 扭 转 华 中 电 网 调 峰 困 难 的 被 动 局 面 ．需 要 适 当 增 加 抽 水 蓄 能 电 站 的 比重 。 同 时 ，湖 北 、湖 南 受 能 源 结 构 的影 响 ． 接 受 区外 来 电 和 建 设 适 当规 模 的 核 电 站 成 为 必 然 趋 势 ，在 核 电 站 址 附 近 需 要 配 套 一 定 规 模 的 抽 水 蓄 能 电站 。因此 ，湖北 和 湖南 两 省 抽水 蓄能 电站 的布局 应在 兼顾 西 电消 纳 、与 核 电配 套 优化 运行 等 因素 的 基础 上 综合 考 虑 。根 据 华 中地 区抽水 蓄 能 电站 规划 布 局 研 究 ，2 0 2 0年 水 平 湖 北 电 网 需 新 增 抽 水 蓄 能 电 站 经 济 规 模 为 1 0 0 0 MW ， 根 据 湖 北 电 网 资 源 点 情 况 ， 可 在 咸 宁 地 区 的 城 山 和 九宫 山 两 站 点 之 间 优 选 。 2 0 2 0年 水 平 湖南 电 网需 新 增抽 水 蓄 能 电站 规模 为 1 2 0 0 MW ， 根 据 湖 南 电 网 资 源 点 情 况 ，可 在 岳 阳 地 区 的 平 江 和 益 阳 地 区 的 下 龙 潭 两 站 点 之 间 优 选 [ 2 1 。 ( 4) 江 西 省 。 江 西 电 网 位 于 华 中 电 网 末 端 ，就 地 理 位 置 而 言 ， 电 能 交 换 没 有 优 势 ，江 西 电 网 调 峰 问 题 应 立 足 于 本 网 解 决 ，建 设 抽 水 蓄 能 电 站 是 解 决 江 西 电 网 调 峰 问 题 的 有 效 措 施 。 江 西 电 网 抽 水 蓄 能 电站 的 布 局 首 先 应 考 虑 位 于 或 靠 近 峰 谷 差 大 、 有 较 大调 峰需 求 的负荷 中心 地 区 ，站 址应 具备 较 好 的建 W a t e r P o w e r V o 1 ． 3 6 ． N o ．7唧 小／J 仅吧 ‘u I u 上卜 ， 丹 设 条件 。江 西 电网负 荷 中心 主要 集 中赣北 吕九地 区 和 赣 东 北 地 区 ，赣 西 地 区 具 有 区 位 优 势 ，发 展 潜 力 也较 大 ．因此 结合 电网 主网架 布局 ，根据 华 中地 区 抽 水 蓄 能 电 站 规 划 布 局 研 究 ， 2 0 2 0年 之 前 抽 水 蓄 能 电站 布 置 在 赣 北 地 区 ，规 模 为 2 4 0 0 MW ，其 中建 设 条 件 和 前期 工 作 基 础 较 好 的 为 洪 屏 抽 水 蓄 电站 ( 一 期 1 2 0 0 MW 、二 期 2 4 0 0 MW ) [2 1 。 ( 5 ) 重 庆 市 。 近 年 来 重 庆 电力 系 统 随 着 用 电 结 构 的变化 和 电 网供 电能力 的增 加 ，用 电特 性 发生 了 显 著变化 。用 电峰 谷差 不 断加 大 ，调 峰矛 盾 日益 突 出 ，同 时 年 内 负 荷 的 不 均 衡 性 也 逐 年 加 大 ，季 节 性 用 电 特 征 日益 明 显 ， 高 峰 负 荷 呈 现 出峰 高 、持 续 时 间 短 的 特 点 。 根 据 华 中 地 区 抽 水 蓄 能 电 站 规 划 布 局 研 究 ．2 0 2 0年 水 平 重 庆 电 网 需 新 增 抽 水 蓄 能 电 站 规 模 为 6 0 0 MW 。 根 据 重 庆 电 网 资 源 点 情 况 ，建 议 蟠 龙作 为重庆市 2 0 2 0年抽 水 蓄能电站备选 站址t 2 ] 。 华 中 电 网规 划 的 部 分 待 建 抽 水 蓄 能 站 点 基 本 情 况 见 表 1 。 4 华中电网抽水蓄能电站开发时序 华 中电 网供 电 面积 约 1 3 8万 k m ，服 务人 口 3 ． 8亿 多人 ．是全 国供 电人 口最 多 的 电力 系统 ，也是 全 国 电 网 中 承 接 南 北 、连 接 东 西 的 枢 纽 电 网 。 华 中 电 网 与 西 北 、华 北 、华 东 、南 方 电 网 目前 均 有 不 同 电 压 等 级 线 路 相 联 。 随 着 全 国 大 联 网 的 逐 步 实 施 及 智 能 电网的建设 ．与其 他 电网的联 系将 更加 紧密 。因此 ， 华 中 电 网在 国家 电 网 中 处 于 举 足 轻 重 的 地 位 ，其 安 全 、稳 定 运 行 必 须 得 到 保 障 ，这 是 华 中 电 网 抽 水 蓄 能 电 站 布 局 及 开 发 时 序 选 择 时 需 考 虑 的 首 要 因 素 。 此 外 ， 各 省( 市 ) 电 网发 展 规 划 、核 电规 划 成 果 及 前 期 工 作 状 况 、抽 水 蓄 能 电 站 的 经 济 规 模 、抽 水 蓄 能资 源点建 设 条件 及前 期 工作进 展 状况 、区外 来 电 等 因 素 均 需 综 合 考 虑 、统 筹 兼 顾 。 根 据 华 中 地 区 抽 圈W a t e r P o w e r V o 1 ． 3 6 ． N o ．7 水 蓄 能 布 局 规 划 ， 拟 定 华 中 地 区 各 省( 市 ) 抽 水 蓄 能 电站开发 时序 ，推荐 2 0 1 5年考 虑新建 大幕 山 、安 化 、天 池 、洪 坪 一 期 和 蟠 龙 抽 水 蓄 能 电站 ，2 0 2 0年 考 虑 新 建 紫 云 山 、平 江 、五 岳 、 大 鱼 沟 、花 园 沟 、 宝 泉 二 期 、洪 屏 二 期 和 太 和 抽 水 蓄 能 电 站 [2 1 。 5 结语 华 中 地 区 水 电 比重 较 大 ， 而 且 近 年 随 着 火 电 机 组 的 改 造 及 新 机 组 的 投 运 ，基 本 解 决 了 华 中 电 网 的 调 峰 问题 ，但 在 运 行 方 面 却 存 在 经 济 性 问 题 ，考 虑 到 可 开 发 的 大 型 水 电 资 源 和 可 扩 机 水 电 项 目有 限 ， 与 其 他 调 峰 电 源 相 比 ，兴 建 抽 水 蓄 能 电站 比较 有 利 于 华 中 电 网 的 电 源 结 构 调 整 和 优 化 ，有 利 于 华 中 电 网 的 经 济 、安 全 稳 定 运 行 。 尽 管 华 中 电 网 可 供 选 择 的 抽 水 蓄 能 站 址 较 多 ， 但 工 程 建 设 宜 选 择 造 价 较 低 、前 期 工 作 进 展 较 深 、 靠 近 负 荷 中 心 、容 量 适 中 的 电源 点 ，且 宜 分 省 布 置 ， 通过 对华 中电 网特性 分析 ，结合各 省( 市 ) 抽水 蓄能 电 站 经 济 规 模 及 抽 水 蓄 能 资 源 点 的 基 本 情 况 ，推 荐 了各 ( 市 ) 市 抽 水 蓄 能 电 站 的 经 济 规 模 和 开 发 时序 。 由 于 影 响 抽 水 蓄 能 电 站 建 设 的 因 素 较 多 ，当 系 统 负 荷 特 性 、联 网 规 模 和 方 式 、装 机 方 案 和 供 需 情 况 等 因 素 发 生 变 化 时 ， 抽 水 蓄 能 电 站 的 建 设 空 间 会 随 之变 化 ．本 文仅通 过 对 电 网现状 及分 布 资源点 情 况 的 初 步 分 析 ，推 荐 蓄 能 电 站 的 经 济 规 模 和 开 发 时 序 ．存 在 着 一 定 的 片 面 性 。抽 水 蓄 能 电 站 布 局 规 划 研 究 应 进 行 滚 动 修 订 。 参考文献： [ 1 ] 李斯胜 ，张娜 ，吴 世东 ， 等． 西电东送与抽水蓄能电站规划布局 研究报告[ R] ． 北京 ： 水 电水利规划设计总院，2 0 0 8 ． [ 2 ] 陈振虹 ，陶亮 ，王晓矛 ．等． 华中地区抽水蓄能电站布局规划报 告『 R] ． 长沙 ： 中国水电顾问集团巾南勘测设计研究院，2 0 1 0 ． ( 责任编辑周 晓蔚 )