中国抽水蓄能电站发展特点(2)

中 国 抽 水 蓄 能 电 站 的 发 展 摘 要 中 国 抽 水 蓄 能 电 站 的 建 设 虽 有 40 年 的 历 史, 但 它 的 发 展 主 要 是 近 十 几 年, 本 文 回 顾 中 国 抽 水 蓄 能 电 站 发 展 情 况, 用 一 些 具 体 的 事 例 介 绍 中 国 抽 水 蓄 能 电 站 发 展 特 点 和 在 电 网 中 所 发 挥 的 作 用 由 三 部 分 组 成 :1. 容 量 增 幅 大, 发 展 速 率 高 2. 在 系 统 中 发 挥 了 重 要 作 用 3 具 有 了 较 为 成 熟 的 设 计 施 工 和 管 理 经 验 中 国 抽 水 蓄 能 电 站 建 设 已 有 近 40 年 的 历 史, 我 参 加 了 中 国 第 一 座 抽 水 蓄 能 电 站 的 建 设, 并 一 直 从 事 这 方 面 的 工 作, 现 在 有 幸 和 华 裔 教 授 学 者 协 会 (CSA) 接 触, 为 了 互 相 沟 通, 我 很 高 兴 把 中 国 抽 水 蓄 能 电 站 的 发 展, 借 CSA 的 << 学 术 展 望 >> 刊 物 作 一 介 绍 1. 容 量 增 幅 大, 发 展 速 率 高 世 界 上 第 一 座 抽 水 蓄 能 电 站 于 1882 年 诞 生 在 瑞 士 的 苏 黎 士, 至 今 已 有 一 百 二 十 五 年 的 历 史 但 世 界 上 抽 水 蓄 能 电 站 得 到 迅 速 发 展, 是 在 六 十 年 代 以 后 的 事, 也 就 是 说 从 第 一 座 抽 水 蓄 能 电 站 建 成 到 迅 速 发 展, 中 间 相 隔 了 近 80 年 中 国 抽 水 蓄 能 电 站 建 设 起 步 较 晚, 六 十 年 代 后 期 才 开 始 研 究 抽 水 蓄 能 电 站 的 开 发,1968 年 和 1973 年 先 后 在 中 国 华 北 地 区 建 成 岗 南 和 密 云 两 座 小 型 混 合 式 抽 水 蓄 能 电 站 在 近 40 年 中, 前 20 多 年 蓄 能 电 站 的 发 展 几 乎 处 于 停 顿 状 态, 九 十 年 代 初 才 开 始 有 了 新 的 发 展 至 2005 年 底, 全 国 ( 不 计 台 湾 ) 已 建 抽 水 蓄 能 电 站 总 装 机 容 量 达 到 6122MW, 年 均 增 长 率 高 于 世 界 抽 水 蓄 能 电 站 的 年 均 增 长 率, 装 机 容 量 跃 进 到 世 227

界 第 5 位, 遍 布 全 国 14 个 省 市 在 建 的 抽 水 蓄 能 电 站 装 机 约 11400MW, 预 计 至 2010 年, 这 些 电 站 都 将 建 成, 到 时 抽 水 蓄 能 电 站 的 总 装 机 可 到 17500MW 左 右 2. 在 系 统 中 发 挥 了 重 要 作 用 抽 水 蓄 能 电 站 运 行 具 有 几 大 特 性 : 它 既 是 发 电 厂, 又 是 用 户, 它 的 填 谷 作 用 是 其 它 任 何 类 型 发 电 厂 所 没 有 的 ; 它 启 动 迅 速, 运 行 灵 活 可 靠, 除 调 峰 填 谷 外, 还 适 合 承 担 调 频 调 相 事 故 备 用 等 任 务 目 前, 中 国 已 建 的 抽 水 蓄 能 电 站 在 各 自 的 电 网 中 都 发 挥 了 重 要 作 用, 使 电 网 总 体 燃 料 得 以 节 省, 降 低 了 电 网 成 本, 提 高 了 电 网 的 可 靠 性 现 举 几 个 电 站 的 运 行 情 况, 说 明 抽 水 蓄 能 电 站 在 系 统 中 的 作 用 2.1 潘 家 口 十 三 陵 抽 水 蓄 能 电 厂 它 们 所 在 的 中 国 京 津 唐 电 网 是 一 个 以 火 电 为 主 的 电 网, 电 站 在 电 网 中 的 作 用 主 要 体 现 在 调 频 调 峰 填 谷 事 故 备 用 黑 启 动 及 保 证 北 京 用 电 的 稳 定 性 和 可 靠 性 等 方 面 京 津 唐 电 网 在 没 有 抽 水 蓄 能 电 站 投 入 以 前, 电 网 主 要 依 靠 燃 煤 火 电 机 组 调 频 由 于 燃 煤 火 电 机 组 受 设 备 的 限 制, 对 电 网 频 率 的 急 剧 变 化 适 应 能 力 差 1993 年 以 前, 京 津 唐 电 网 周 波 合 格 率 在 98% 左 右 目 前 电 网 调 频 主 要 以 十 三 陵 潘 家 口 抽 水 蓄 能 电 厂 为 主 十 三 陵 抽 水 蓄 能 电 厂 投 入 运 行 后, 电 网 周 波 合 格 率 每 年 均 达 到 99.99% 以 上, 除 了 电 网 供 电 状 况 有 所 好 转 外, 抽 水 蓄 能 电 站 参 与 电 网 调 频 起 了 很 大 作 用 228

在 事 故 备 用 方 面 也 起 到 重 要 作 用, 比 较 典 型 的 例 子 如 : 1999 年 3 月, 北 京 连 续 十 多 天 出 现 大 雾 阴 雨 天 气, 使 北 京 供 电 线 路 造 成 电 网 雾 闪 线 路 闪 络 掉 闸 等 事 故 不 断 出 现, 此 时 十 三 陵 蓄 能 电 站 做 出 快 速 反 应, 开 机 48 次, 紧 急 启 动 成 功 率 100% 2.2 广 州 抽 水 蓄 能 电 站 该 电 站 是 中 国 最 大 的 抽 水 蓄 能 电 站, 装 机 2400MW, 同 样 在 系 统 中 发 挥 了 重 要 作 用 它 的 作 用 主 要 表 现 在 : 使 核 电 实 现 不 调 峰 稳 定 运 行, 广 蓄 电 站 的 调 峰 填 谷 作 用 使 香 港 中 华 电 力 公 司 无 需 多 开 两 台 66 万 kw 煤 机, 而 且 在 负 荷 低 谷 期 可 以 更 多 接 受 核 电 大 亚 湾 两 台 900MW 核 电 机 组 于 1994 年 投 入 运 行, 分 别 向 广 电 和 中 电 两 个 电 网 供 电 由 于 两 个 电 网 都 有 抽 水 蓄 能 容 量 供 调 度 使 用, 为 核 电 创 造 了 良 好 的 运 行 环 境, 使 核 电 不 作 调 峰, 实 现 稳 定 运 行 在 事 故 备 用 方 面, 广 东 电 网 内 火 电 和 核 电 机 组 单 机 容 量 都 大, 还 有 从 西 南 省 份 经 500kV 线 路 供 电, 广 东 电 网 还 与 香 港 电 网 相 联, 无 论 火 电 站 核 电 站 跳 机 或 西 电 解 列 等 事 故 均 对 电 网 安 全 影 响 巨 大, 而 蓄 能 电 站 对 防 止 电 网 事 故 扩 大, 恢 复 正 常 供 电 起 着 显 著 作 用, 广 蓄 自 投 入 运 行 以 来, 平 均 每 年 紧 急 启 动 18 次 左 右 广 蓄 还 为 电 网 作 特 殊 负 荷 运 行 由 于 抽 水 蓄 能 机 组 既 可 作 电 源 又 可 作 负 荷, 因 此 对 电 网 调 度 组 织 功 率 特 别 方 便 简 易, 电 网 中 的 核 电 机 组 煤 电 机 组 调 试 期 间 甩 负 荷 实 验 满 负 荷 振 动 实 验, 都 由 广 蓄 机 组 水 泵 运 行 作 为 负 荷, 使 核 电 煤 电 机 组 试 验 得 以 顺 利 229

进 行 2.3 天 荒 坪 抽 水 蓄 能 电 站 该 电 站 装 机 容 量 达 1800MW, 运 行 综 合 效 率 最 高 达 80.5%, 超 过 一 般 抽 水 蓄 能 电 站 4 度 换 3 度 的 指 标 电 站 自 首 台 机 组 投 产 以 来, 对 保 证 华 东 电 网 的 安 全 稳 定 运 行 发 挥 了 重 要 作 用 自 1998 年 投 产 至 2003 年 6 月 底, 已 为 电 网 应 急 调 频 或 事 故 备 用 23 次 它 还 被 电 网 指 定 为 系 统 瓦 解 时, 恢 复 电 网 的 黑 启 动 电 源 同 时, 蓄 能 电 站 也 成 为 系 统 调 试 的 重 要 工 具 天 荒 坪 抽 水 蓄 能 电 站 投 入 华 东 电 网 运 行 后, 对 保 证 华 东 电 网 的 安 全 稳 定 经 济 运 行 发 挥 了 不 可 替 代 的 作 用 2.4 溪 口 抽 水 蓄 能 电 站 电 站 装 机 容 量 虽 不 大, 但 自 1998 年 2 台 机 组 投 运 以 后, 提 供 的 削 峰 填 谷 电 量, 解 决 了 宁 波 电 网 约 40% 的 峰 谷 差 调 节 问 题 综 上 所 述, 已 建 的 抽 水 蓄 能 电 站 不 管 是 大 型 还 是 中 型, 在 实 际 运 行 中 都 很 好 地 发 挥 了 调 峰 填 谷 调 相 调 频 事 故 备 用 和 替 代 燃 煤 机 组 的 作 用, 取 得 了 良 好 的 信 誉 和 经 济 效 益 3. 具 有 了 较 为 成 熟 的 设 计 施 工 和 管 理 经 验 中 国 抽 水 蓄 能 电 站 建 设 虽 然 起 步 较 晚, 但 有 以 往 大 规 模 常 规 水 电 建 设 所 积 累 的 经 验, 加 上 近 十 几 年 来 引 进 的 国 外 先 进 技 术 和 管 理 经 验, 使 中 国 抽 水 蓄 能 电 站 有 较 高 的 起 点 尽 管 目 前 己 建 的 抽 水 蓄 能 电 站 数 目 不 多, 总 装 机 规 模 也 不 大, 但 单 个 电 站 规 模 已 居 世 界 前 列 如 : 广 州 抽 水 蓄 能 电 站, 已 是 当 今 世 界 上 装 机 规 模 最 230

大 的 抽 水 蓄 能 电 站 ; 在 建 设 速 度 方 面, 广 蓄 一 期 工 程 全 部 竣 工 仅 58 个 月, 广 蓄 二 期 十 三 陵 和 天 荒 坪 电 站 主 体 工 程 的 实 际 施 工 工 期, 与 世 界 经 济 发 达 国 家 相 比 并 不 逊 色 ; 在 单 位 千 瓦 装 机 容 量 投 资 方 面, 一 般 都 不 太 高, 而 广 蓄 电 站, 还 低 于 世 界 同 类 电 站 水 平, 其 中 广 蓄 还 远 低 于 具 有 一 定 调 峰 能 力 的 燃 煤 电 站 的 单 位 千 瓦 投 资 ; 中 国 正 在 建 设 的 西 龙 池 抽 水 蓄 能 电 站, 最 大 扬 程 达 704m, 进 入 了 世 界 上 已 投 运 的 单 级 混 流 式 抽 水 蓄 能 机 组 中 扬 程 最 高 的 先 进 水 平 ; 天 荒 坪 与 广 州 抽 水 蓄 能 电 站 单 级 可 逆 式 水 泵 水 轮 机 组 单 机 容 量 300MW, 设 计 水 头 500m 以 上, 均 为 世 界 先 进 水 平 中 国 通 过 近 10 几 年 来 建 成 的 第 一 批 抽 水 蓄 能 电 站 的 实 践, 积 累 了 设 计 施 工 和 运 行 管 理 的 经 验, 在 技 术 上 取 得 了 丰 硕 的 成 果 在 建 设 管 理 方 面 有 一 套 行 之 有 效 的 制 度 普 遍 实 行 了 以 项 目 法 人 责 任 制 为 中 心, 以 建 设 监 理 制 和 招 标 承 包 制 相 配 套 的 建 设 管 理 模 式 在 运 行 管 理 方 面 达 到 较 高 水 平 抽 水 蓄 能 电 站 可 逆 式 水 泵 水 轮 机 发 电 电 动 机 组 运 行 工 况 多 监 控 对 象 多 自 动 化 元 件 多 信 息 量 多, 计 算 机 监 控 系 统 比 常 规 水 电 站 计 算 机 监 控 系 统 复 杂, 操 作 要 求 也 比 常 规 水 电 站 高 已 建 成 的 抽 水 蓄 能 电 站 在 运 行 管 理 方 面 都 达 到 较 高 水 平, 表 现 在 :(1) 人 员 精 炼, 基 本 上 做 到 无 人 值 班 或 少 人 值 守 (2) 综 合 效 率 高, 电 站 运 行 的 平 均 综 合 效 率, 一 般 在 75% 左 右 广 蓄 平 均 达 78%, 天 荒 坪 平 均 达 79.4%, 最 高 达 231

80.6% (3) 可 用 率 和 机 组 启 动 成 功 率 均 达 先 进 水 平 抽 水 蓄 能 电 站 与 常 规 水 电 站 相 比, 除 机 组 特 殊 外, 在 水 工 建 筑 方 面 也 有 它 的 特 殊 性, 比 如 对 防 渗 的 要 求 就 特 别 严 格, 因 为 它 的 水 是 用 电 换 来 的, 同 时 机 组 吸 出 高 度 多 为 负 值, 厂 房 多 为 地 下 式 等 等, 因 此 在 设 计 和 施 工 方 面 都 有 一 定 的 难 度, 在 已 建 的 抽 水 蓄 能 电 站 中, 攻 克 了 这 些 难 关, 为 今 后 抽 水 蓄 能 电 站 的 建 设, 取 得 了 成 功 的 经 验 如 十 三 陵 电 站 上 水 库, 是 人 工 开 挖 填 筑 而 成, 库 盆 采 用 钢 筋 混 凝 土 面 板 防 护, 在 北 京 这 样 寒 冷 地 区, 这 样 大 规 模 的 钢 筋 混 凝 土 防 渗 工 程 在 中 国 是 第 一 个, 在 国 外 也 少 有 天 荒 坪 抽 水 蓄 能 电 站 的 上 库, 也 是 人 工 开 挖 填 筑 而 成, 天 荒 坪 电 站 的 防 渗 措 施 系 采 用 沥 青 混 凝 土 衬 护, 渗 漏 量 很 少 这 两 个 工 程 说 明 在 人 工 库 盆 防 渗 方 面, 中 国 已 积 累 了 一 定 的 经 验 又 如 地 下 厂 房 轻 型 支 护, 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 实 践 证 明, 中 国 在 地 下 厂 房 喷 锚 支 护 设 计 和 施 工 方 面 都 具 有 成 功 的 经 验 广 蓄 电 站 厂 房 400t 天 车 和 天 荒 坪 电 站 厂 房 500t 天 车 均 采 用 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 通 过 广 蓄 天 荒 坪 等 电 站 岩 壁 吊 车 梁 实 践, 中 国 己 完 全 掌 握 了 岩 壁 吊 车 梁 的 设 计 理 论 和 施 工 技 术 抽 水 蓄 能 电 站 的 引 水 道 有 竖 井 和 斜 井 两 种 布 置 形 式 斜 井 与 竖 232

井 相 比, 斜 井 水 道 长 度 短, 水 力 过 渡 条 件 好, 具 有 节 省 投 资 提 高 电 站 效 率 等 优 势 但 斜 井 的 施 工 难 度 较 大, 施 工 技 术 比 竖 井 复 杂 中 国 目 前 己 建 的 广 蓄 十 三 陵 天 荒 坪 等 蓄 能 电 站, 引 水 道 均 采 用 斜 井 布 置 通 过 这 些 斜 井 施 工, 己 形 成 了 较 为 成 熟 的 斜 井 安 全 快 速 施 工 成 套 技 术 结 语 近 十 几 年 来, 中 国 抽 水 蓄 能 电 站 的 迅 速 发 展, 主 要 是 由 于 中 国 国 民 经 济 的 高 速 发 展, 促 进 了 中 国 抽 水 蓄 能 电 站 的 大 发 展, 而 这 十 几 年 正 是 中 国 改 革 开 放 经 济 大 发 展 时 期 在 这 十 几 年 中 虽 然 取 得 了 很 大 成 绩, 但 在 发 展 过 程 中 还 有 不 少 问 题 有 待 进 一 步 解 决 和 提 高 鸣 谢 本 文 有 些 材 料 来 自 于 中 国 抽 水 蓄 能 电 站 专 委 会 学 术 交 流 年 会, 在 此 对 中 国 抽 水 蓄 能 电 站 专 委 会 表 示 感 谢! 供 稿 人 ; 李 例 233