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水電站與風(fēng)電補(bǔ)償運(yùn)行探討

文檔作者：吳來(lái)群王化中文檔來(lái)源： 1．中國(guó)水電顧問(wèn)集團(tuán)西北勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院 2．水電水利規(guī)劃設(shè)計(jì)總院		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2021年01月01日
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西北水電·2013年·第4期 85
文章編號(hào)：1006-2610(2013)04—0085—04
水電站與風(fēng)電補(bǔ)償運(yùn)行探討
吳來(lái)群 ，王化中
(1．中國(guó)水電顧問(wèn)集團(tuán)西北勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，西安710065；2．水電水利規(guī)劃設(shè)計(jì)總院，北京100120)
摘要：隨著風(fēng)力發(fā)電迅速發(fā)展及并網(wǎng)規(guī)模的不斷增加，對(duì)電力系統(tǒng)調(diào)峰運(yùn)行提出了新的要求。由于風(fēng)電出力波動(dòng)
性和隨機(jī)性強(qiáng)，需要常規(guī)電源與其補(bǔ)償運(yùn)行，以平抑和減緩其對(duì)電力系統(tǒng)運(yùn)行的不利影響。調(diào)節(jié)能力比較強(qiáng)的大型
水電站，既是電力系統(tǒng)的重要調(diào)峰電源，同時(shí)也可以發(fā)揮對(duì)風(fēng)電補(bǔ)償調(diào)節(jié)作用，是解決風(fēng)電消納問(wèn)題的有效措施之
一
。文章對(duì)水電站與風(fēng)電補(bǔ)償運(yùn)行進(jìn)行了初步探討，認(rèn)為水電與風(fēng)電補(bǔ)償運(yùn)行是可能的，通過(guò)適當(dāng)改變水庫(kù)調(diào)節(jié)和
電站調(diào)峰運(yùn)行方式，合理增加水電站裝機(jī)規(guī)模和調(diào)峰容量，可以促進(jìn)風(fēng)電消納，進(jìn)一步發(fā)揮水電站調(diào)峰作用和效益。
關(guān)鍵詞：水電；風(fēng)電；補(bǔ)償；運(yùn)行
中圖分類(lèi)號(hào)：TK89 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A
Study on Compensating Operation of Hydropower Station and W ind Farm
WU Lai—qun ．WANG Hua—zhong
(1．HYDROCHINA Xibei Engineering Corporation，Xi'an 710065，China；
2．China Renewable Energy Engineering Institute，Bering 100120，China)
Abstract：With rapid development and on- d scale increase of wind power，new requirement on the peak—regulating operation of the e—
lectric power system is raised．As the strong fluctuation and random feature of the wind output，the conventional power resources are required
to operate with the wind farms in a compensation way SO as to restrain and mitigate impacts on the electric system by the wind pow—
er．The large-scaled hydropower stations with high regulating capacity are the important peak-regtilating resources．Meanwhile，they play
a role of regu lating＆ compensating the wind power．This is one of effective measures for absorption of the wind power．In this paper．the
compensating operation of hydropower stations and wind farms is discussed．It considers that it is possible for hydropower stations and
wind farms to operate together in a compensation manner．Reasonable increase of the installed capacity and peak-regulating capacity can
promote the absorption of the wind power，further playing the role of the peak regulation and benefits of the hydropower stations．
Key words：hydmpower；wind power；compensating；operation
0 引 言
近年來(lái)，中國(guó)風(fēng)力發(fā)電事業(yè)迅猛發(fā)展，風(fēng)電機(jī)組
裝機(jī)容量已躍居世界第一，成為可再生能源的重要
組成部分。但由于風(fēng)力發(fā)電出力的大小完全依賴于
自然風(fēng)的大小和強(qiáng)弱，所以風(fēng)電機(jī)組的出力過(guò)程具
有明顯的間歇性、波動(dòng)性和隨機(jī)性 J。風(fēng)電主要是
收稿日期：2013-04-26
作者簡(jiǎn)介：吳來(lái)群(1979一)，男，湖北省鄖縣人，工程師，主要從
事水利動(dòng)能經(jīng)濟(jì)工作．
電量效益，在電網(wǎng)中的容量作用幾乎為零。由于存
在風(fēng)電出力變化與電力系統(tǒng)負(fù)荷變化相背離的可能
性，例如夜間風(fēng)電出力大而負(fù)荷高峰期風(fēng)電出力卻
比較小，這時(shí)就需要電力系統(tǒng)增加額外的調(diào)峰容量，
所以，風(fēng)電并網(wǎng)通常將加重電網(wǎng)調(diào)峰負(fù)擔(dān)，稱之為風(fēng)
電的“逆調(diào)峰”或“負(fù)調(diào)峰”_2 特性。為了平抑和消
減風(fēng)電出力波動(dòng)對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行的不利影響，就需要水
電、抽水蓄能等調(diào)峰能力較強(qiáng)的電源與風(fēng)電配套補(bǔ)
償運(yùn)行。從調(diào)峰角度分析，具有良好調(diào)節(jié)能力的大
中型水電站和抽水蓄能電站，能夠較好地與風(fēng)電補(bǔ)
償運(yùn)行，在風(fēng)電并網(wǎng)消納中可以發(fā)揮重要作用。

西北水電·2013年·第4期 87
(3)風(fēng)電場(chǎng)規(guī)模較小時(shí)瞬時(shí)出力變率較大，可
達(dá)3～4 min內(nèi)劇變50％ 以上。
(4)各小風(fēng)電場(chǎng)之間具有一定的互補(bǔ)性，集中
上網(wǎng)可緩解風(fēng)電出力的急劇變化，而不制約風(fēng)電上
網(wǎng)；可減少相同上網(wǎng)容量時(shí)的棄風(fēng)率，提高風(fēng)電容量
的有效率。
2 陜甘青寧電網(wǎng)水電調(diào)峰能力
陜甘青寧電網(wǎng)內(nèi)的大型調(diào)峰水電站大部分集中
在黃河上游青海和甘肅段。黃河上游青海龍羊峽至
寧夏青銅峽河段規(guī)劃了25座水電站，裝機(jī)容量合計(jì)
17 076 MW。目前已建及在建22座，裝機(jī)容量合計(jì)
14 856 MW。青海龍羊峽以上的黃河湖口至羊曲河
段初步規(guī)劃了l3座水電站，裝機(jī)容量合計(jì)9 543
MW。目前羊曲、班多、茨哈峽水電站已開(kāi)展可研，
瑪爾擋水電站已開(kāi)展預(yù)可研，上述4電站裝機(jī)容量
合計(jì)6 760 MW。黃河上游梯級(jí)水庫(kù)擁有200億m
以上的調(diào)節(jié)庫(kù)容，調(diào)節(jié)能力強(qiáng)。龍羊峽水庫(kù)為多年
調(diào)節(jié)水庫(kù)，庫(kù)容系數(shù)達(dá)97％。劉家峽水庫(kù)為年調(diào)節(jié)
水庫(kù)，庫(kù)容系數(shù)為12．6％。通過(guò)龍羊峽水庫(kù)和劉家
峽水庫(kù)的補(bǔ)償調(diào)節(jié)，黃河上游梯級(jí)水電站群聯(lián)合運(yùn)
行，可以在電網(wǎng)中承擔(dān)較多調(diào)峰任務(wù)，是陜甘青寧電
網(wǎng)的主要調(diào)峰電源基地。
陜甘青寧電網(wǎng)2020年規(guī)劃水電總裝機(jī)容量
31 150 MW，其中具有日調(diào)節(jié)以上能力，可承擔(dān)調(diào)峰
的水電站裝機(jī)合計(jì)23 377 MW，扣除基荷出力后，最
大可承擔(dān)22 459 Mw調(diào)峰容量。
3 水電與風(fēng)電補(bǔ)償運(yùn)行的可能性
在風(fēng)電大規(guī)模開(kāi)發(fā)并網(wǎng)之前，陜甘青寧電網(wǎng)調(diào)
峰容量相對(duì)富裕。水電承擔(dān)了大部分調(diào)峰容量，火
電機(jī)組平穩(wěn)運(yùn)行，提高了電網(wǎng)整體運(yùn)行效益。但隨
著風(fēng)電開(kāi)發(fā)并網(wǎng)容量不斷增加，電網(wǎng)調(diào)峰負(fù)擔(dān)不斷
加大，調(diào)峰容量供求形勢(shì)及格局將發(fā)生較大變化，承
擔(dān)系統(tǒng)調(diào)峰的水電站的運(yùn)行方式及調(diào)峰容量也需要
相應(yīng)改變。黃河上游梯級(jí)水電站群水庫(kù)調(diào)節(jié)性能
好，補(bǔ)償能力強(qiáng)，除了繼續(xù)發(fā)揮水火互濟(jì)運(yùn)行，滿足
電力系統(tǒng)負(fù)荷調(diào)峰需要外，水電還可以與風(fēng)電補(bǔ)償
運(yùn)行，發(fā)揮更大調(diào)峰作用。從水電、風(fēng)電地理位置分
布特點(diǎn)來(lái)看，黃河上游水電與甘肅酒泉風(fēng)電基地也
具有補(bǔ)償?shù)臈l件，從電力潮流分析，酒泉風(fēng)電在陜甘
青寧電網(wǎng)內(nèi)消納，需要由酒泉東送到蘭州及西安等
地，而黃河上游水電主要供電方向也是蘭州及西安
等地，所以，可以考慮將酒泉風(fēng)電先送到黃河上游，
與黃河上游水電進(jìn)行組合打捆，并經(jīng)過(guò)黃河上游梯
級(jí)水庫(kù)調(diào)節(jié)后，形成較為穩(wěn)定的電力流再向電網(wǎng)供
電，可以平抑和減緩風(fēng)電出力的波動(dòng)性和隨機(jī)性對(duì)
電力系統(tǒng)的不利影響。
4 水電與風(fēng)電補(bǔ)償運(yùn)行方式下的合理
裝機(jī)規(guī)模
水電站與風(fēng)電補(bǔ)償運(yùn)行情況下的運(yùn)行方式，與
水電原來(lái)只承擔(dān)電力系統(tǒng)原始負(fù)荷調(diào)峰的情況相比
較，水電調(diào)峰容量增加，相應(yīng)就需要擴(kuò)大水電站裝機(jī)
容量。
為了研究水電與風(fēng)電補(bǔ)償運(yùn)行方式下水電站的
合理裝機(jī)規(guī)模，按照風(fēng)電并網(wǎng)前后2種不同情況，以
黃河上游幾座大型水電站為例進(jìn)行了初步研究分
析。在黃河上游龍羊峽至青銅峽河段已建及在建的
22座水電站中，裝機(jī)容量最大的拉西瓦水電站，在
設(shè)計(jì)中已經(jīng)充分考慮了發(fā)揮其調(diào)峰作用，設(shè)計(jì)裝機(jī)
利用小時(shí)為2 430 h，暫無(wú)擴(kuò)大裝機(jī)的需要。已建的
大型水電站中，龍羊峽、李家峽、公伯峽、積石峽、劉
家峽等水電站具備擴(kuò)機(jī)條件。其余大多為低水頭徑
流式電站，本次研究暫不考慮。黃河龍羊峽以上河
段，羊曲、茨哈峽、瑪爾擋、爾多等大型水電站正在進(jìn)
行前期設(shè)計(jì)，也一并對(duì)其合理裝機(jī)規(guī)模進(jìn)行研究。
將上述9座水電站作為一組電源考慮，保證出力合
計(jì)3 905 MW，原規(guī)劃設(shè)計(jì)裝機(jī)容量合計(jì)12 390
MW 。
用未疊加扣除風(fēng)電出力的原始負(fù)荷曲線，以
2020年冬季l2月典型日負(fù)荷為例進(jìn)行電力電量平
衡分析，日電力電量平衡及水電站工作位置示意圖
見(jiàn)圖2。上述9座水電站工作容量合計(jì)11 160 MW，
時(shí)間m
圖2 日電力電量平衡及水電站工作位置示意圖
《原始負(fù)荷)
88 吳來(lái)群，王化中．水電站與風(fēng)電補(bǔ)償運(yùn)行探討
備用容量930 MW，平均裝機(jī)利用小時(shí)為3 870 h。
在原始日負(fù)荷曲線上疊加扣除風(fēng)電日出力過(guò)程后可
得出修正負(fù)荷曲線，用修正負(fù)荷曲線進(jìn)行電力電量
平衡計(jì)算，日電力電量平衡及水電站工作位置示意
圖見(jiàn)圖3。上述9座水電站工作容量增加到15 120
MW，比原始負(fù)荷情況下增加3 960 MW，如果考慮
備用容量不變，則9座水電站總裝機(jī)容量需要增加
3 960 MW，擴(kuò)大裝機(jī)后的平均裝機(jī)利用小時(shí)約為
3 000 h。
初步分析可知，為了發(fā)揮水電與風(fēng)電補(bǔ)償運(yùn)行
的作用，黃河上游大型水電站合理裝機(jī)利用小時(shí)數(shù)
宜逐步降低到3 000 h左右，部分已建水電站宜適當(dāng)
擴(kuò)大裝機(jī)。例如，劉家峽水電站建成年代較早，裝機(jī)
利用4",mr為4 630 h，裝機(jī)容量偏小，宜適當(dāng)擴(kuò)大裝
機(jī)容量，更好地發(fā)揮其調(diào)峰作用。目前結(jié)合洮河口
排沙工程，初步規(guī)劃擴(kuò)機(jī)容量300 MW。考慮到上
述電站擴(kuò)大裝機(jī)的基本條件，黃河上游水電裝機(jī)規(guī)
?？杀仍?guī)劃設(shè)計(jì)規(guī)模增加約3 000 MW。
囊
齷
《
時(shí)聞／h
圖3 日電力電量平衡及水電站工作位置示意圖
(修正負(fù)荷)
5 水電與風(fēng)電補(bǔ)償運(yùn)行效益
經(jīng)初步計(jì)算分析，水電補(bǔ)償風(fēng)電運(yùn)行方式下，黃
河上游水電調(diào)峰工作容量與原始負(fù)荷下相比可增加
約3 000 MW，相應(yīng)裝機(jī)規(guī)模也可增加3 000 MW，水
電承擔(dān)調(diào)峰容量由16 670 MW 增加到22 600 MW，
可消納風(fēng)電裝機(jī)8 250 MW，可見(jiàn)，通過(guò)增加水電調(diào)
峰容量可滿足一定規(guī)模風(fēng)電消納需要。同時(shí)，由于
水電有效容量增加，可替代同等規(guī)模煤電裝機(jī)，降低
化石能源比重，有利于節(jié)能減排目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。
6 結(jié)語(yǔ)
隨著西北地區(qū)風(fēng)電大規(guī)模發(fā)展和并網(wǎng)，對(duì)西北
電力系統(tǒng)調(diào)峰運(yùn)行提出了更高要求，以調(diào)峰為主的
黃河上游大型水電站需要考慮與風(fēng)電補(bǔ)償運(yùn)行，調(diào)
整運(yùn)行方式，承擔(dān)更大調(diào)峰任務(wù)。今后，黃河上游大
型水電站合理裝機(jī)利用小時(shí)數(shù)宜逐步降低到3 000
h左右，部分已建水電站宜適當(dāng)擴(kuò)大裝機(jī)，在促進(jìn)風(fēng)
電消納中發(fā)揮更大作用。
已建水電站擴(kuò)大裝機(jī)帶來(lái)的效益主要是在電網(wǎng)
中發(fā)揮調(diào)峰容量效益，新增電量效益很少，因此需要
研究制定合理的電價(jià)保障機(jī)制。建議研究借鑒抽水
蓄能電站容量效益評(píng)價(jià)方法，對(duì)水電站擴(kuò)機(jī)容量效
益和經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行評(píng)價(jià)，以促進(jìn)水電站擴(kuò)機(jī)項(xiàng)目的實(shí)
施，更好地發(fā)揮水電站調(diào)峰作用和效益。
參考文獻(xiàn)：
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