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摘要：近年来，节能环保理念逐渐深入人心，推进绿色、循环、低碳发展成为电力系统面临的重要研究课题，抽水蓄能电站的绿色、节能等综合分析问题也成为人们关注的焦点。抽水蓄能电站具有调峰填谷和促进电网经济运行的作用，以一定的能源消耗为代价，实现整个系统的节能降耗、电网的安全稳定、用户供电质量的提高等效益。
关键词：抽水蓄能；节能效益
一、抽水蓄能电站的生产工艺流程与能源消耗
1生产工艺流程
抽水蓄能电站与常规电站相比具有一定的差异性，抽水蓄能电站的生产运行主要有抽水、发电等工况，工况转换较为频繁复杂。在发电的工况下将上库、引水系统中的水能通过水泵水轮机转换为机械能，带动发电机发电并经过主变、开关站形成上网电量，以此来提供电网负荷高峰期的电量；在抽水工况下将电网负荷低谷期的电量经过开关站、主变输送到电机侧后转换为机械能，通过水泵将下库中的水能通过尾水系统、厂房及饮水系统输送到上库储存待发电使用。
2能源消耗
在抽水蓄能电站的抽水和发电整个能源流程中，电站的下网电量大于上网电量，这也就表明电站整个的运行过程中存在着能源的损耗问题，其主要包括3方面：一是上水库蒸发量、渗漏量，水道水头损失、渗漏损失等水体能量损失；二是一次设备用电、直接厂用电量、生活办公用电等电能损失；三是水泵水轮机及电动发电机组的能量转换损失。通过对各环节能量损失的分析、研究，我们可以发现各环节的能量损失均存在一定的节能潜力，应综合评价其节能指标，建立相应的节能指标体系，提高电站的能效管理与节能水平。
二、节能指标体系
1综合厂用电率
抽水蓄能电站生产过程中设备设施、主变损耗、办公生活用电等电厂消耗的总电量为综合厂用电量。综合厂用电量占发电量与下网电量之和的比率即为综合厂用电率。综合厂用电率是衡量电厂自身能耗大小，电厂节能水平高低的重要指标，包括直接厂用电率、办公生活用电率和其它设备耗电率3项指标。直接厂用电率指单纯用于电厂生产的设备设施消耗的厂用电量占发电量与下网电量之和的比率；办公生活用电率指办公生活用电量占发电量与下网电量之和的比率；其他设备耗电率指主变、电抗器等其它设备耗电量占发电量与下网电量之和的比率。
2综合节能效益
抽水蓄能电站是为电网服务的，综合节能效益指标旨在体现抽水蓄能电站对于电网的节能效益。抽水蓄能电站在电网中的节能作用主要在于节煤效益上。节煤效益是指抽水蓄能电站吸收电力系统负荷低谷时间的电能，利用富余的火电容量抽水，在系统负荷高峰时段发电，担任峰荷，从而改变火电机组的运行方式，减少启停次数，提高运转效率，降低发电煤耗，给电力系统带来节煤效益。
三、抽水蓄能电站节能减排效益
1静态效益
静态效益重点从容量效益和移峰填谷效益两方面进行分析。其中，容量效益是指由抽水蓄能电站代替部分火电用作电力系统的工作和备用容量，以减少火电装机从而降低了系统的投资和运行费用；移峰填谷效益是指抽蓄投运后，其调峰作用及对火电运行条件的改善而对系统带来的节煤效益与抽水发电过程中的损耗增加两者间的差值。
①移峰填谷效益分析
抽水蓄能电站的移峰填谷作用，指抽蓄在用电负荷低谷时段将热力机组发出的超出负荷的剩余电能通过抽水转化为水位能储存起来，在用电负荷高峰期再将储存的水位能释放转化为电能用以分担热力机组的顶峰压力，简而言之就是将高峰期的负荷移放到低谷期，使火电出力能够尽量保持平稳，既减轻了高峰期火电机组的压力，也避免了低谷期火电因降出力造成的效率降低。因此移峰填谷产生的效益是双重的。移峰填谷能效分析是基于电站实际的上网电量和下网电量，即电站实际能效为上网电量与下网电量的比值。首先，通过下网电量提供的电能进行抽水，将下库水能抽到上库蓄能待发电；然后，利用上库的水能进行发电，在扣除水能损耗、能量转换损失和综合厂用电损失后，产生的电量即为上网电量。考虑到抽水蓄能电站本身有一部分的电量消耗是固定不变的，因此，当低谷期抽水蓄能电站增加发电时，其下网电量不仅仅是抽水电量，还包括一部分是一直需要消耗的电量，高峰期抽水蓄能电站发电时，其减少的系统中的高能耗电厂的发电量，也不仅仅是此时的上网电量，而是抽水蓄能电站的上网电量+原先的用电量，因此在考虑抽水蓄能电站移峰填谷效益时，抽水蓄能电站能效研究应从“动态”的角度进行考虑。
②容量效益分析
容量效益采用“等效替代法”计算，用抽水蓄能机组等效替代火电机组，容量效益为替代方案与初拟方案间投资运行费用的差额。
容量效益计算公式如下：
上述式（1）～（3）中， 为抽水蓄能机组总效益， 为抽水蓄能机组投资效益， 为抽水蓄能机组运行效益， 为抽水蓄能机组容量， 为容量替代率， 为火电机组单位（kW）投资， 为抽蓄单位（kW）投资， 为火电固定运行费率， 为抽蓄定运行费率。
其中， =（1.05～1.1），根据火电机组技术经济参数，得知装机为1000MW、600MW和300MW的单位千瓦（kW）投资分别为3800元、4000元和4400元；1000MW、600MW和300MW的固定运行费用分别为120元/kW、130元/kW和160元/kW。南方电网火电机组1000MW级、600MW级和300MW级机组的总装机容量占比分别为13.12%、50.73%和36.15%，计算得到火电机组的单位千瓦（kW）投资，即 为4118.4元； 为139.5元/kW； 取3400元/kW左右，固定运行费用ξpsfor约为其单位投资的2.4%，即 为81.6元/kW。
2动态效益分析
目前，抽水蓄能动态效益的定量评估一般采用分项求和的方法，其主要思想是将抽蓄容量按功能进行分类，各类容量分别定量化计算动态效益，再累加求和得到总的动态效益。动态效益中最主要的是事故备用效益和调频效益。事故备用动态效益是指以抽水蓄能电站的部分装机容量代替部分火电作为系统的事故备用容量，从而减少火电的规划容量或运行时的开机容量，由此带来的节省投资和煤耗的效益。事故备用效益的算法流程如图1所示。调频效益分为负荷备用效益和负荷跟踪效益。根据美国电科院Prof.A.Ferreir的研究成果，负荷备用效益与跟踪效益相当。
结语
总而言之，抽水蓄能电站节能效益综合分析系统能够有效提高抽水蓄能电站综合能效水平，提高电站的节能意识，降低厂用电量，实现上网电量的最大化。因此，必须采取有效的措施，加强抽水蓄能电站节能效益综合分析系统的构建，从而促进社会的发展。
参考文献：
[1]康正，李灿，李超.抽水蓄能电站与风电场联合调峰优化调度[J].电气应用，2015.
[6]左雪雯，李国正.新能源超级电容智能管理系统[J]，新型工业化，2015.
论文作者:刘锋1,郝辉2
论文发表刊物:《电力设备》2016年第17期
论文发表时间:2016/11/10
标签：电站论文; 效益论文; 电量论文; 火电论文; 机组论文; 节能论文; 容量论文; 《电力设备》2016年第17期论文;