大型抽水蓄能电站自动控制技术

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1、大型抽水蓄能电站自动控制技术北京中水科水电科技开发有限公司（自动化）刘晓波、张毅、赵勇飞1调研背景概述随着我国电网规模的不断扩大，电网缺少调峰调频容量和调峰手段的矛盾日益突出。从目前技术手段看，解决这一矛盾的较经济的方案就是建设一系列大型抽水蓄能电站实现调峰填谷。在当前电网向坚强智能方向发展的环境下，各大电力公司正在加快大型抽水蓄能电站建设的步伐，可以预见大型抽水蓄能电站在提高电网电能质量、保障火电站和核电站运行效率、提升电网运行的经济与可靠性方面将发挥着越来越重要的作用。从1968年，我国首次在河北省石家庄附近的岗

2、南水库安装一台由日本引进的抽[1]水蓄能机组，容量为11万MW。1996年开始陆续在西藏拉萨建成羊卓雍抽水蓄能电站，在浙江宁波建成溪口抽水蓄能电站，在安徽建成响洪甸混合式抽水蓄能电站，在北京密云建成混合式抽水蓄能电站。这些电站的容量虽小，但启停灵活，为地区[1][80][89]电网服务发挥了可观的效益。为配合大亚湾核电站和岭澳核电站而建设的广州蓄能一期工程（4×300MW）（1993年建成）、二期工程（4×300MW）（1999年建成），为两个核电站的安全运行起了重要作用，也在一定程度上缓解了广东电网缺电状况。据不完

3、全统计，至2011年底我国大陆地区已建成的抽水蓄能电站共23座，总容量15767MW，其中大型纯抽水蓄能电站16座总装机容量15390MW，在建的10座，装机容量10940MW，拟建20座，装机容量27200MW。一般工业化国家抽水蓄能装机占比约在5%-10%水平，其中日本2006年抽水蓄能装机占比已经超过10%。目前，我国抽水蓄能装机占全国总装机约为2.4%，根据统计及分析预测，全国在2015年、2020年水平年抽水蓄能装机全国总装机约为3.7%[90]和4.4%，与工业化国家抽水蓄能装机占比有一些差距。我国可利用

4、的抽水蓄能资源很多，尤其是东南沿海地区以及内地一些纯火电电网更有必要，也有条件加速发317展这一事业，优化这些地区的电源结构。我国抽水蓄能电站目前占比明显偏低，随着国内核电、大型火电机组的投建，新能源以及特高压、智能电网的迅速发展，国内抽水蓄能电站建设明显加速。目前在建规模达到约14000MW，拟建和可行性研究阶段的抽水蓄能电站规划规模分别达到15000MW和20000MW，如果以上项目顺利投产，2020年我国抽水蓄能电站总装机容量将达到约60000MW。由于历史发展的原因，我国大中型抽水蓄能电站自动控制系统基本上都

5、是随主设备一起引进国外公司的产品，制约了我国自主研发的大中型抽水蓄能电站自动化控制系统技术的进步与发展，在一定程度上形成了国外的技术垄断，不仅使电站的投资增加，其系统运行方式和功能也与我国电力系统安全运行要求存在一定差距，同时也不利于抽水蓄能电站运行维护水平的提高。近年来，国家加大了大中型抽水蓄能电站国产化的步伐，我国自主研发的大中型抽水蓄能电站计算机监控系统也从研制逐步发展到实际应用阶段。综合上述分析，可以得出这样的结论：中国社会发展需要建设更多抽水蓄能电站。由于抽水蓄能电站的复杂性，不可避免将会出现许多水利水电问

6、题，值得加大跟踪、研究力度。本专题资料来源于国家科技图书文献中心、调研得到的资料以及网上查询等。以“蓄能电站”加上“自动控制”为检索词在国家科技图书文献中心检索，查到998篇文章。为完成本专题，与北京勘测设计研究院、广州蓄能发电厂、广州惠州蓄能发电厂、广东清远蓄能电厂等单位有关技术人员进行了技术交流活动，获得部分技术资料。2本专题进行调研的原因、必要性及意义大中型抽水蓄能电站运行工况复杂，对设备各项性能指标要求高，为确保我国抽水蓄能电站控制系统关键技术与国际先进水平保持一致，促进我国自主研发的大中型抽水蓄能电站自动控

7、制系统技术水平进步，有必要开展大型抽水蓄能电站自动控制技术发展动态跟踪调研，推动我国抽水蓄能电站监控系统国产化进程的健康发展。抽水蓄能电站的机电设备具有如下特点：主机设备技术含量高、制造难度大，附属及配套设备较多，为满足电网需要，电站启停较频繁、运行工况转换多，对设318备可靠性要求高，对自动化控制系统、设备技术要求高，程序复杂。一般抽水蓄能电站水头比较高，一般在400-600米，在甩负荷情况下，转速升高和压力升高都对水工建筑物和机电设备要求很高。由于将势能转化为动能的水轮机与将机械能转化为势能的水泵为一体，同步发电

8、机与同步电动机为一体，主要机电设备的设计、制造难度较高，作为抽水蓄能的控制设备-自动控制设备设计、制造难度也很大。但目前国内制造商对大型抽水蓄能机组及其配套设备的独立设计、配套及制造刚处于起步阶段，其设备制造、成套和整体综合调试经验相对不足。[1][80][89]根据参考资料及参考资料，表2-1、表2-2、表2-3分别列出了中国国内大陆地区已建