美国抽水蓄能电站分析.pdf

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1、2015年6月水利水电快报EWRHI第36卷第6期文章编号：1006-0081(2015)06-0010-03美国抽水蓄能电站分析[美国]V．科里塔诺夫摘要：为开发具有先进技术的精确仿真模型，以分析其提供各种电网服务的技术能力，并评估在不同的市场结构和电力系统中可再生能源不同发电水平下的服务价值，美国能源部门采用多种计算机工具(PSS@E、FESTIV、CHEERS和PLEXOS@)对系统运行及抽水蓄能电站的贡献进行了模拟。研究表明，抽水蓄能电站具有节省发电成本、为系统运行提供灵活多样的备用容量、减少火电机组的热循环和出力、

2、缓解输电阻塞，以及提高系统运行的可靠性等优势。关键词：抽水蓄能电站；研究分析；美国中图法分类号：TV743文献标志码：A由于风能、太阳能等间歇性可再生资源的不断(3)分析这些服务在不同的市场结构和可再生渗透，抽水蓄能(PSH)的作用也在发生着变化。在能源(风能和太阳能)不同发电水平下的价值；可再生能源发电和系统运行的失衡纠正中，其正从(4)提供关于PSH电站给系统带来的利益和传统的日负荷转变为可响应短期变化的更为动态的价值的全方位信息。运行。为了达到这些目标，项目组采用了多种计算机美国能源部门(DOE)最近的一项研究正在评工

3、具，包括PSS@E(工程电力系统模拟器)、FESTIV价全美先进PSH电站的作用和价值。这是由DOE(用于整合可再生能源发电的能源调度工具)、能源效率和可再生能源办公室(EERE)下属的风水CHEERS(传统的水电能源和环境系统)和PLEX—动力技术办公室负责的一个项目所资助的。该项研OS~，用以模拟系统操作及PSH电站的贡献。该项究由阿贡国家实验室牵头，参与研究的有西门子公分析意在捕捉PSH电站在不同时间尺度下的工况司、能源典范公司、美华集团及美国国家可再生能源和操作特性——从若干分之一秒钟的动态响应到生实验室(NREL)

4、。产成本的年度模拟。模拟解决了宽范围电力系统的该项研究历时2年多，于2014年年初完成，发布运行问题和时限。该技术方法主要由两部分组成：的7份报告记载了所进行的模拟及主要分析结果。先进的技术模型；精细的发电成本和电力系统仿真。研究的主要目的是：1先进的技术模型(1)开发具有先进技术的精确仿真模型，以分析其提供各种电网服务的技术能力；先进技术模型的任务集中于针对PSH先进技(2)评估在不同的市场结构和电力系统中可再术动态仿真模型的发展，如可调速度(AS)和三元装生能源不同发电水平下，这些服务的价值。置，因为这些模型在美国还没得

5、到应用。针对AS具体的研究目标为：和三元PSH技术的动态模型在项目过程中是被作(1)提高先进PSH电站模型在电力系统仿真为供应商中立模型来开发并发布的。此外，它们被模型中的代表性；加入PSS@E动态模型库，并将被提供给所有PSS@(2)量化先进PSH电站提供各种电网服务的E的用户。这些新模型可实现先进PSH机组基于技术能力；各种系统扰动的动态响应的精确建模，对于新PSH收稿日期：2015—03-13·10·[美国]V．科里塔诺夫美国抽水蓄能电站分析项目中的传输互联研究是十分必要的。再生能源发电的33％。分析采用了基于成本和市

6、场的两种方法。基于2发电成本模拟成本的方法运用于整个WI和SMUD的模拟，而基对于生产成本和收入模型，项目组首先列出了于市场的方法(作为基于投标的电力市场)则被运PSH电站对系统的贡献和服务(如下所示)。为评用于加利福尼亚州的模拟。PLEXOS生产成本模拟估PSH各种服务和贡献的作用与价值，模拟了整个针对3种情况进行：①没有任何PSH电站；②采用西部联盟(WI)、加利福尼亚州以及一个单独的平衡现有的固定速度(Fs)的PSH电站；③采用现有的机构(萨克拉门托市政公用区，SMUD)的成产成本。FS和额外AS的PsH电站。拟建的3

7、个新PSH项分析调查了PSH电站在调控和竞争两种电力市场目(鹰山、爱荷华山和天鹅湖北)被作为ASPSH的环境下的优势和价值，并针对可再生能源(RE)各种代表项目。发电水平进行。3主要研究成果PSH的服务和贡献如下：(1)惯性响应；3．1节省发电成本(2)调节器响应，频率响应，或一次调频；研究确认PSH电站可极大降低电力系统的运(3)调频，调控备用容量，或二次调频；行成本。表1总结了2022年因PSH装机容量而节(4)可提供弹性备用容量；省的系统总发电成本，结果显示，系统中可再生能源(5)可提供应急旋转备用容量；资源的渗透率越

8、高，发电成本便会越节省。(6)可提供应急非旋转备用容量；(7)可提供置换／补充备用容量；3．2能源套利(8)负荷跟踪；采用基于市场的方法对2022年的加利福尼亚(9)负荷均衡／能源套利；州系统进行了PLEXOS模拟，该方法可对基于年每(10)发电能力；小时电力的节点边际价格(LMP)的能源