东江水电站扩机必要性初探

1、东江水电站扩机必要性初探DOI：1 引言东江水电站位于湘江支流耒水上游的资兴市境内，大坝高 157m，水库正常蓄水位 285m，调节库容 52.5 亿 m3，是目前国内已建和在建水电工程中调节性能最好的水库之一。东江水电站下游 9km左右，已建有小东江梯级电站作为配套反调节电站，非补偿期进行反调节，补偿期与东江水电站同步运行。近年来，随着经济发展，湖南电网电源结构、用电结构及负荷特性等均发生显著变化，系统调峰需求日益突出，调峰容量需求不断加大。东江水电站现有 500MW的装机规模明显偏小，不利于充分发挥大东江水库库容大，库容系数高的特点。为有效缓解湖南电网系统调峰需求，更好发挥大东江水库调峰潜

2、力，需扩大东江水电站的装机容量。2 东江水电站扩机的必要性2.1有利于湖南电网丰枯水期季节负荷均衡当前湖南电网主要电源为常规水电和燃煤为主的火电，其中水电比重占 35.90%（截止 2014 年 10 月）。特别是湖南电网小水电众多， 2015 年湖南小水电装机约 4800MW，约占水电总装机的 45%左右；虽然装机容量 50MW以上的规模水电站有 50 个，但装机容量200MW的大型水电站仅11 个。大型水电站除三板溪、东江、江垭等三个电站为多年调节水电站外，其他大多为季调节，甚至为无调节能力径流式电站，其总体调节能力不强。小水电多为径流式电站，丰枯出力差别大，调节能力差，枯水期无水发电，丰

3、水期满发都可能无法满足洪水下泄流量要求，必须泄洪或者受主电网消纳能力限制而被迫弃水。因而造成水电在丰、枯期出力和电量相差很大，存在季节性缺电问题，枯水期电网缺电量，运行困难；丰水期缺容量，对电网的调峰能力提出考验。东江水电站目前装机 500MW，作为多年调节水电站，正在湖南电网中主要起补偿和调峰、调频作用，水库正常蓄水位 285.00m，调节库容 52.50 亿 m3，库容系数高达 1.16 ，是目前国内已建大型水电工程中调节性能最好的水库。东江水电站扩机，特别是扩建可逆式机组后可更好发挥大东江水库坝高库容大， 库容系数高的调峰能力， 一方面替代系统装机，成为系统调峰容量，承担尖高峰负荷，另一

4、方面还可以在丰大期承担填谷功能，吸纳电网小水电廉价低谷电量并转化为上游水库水量储存起来，均衡丰枯水期季节负荷，从而有效缓解湖南电网的调峰压力，改善电网火电运行工况，降低电网运行成本。与新建同等规模的燃煤火电相比，东江扩机后可降低电网火电年均调峰率 2.82%，提高火电年利用小时110h，节省电网火电标准煤耗10.66 万 t 。2.2有利于缓解湖南电网调峰压力，提高供电可靠性在主电网运行过程中，一般电网负荷呈曲线波动变化，形成峰谷，如机组出力不能跟上负荷的快速变化，电网频率将随负荷变化而反向变化，当频率超过一定区间后，不仅将影响电能质量，还可能影响电网安全稳定运行。故随着负荷增长和峰谷差的加大

5、，一般需要较多机组参与电网调频、备用。各类机组调峰特性与功能参见表1。由表 1 可见，水电与抽蓄机组的爬峰能力远优于火电机组和燃气轮机，从抽蓄机组的启动速度来看，一般2 分钟内即可由静止达到满载，适合作为电网调峰、备用容量。湖南电网内随水电装机比例较大，但如前文所述，大部分机组为季、周、日调节或径流电站，调节性能差，且常规水电资源开发殆尽，扩建大东江可逆式蓄能机组有利于湖南电网系统调峰调频及作为事故备用容量，提高电网供电质量。2.3有利于消纳区外电力输入，提高电网运行安全性按照全国能源基地的建设规划和特高压电网发展规划，“十三五”期间特高压交、直流均将落点湖南，其中酒泉-湖南 +800KV特高

6、压直流将落点长沙西南地区以长株潭地区为主；荆门 - 长沙 1000 特高压交流将落点长沙北环以北区域，兼顾长沙和岳阳地区的供电。依据湖南电网“十三五”规划及湖南电网的现有的“湘鄂联络线”的实际运行情况，预计2020 年湖南省大负荷方式丰水期将接受外区电力5500MW，丰水期接受 8500MW，在省内主电网基本潮流流向仍将维持现有“北电南送、西电东送”格局。大规模区外电力的送入虽可解决湖南一次能源较为缺乏的问题，但大容量、长距离的潮流输送对湖南电网的安全稳定运行将成为一个严重的考验。 2010 年长沙投运的黑糜峰抽水蓄能电站在吸纳区外电力送入，稳定长株潭电网发挥了重要作用。湘南电网涵盖衡阳、永州

7、、郴州三市，地处京广电气化铁路、京广高铁沿线，是湖南经济较为发达的地区之一，特别是郴州、永州两市利用境内矿产资源丰富的优势，承接粤港澳地区的产业转移，用电负荷发展较快，已成为继长株潭地区之后的第二大负荷中心。该区电源装机较少，主要靠接收外区供电来满足区域内用电负荷的高速增长，区外供电基本占全区统调最高负荷的 41%63%左右。与黑糜峰抽水蓄能电站类似，东江扩建抽水蓄能机组将对湘南电网作为第二负荷中心的受端形成有力的支撑作用，为特高压远距离、大容量潮流的安全输送创造有利条件，更有利于区外大力汛期基荷电力的输入；利用其良好的备用作用和迅捷的动态响应特性，将对湖南电网特别是湘南电网的稳定运行提供有力

8、的安全保障。同时，东江扩建可逆机组通过小方式抽水弥补发电工况耗水量，可使大东江水库长时间保持较大的蓄水量，在系统高峰负荷及电网需要时更有能力运行于较大出力的工况，给湖南电网提供有力的电源支撑，有利于保证电网的安全稳定运行。2.4 有利于合理利用现有水库资源，提高发电效益东江扩建可逆式机组后可基本维持东江水库原设计的补偿运行方式，并具有增加枯水期发电出力、改善电站年季运行状况、利于容量全年充分发挥作用；有利于现有电站资源合理利用，符合电网运行需要。经计算分析，东江扩机后，原大东江和小东江两梯级电站发电量增加0.16 亿 KW?H，电能质量进一步提高， 枯水期电量增加 1.2 亿 KW?H，枯水期

9、电量占全年比例由 64.6%提高到 72.5%。另外，根据湖南电网 2015年电力平衡计算成果，蓄能机组年发电量为 2.38 亿 KW?H，相应转换系统火电低谷和水电弃水电量 3.17 亿 KW?H。随着我国经济社会的快速发展，电网规模不断扩大，广大用户对供电服务质量的要求不断提高，但在电力体制改革后，电网企业可控直接调控的电厂容量不断减少，增加了电网调度控制的工作难度。采取各种措施保证电力系统安全，是电网企业的社会责任。东江扩建可逆蓄能机组作为湖南电网自有保安电源，由电网统一建设和运营管理，可以很大程度上保证电网运行安全，且有利于东江现有电站资源合理利用，充分发挥现有电站的多年调节库容和电网

10、系统调峰、调频、备用的作用和效益。2.5有利于保护环境，促进社会经济可持续发展首先，东江水电站扩机工程是清洁的可再生能源，符合湖南电力能源的发展方向；与新建火电机组相比，其生产过程不会引起大气污染，可减少因燃煤发电排放 CO2等导致全球气候变暖的温室气体， 总体上对环境保护是有利的。 其次，东江扩机项目系利用原有的大、小东江水库，不需要新建水库，无水库淹没和新增移民，基本上不会对周围环境产生不利影响。另外，东江扩机在优化湖南电网能源结构、实现总体节能降耗、促进社会经济协调发展、环境保护和资源节约等方面发挥着巨大作用。因此，结合湖南环境生态建设目标及一次能源和用电需求特点，东江扩机有利于环境保护，对促进社会经济可持续发展有积极作用。3 结论湖南经济正处于快速发展时期，对电力的需求和供电质量要求与日俱增，电网对调峰电源和快速启动电源需求越来越大。但