新型电力系统场景下抽水蓄能的应用

新型电力系统场景下抽水蓄能的应用

曹猛 ,韩亮

河北丰宁抽水蓄能有限公司  河北承德  067000

摘要：在新的时期与背景下，传统的火力发电方式急需要优化升级，才能满足社会经济的高速发展需求。随着新型能源的出现与应用，有效缓解了电网的负荷与压力，保障了供电的稳定性。然而太阳能、风能等新能源，具有着随机性、波动性等缺点，无法实现持续稳定运行，且增加了故障的发生率。因此就要探寻一种安全环保、持续稳定的新能源，保障电网的安全稳定运行。抽水蓄能具有着双向调节、快速反应、适应性强等优点，是新型电力系统的主力军，具有着广泛的发展空间，值得广泛应用在电力系统中。

关键词：新型；电力系统；抽水蓄能

引言：新型电力系统场景下抽水蓄能的应用，不仅能够保障供电的稳定性，而且能够保障电力系统的安全性，以及提高资源的利用效率。因此在未来的发展中，就需要对抽水蓄能的具体应用，展开详细深入的分析，从而加快清洁、环保电力新能源的发展步伐。

一、新型电力系统场景下抽水蓄能的应用优势

新型电力系统场景下抽水蓄能的应用优势，主要表现在：第一，保障供电稳定性。随着社会经济的高速发展，对于电力资源的需求也在不断增加。在此背景下，电网的用电负荷也在不断增加，传统的火力发电已经无法满足用户的用电需求，导致发电与用电总功率不平衡现象越演越烈。尤其是在冬夏两季，经常存在着供电不稳定等现象，严重影响着人们的生活生产。而在新型电力系统场景下抽水蓄能的应用，能够进行峰值的调节，保障电力供应的稳定性。一方面，是因为抽水蓄能具有着启动快、切换效率高、能源存储等优点；另一方面，是因为其具有着节能、环保、持续、稳定等优点。在发电、静止、抽水三种模式下，完成发电、存储、供应等需求，实现了用电峰值的调节，促使整个供电的稳定性、持续性[1]。第二，保障系统安全性。现如今，电力行业涌入了很多新型能源，如太阳能、风能、潮汐能等，有效缓解了电网的负荷压力。然而这些能源具有着不稳定性，会受到多种因素的影响。抽水蓄能具有着高效、灵活、便捷、稳定等优点，能够自动完成抽水、发电、蓄能、静止等工作，且可以快速切换。整个电站单机的容量较大，可以实现发电与用电的平衡。同时，抽水蓄能还具有事故响应、旋转备用等功能，可以保障电力系统的安全性。第三，提高资源利用率。抽水蓄能作为一种清洁能源，且技术较为成熟，综合效益较为显著，能够有效提高各项资源的利用效率。通过多年的研究与发展，我国的抽水蓄能机组启动成功率、工况转换成功率，都高达99%以上，整个运行过程安全、稳定、可靠、持续，且使用寿命较长，值得广泛应用与推广。

二、新型电力系统场景下抽水蓄能的具体应用

（一）功能

新型电力系统场景下的抽水蓄能应用功能，主要为调峰、调频、调相、储能、系统备用、黑启动。其调峰功能，是指利用电力负荷低谷时的电能，将水资源抽到水库中，且将水能转化为电能。然后在电力负荷高峰时期，再将水资源放到下水库中进行发电，实现水能向电能的转化。这样就可以将电网负荷低谷时的多余电能，转化为电网高峰时期的高价电能，从而起到电网调峰的作用。其调频功能，是指当电网频率下降至设定值时，蓄能机组会自动从水泵工况、调相工况、停机状态，转换为发电工况，并且将电网频率调整到设定值[2]。其调相功能，是指蓄能机组在发电、抽水、发电谓相、抽水调相四种工况下，均可以向电网输送无功用以提高电网电压，也可以从电网中吸收无功用以降低电网电压，实现调相作用，保障电网运行的稳定性。其储能功能，是指在抽水、发电等工况下，可以将电能储存在机组中，作为备用电源使用。其系统备用功能，是指将蓄能机组作为备用机组，进行电能的存储，且可以进行电力负荷的调整。再加上蓄能机组具有着高度灵活性和快速启动优点，可以减少电网故障的时间与次数，作为备用系统使用。其黑启动功能，是指在电力系统出现故障后，通过系统中的自动启动功能，带动无自动启动功能的机组，逐渐恢复电力系统的正常运行，满足人们的用电需求。

（二）作用

其应用作用，主要表现在：第一，满足用电需求。抽水蓄能作为紧急备用电源，机组的转换频率快速、精准，且能够实现自动化转换。同时，可以实现电能的存储与发电，即时在用电高峰期，也可以高强度运行。此外，当电力系统出现故障后，可以自动启动恢复发电机组，保障电力系统的重新运行，满足人们的用电需求。第二，促进新能源消纳。现如今，电力系统的新能源较多，但是大多存在着不稳定性，会受到多种因素的影响，故障率较高，无法保障供电的稳定性、安全性。而抽水蓄能新能源，即时在用电高峰与低谷时，进行发电与调节，且将多余的电能存储起来，可以满足不同时期的用电需求。此外，作为一种备用电源，其发电效率较高，且相对稳定与持续，可以促进新能源的消纳。

（三）提升

新型电力系统场景下的抽水蓄能应用提升，主要表现在：第一，抽水蓄能作为一种新型能源，其运行过程不仅稳定持续，而且环保安全，可以保障电力系统的安全稳定运行，有效提升电力系统的运行能力。现阶段，随着电网规模的不断扩大，电网的管控难度也在不断增加，各种安全事故的发生率较高。而抽水蓄能系统，不仅可以快速启停、自动切换，而且有着三种工况运行方式，可以满足不同情况下的使用需求，进行电能的调节与存储。当电力系统出现故障后，可以自动启动并恢复运行，减少因故障对电网带来的冲击，提升了电力系统的运行能力

[3]。第二，能够实现用电高峰与用电低谷的电网调峰，有效提升了电力系统的大容量调峰能力。主要是因为抽水蓄能系统，具有着抽水和发电双向调节能力，在用电低谷时将多余的电能存储起来，然后转化为用电高峰期的高价电能，可以有效缓解传统电网的供电负荷与压力。同时，还可以解决新能源发电的不稳定问题，提高了新能源的利用效率。其在中午和夜间的抽水发电，有效解决了太阳能、风能等发电不稳定性问题，实现了反向调峰，满足了人们的用电需求。第三，抽水蓄能的快速、自动等优点，可以有效提升电力系统的调节能力。太阳能、风能等新能源，具有着随机性、波动性等缺点，无法实现持续、稳定发电。而抽水蓄能具有着电能存储、调节等优点，可以持续发电与调节，且实现快速调节、灵活调节，实现了新能源供电的稳定持续性。第四，提升了电力系统的抗扰动能力，实现了社会、经济、生态效益的统一。无论是火力发电，还是太阳能、风能等新能源发电，都会受到机组、环境等因素影响，稳定性较差。而抽水蓄能具有着很强的抗扰动能力，可以实现持续供电与快速调节，保障电力系统的稳定、安全、持续运行。同时，可以降低整个发电成本，提高市场占用率，节约更多的资源能源，有效保护生态环境，实现了社会、经济、生态效益的统一。比如抽水蓄能够有效替代常规电源机组，进行多余电能的存储与转化，降低了机组的启停成本，提高了资源能源的利用效率，实现了真正的节能减排。

结语：综上所述，在可持续发展理念以及“碳中和”背景下，电力系统中的新能源出现与应用，是时代发展的必然趋势。而抽水蓄能作为一种新型的电力系统功能模型，具有着安全高效、稳定持续等优点，值得广泛应用在电力系统中，从而加快电力行业的转型与升级，满足人们的用电需求。

参考文献：

[1]吴燕.新型电力系统场景下抽水蓄能的应用探讨[J].电器工业,2022(06):61-64.

[2]王磊,魏敏.新型电力系统场景下抽水蓄能的应用探讨[J].水电与抽水蓄能,2021,7(06):15-16+23.

[3]陆昊. 新型电力系统中储能配置优化及综合价值测度研究[D].华北电力大学(北京),2021.