6.7.1.1 抽水蓄能电站的容量效益
抽水蓄能电站在电网负荷高峰时段作发电工况运行,可以替代火电机组承担高峰负荷,满足系统用电负荷容量和电量需求,节省系统火电机组建设投资及运行费用,从而产生容量效益。
抽水蓄能电站的容量效益计算方法是:在同等程度满足电力系统负荷需求的条件下,计算有、无抽水蓄能电站两个系统电源组合方案的建设投资(换算成年金)和运行费用(非燃料运行费),无抽水蓄能电站方案的年费用减去有抽水蓄能电站方案的年费用,所得差值即为抽水蓄能电站的容量效益。
6.7.1.2 抽水蓄能电站的电量转换效益
抽水蓄能电站在电网负荷低谷时作抽水工况运行,将电网低谷剩余电能转换为高峰电能,待到电网需要时转为发电工况运行,减小系统火电机组压负荷运行频度和深度,提高火电机组的运行效率,节省火电机组的燃料消耗和设备检修更新费用,目前只算节煤效益。
抽水蓄能电站的节煤效益计算方法是:进行有、无抽水蓄能电站两个电力系统电源组合方案耗煤量计算,无抽水蓄能电站电力系统电源方案耗煤量减去有抽水蓄能电站电力系统电源方案耗煤量,所得差值即为抽水蓄能电站的节煤效益。一般采用等微增率法或生产模拟法进行计算,计算内容和步骤如下。
(1)合理安排机组检修计划,确定各类机组各月可用容量。
(2)进行系统年电力电量平衡,确定各类机组承担的工作容量及备用容量。
(3)确定水电机组在典型日负荷图上的工作位置,划出火电机组承担的负荷曲线。
(4)将火电机组按单机容量及煤耗特性划分若干组,再将火电承担的总负荷合理分配给各组火电机组,计算各组火电机组各时段发电量。
(5)考虑分担的旋转备用容量和工作容量,确定各组火电机组各时段开机容量。
(6)根据各组火电机组各时段开机容量占其额定容量的百分数及煤耗特性曲线,确定各组火电机组各时段的煤耗率。
(7)根据各组火电机组各时段的发电量及煤耗率,计算各组火电机组各月典型日的耗煤量。
(8)根据系统负荷月不均衡系数计算各月耗煤量,进而求出各组火电机组年耗煤量及系统年耗煤量。
6.7.1.3 抽水蓄能电站静态效益计算实例
1.天荒坪抽水蓄能电站静态效益计算
(1)概述。在天荒坪抽水蓄能电站可行性研究阶段,为了论证天荒坪电站的经济效益,华东勘测设计研究院委托并配合水利电力部电力科学研究院进行天荒坪电站投入华东电网运行节煤效益计算,于1988年提出了《华东电力系统有关天荒坪抽水蓄能电站的生产费用及燃料消耗计算》(马鸿恩、唐纹撰稿)。以2000年水平年两种负荷水平方案、三个电源组合方案:有天荒坪电站的基本方案、替代方案1——无天荒坪电站,以8 台100MW、8台125MW 机组组成、替代方案2——无天荒坪电站,3台600MW 机组。运用从美国田纳西流域管理局(TVA)引进的随机生产模拟程序,得出各方案系统的燃料消耗及生产费用(包括燃料费用和运行维修费用)。比较各方案的系统燃料消耗即可求出天荒坪电站的节煤效益。
(2)计算方法和步骤。
1)处理负荷数据,形成某一时间区段的负荷持续曲线。
2)合理安排机组检修计划。
3)确定机组带负荷顺序,对于火电机组按平均热耗或微增热耗由小到大排序,并满足旋转备用要求。
4)按照带负荷顺序计算各机组发电量。这一步需考虑各机组的强迫停运,在负荷曲线上进行卷积和反卷积计算,不断修正等效负荷持续曲线。
5)计算发电系统的生产费用(含燃料费用和运行维修费用)及发电系统可靠性指标(电力不足概率LOLP 和电量不足期望值EENS等)。
(3)随机生产模拟程序简介。随机生产模拟程序由以下4个部分组成。
1)负荷处理程序MULTLDC。
2)负荷持续曲线拟合程序ALOADS。
3)系统数据编辑程序EDITOR。
4)生产模拟程序CUMSIM。
(4)计算成果。见表6.4。
表6.4 各方案计算成果表(www.xing528.com)
(5)结论。
1)有天荒坪抽水蓄能电站的基本方案的系统耗煤量比无天荒坪抽水蓄能电站的火电方案的系统耗煤量小,见表6.5。
2)有天荒坪抽水蓄能电站的基本方案的系统运行总费用比无天荒坪抽水蓄能电站的火电方案的系统运行总费用小,其节省费用见表6.6。
3)有天荒坪抽水蓄能电站的基本方案的系统不可供电量比无天荒坪抽水蓄能电站的火电方案的系统不可供电量小,供电可靠性大。
表6.5 耗煤量比较表
表6.6 节省总费用比较表
4)有天荒坪抽水蓄能电站的基本方案的系统电力不足概率LOLP比无天荒坪抽水蓄能电站的火电方案的系统电力不足概率LOLP小,系统可靠性大。
上述计算成果在审查会上得到与会专家认可,为天荒坪电站的前期工作以及建设项目立项起了很大的推动作用,也为统一人们对于抽水蓄能电站经济性的认识有一定的帮助。
2.十三陵抽水蓄能电站静态效益计算
(1)概述。北京勘测设计研究院、合肥工业大学土木工程系及十三陵抽水蓄能电站筹建处,曾联合对十三陵抽水蓄能电站的静态效益和动态效益进行了深入的研究和计算,现简单介绍静态效益计算如下。
(2)计算方法。
1)容量效益。在同等程度满足电力系统要求的前提下,经系统电力电量平衡,得出有、无十三陵抽水蓄能电站电力系统两个电源组合方案,计算这两个方案的基建投资及运行费用,两方案的基建投资及运行费用之差即为十三陵抽水蓄能电站的容量效益。
2)节煤效益。建立电力系统优化运行模型,分别进行有、无十三陵抽水蓄能电站电力系统两个电源组合方案各电源承担的负荷的优化分配,算出各个机组逐时出力过程,并由此计算各类火电机组的煤耗量(包括提供蓄能电站抽水电力的耗煤量)。两个电源组合方案的燃料费用之差,即为十三陵抽水蓄能电站的节煤效益。
(3)计算成果。
1)容量效益计算成果。经系统电力电量平衡得出有(设计方案)、无(替代方案)十三陵抽水蓄能电站系统两方案的电源组合,扣除相同部分后形成如下两个电源方案。
基本方案:十三陵抽水蓄能电站装机容量800MW;
替代方案:火电机组容量880MW。
由此算得十三陵抽水蓄能电站的容量效益见表6.7。
2)节煤效益计算成果。由于十三陵抽水蓄能电站的投入,改变了系统中火电机组运行方式,使原来在峰腰荷运行的机组改为基荷运行,从而达到节煤的目的。通过对有、无十三陵抽水蓄能电站系统两个方案的燃料平衡计算,得出:
有十三陵抽水蓄能电站系统年耗煤量为3563.1万t;
无十三陵抽水蓄能电站系统年煤耗量为3578.4万t。
表6.7 十三陵抽水蓄能电站容量效益计算成果表
注 折合年节省投资费用=节省电源建设投资× [A/P,I,n],其中I=12%,n=20年。
两方案年耗煤量之差为15.3万t,取标煤价格为180元/t,则十三陵抽水蓄能电站的节煤效益为2754万元/a。
静态效益合计
将容量效益和节煤效益合计得十三陵抽水蓄能电站的静态效益为22283万元/a,按装机容量计为278.5万元/kW·a。
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