（中国电建集团北京勘测设计研究院有限公司北京朝阳100024）
摘要：抽水蓄能电站是具有调峰填谷、调频调相和事故备用等多种功能的特殊电源，是确保电网安全、稳定、经济运行的重要保障。近年来，随着我国能源产业政策调整，抽水蓄能发展态势一路向好，但是，由于抽水蓄能电站在电网中具备的事故备用、黑启动等特殊功能定位未能被行业内外广泛了解，对抽水蓄能电站的功能认知也仅体现在发电量的多少上。2016年以来，抽水蓄能电站按照设计发电量进行考核，这种考核制度下，各抽水蓄能电站为完成发电任务，机组启动次数、发电电量、抽水电量都比往年有了很大的提升，对机组的稳定性、设备的安全性能都带来了极大的考验；同时，机组发电运行至上库死水位附近，蓄能机组失去了事故备用和事故黑启动的能力，无法体现对电网的安全保障作用。
关键词：抽水蓄能电站；紧急事故备用；设计发电能力
1、前言
抽水蓄能电站在各电网中承担调峰、填谷、调频调相和事故备用等任务，为保障电网安全稳定运行做出了极大贡献，在多次威胁电力系统安全的事故中作为紧急备用电源启动，体现了抽水蓄能在电网中“紧急火柴”的作用，是确保电网安全、稳定、经济运行的重要保障。近年来，随着我国能源产业政策调整，抽水蓄能发展态势一路向好，但是，由于抽水蓄能电站在电网中具备的事故备用、黑启动等特殊功能定位未能被行业内外广泛了解，对抽水蓄能电站的功能认知也仅体现在发电量的多少上。2016年以来，抽水蓄能电站按照设计发电量进行考核，这种考核制度下，各抽水蓄能电站为完成发电任务，机组启动次数、发电电量、抽水电量都比往年有了很大的提升，对机组的稳定性、设备的安全性能都带来了极大的考验；同时，机组发电运行至上库死水位附近，蓄能机组失去了事故备用和事故黑启动的能力，无法体现对电网的安全保障作用。
2、国外研究现状
美国电力研究院在20世纪80年代对美国24座装机容量200MW以上的蓄能电站运行情况进行了大规模的调查。结果显示各电站运行情况差别很大，年运行时间从167h~6300h不等。根据运行时间的不同，反应出蓄能电站功能定位的不同。如汤姆索克抽水蓄能电站，年运行167h，相当于每天运行不到半小时，基本处于停机状态，其作为电网的事故备用电站；大部分运行时间在2000~4000h的电站，约有一半电站参加调相运行；装机容量利用小时数超过1730h的蓄能电站，在电网中主要承担调峰填谷任务。
日本电源开发公司经营的抽水蓄能电站1989~1998年的10年间，平均每台机组年运行时间在1600~2500h；即每天1~1.4次抽水发电。机组大部分时间处于停机状态，作为事故备用。日本认为抽水蓄能电站综合效率不需太高，调峰可依靠常规水电和LNG电站，电网调度运行时，更多发挥蓄能电站的快速响应及停机备用状态成本低的优点，将抽水蓄能电站用作调频调相、负荷跟踪及事故备用。因此，日本在抽水蓄能电站设计时，上、下水库调节库容通常允许机组满载运行时间都大于6.5h，甚至达到17h。但实际运行时间都在1~2.5h之间，远小于设计值。使上、下水库调节库容不仅满足日调峰需要，更重要的是满足事故备用及周调节等需要。
3、国内蓄能电站运行情况存在问题
我国大型抽水蓄能电站投入运行已经有近20年的时间，2015年底总装机容量2151万kW，在电网中承担了调峰填谷、调频、调相、事故备用等作用，为电网安全稳定运行起到了重要的作用。根据天荒坪、桐柏、宜兴等10座抽水蓄能电站的2012年~2013年运行资料分析，不同电网运行情况差别较大。总运行时间（发电、抽水、调相）高的电站达到12979小时，低的仅324小时。10座电站折合日满负荷发电小时在0.07~2.78h，远低于4h~7h的设计发电小时。为充分发挥抽水蓄能电站发电的功能，2016年以来，蓄能电厂按照设计发电量运行。
3.1机组安全运行问题
按照设计能力发电运行以来，机组启停频繁，抽水/发电运行工况转换频繁，部分机电设备出现温度过高现象。以张河湾为例，由于目前每天发电量平均在520万度左右，机组每天利用率明显偏高，致使机组励磁系统的励磁变温度没有足够的冷却时间，励磁变单相最高温度接近110摄氏度，给励磁变的安全稳定运行带来了很大的隐患。同时由于机组运行时间较长，备用时间变短导致发电机出口电压回路的封闭母线、机组各导轴承以及发电电动机定转子温度也较往年高出15摄氏度左右，且长期维持较高温度。各电气部件温度偏高会使得电气设备的绝缘寿命有所降低，影响机组整体寿命。同时，由于运行强度增长，机组的非停及缺陷明显增加，机组检修时间亦无法保证。
3.2水工建筑物安全运行问题
2016年以来，十三陵电厂按照设计发电能力运行，为完成发电目标，机组运行频繁，水库运行周期短，库水位快速升降，变幅较大，使库岸边坡处于水位频繁变动的工作环境，目前水下库边坡出现了小范围的塌陷情况。
3.3保障电网安全方面
随着发电利用小时数增加，电站调峰填谷作用明显加强，效益显著，但由于运行频繁、满出力运行时间长，备用库容也已用来发电，电站的事故备用能力逐渐减弱，“紧急救援”能力逐渐降低，全天近10小时机组发电运行至上库死水位附近，在这种情况下，上库几乎无水可用，蓄能机组失去了事故备用和事故黑启动的能力，无法体现对电网的安全保障作用。
4、结论和建议
电网承担着重要节假日和其他国家重大政治活动的保电任务、调峰填谷任务、消纳新能源等任务。抽水蓄能电站具有双倍调峰效果，且可以在电网中承担事故备用、调频、调相、黑启动等任务。随着经济的发展和人民生活水平的提高，对供电质量要求越来越高，因此电网对抽水蓄能电站保证供电质量和可靠性的功能需求甚至比调峰填谷功能更多、更重要，一些并不缺调峰能力的电力系统，仍配置相当数量的抽水蓄能电站，就是把抽水蓄能电站当作电网运行管理、应对突发性事故的有效工具。因此，目前蓄能电站按照设计能力发电的运行方式是不合适的，违背了蓄能电站的设计原则，影响了蓄能电站自身的事故备用、黑启动等功能的发挥，无法体现蓄能电站对电网的安全保障作用。
作者简介：
张娜，女（1980.12—），河北衡水，硕士研究生学历，中国电建集团北京勘测设计研究院有限公司，从事水电规划动能设计。