1、天荒坪抽水蓄能電站運營特點華東天荒坪抽水蓄能有限責任公司 馮伊平天荒坪抽水蓄能電站自2000 年全部建成投產以來，采用新型管理模式，電站各項經濟 技術指標逐年提高，針對電站在運行過程中出現的各種問題，采取了一系列有效的措施，并 取得了較好的效果。電站在華東電網擔任調峰填谷和事故備用的任務中發(fā)揮了重要作用；同 時增加了中央和地方的稅收收入，促進了地方經濟的發(fā)展；也為在華東地區(qū)建設和運行管理 大型抽水蓄能電站積累了豐富的經驗。概述天荒坪抽水蓄能電站位于浙江省安吉縣境內，直線距離至杭州57 km，至上海175 km, 至南京180 km 。以兩回 500 kV 出線 34 km 輸電線路接入華東電網

2、 500 kV 瓶窯變電所， 輸電線路短、且接近華東電網的負荷中心，地理位置十分優(yōu)越。電站安裝6臺300 MW可逆 式抽水發(fā)電機組，總裝機容量1800 MW,年發(fā)電量30.14億kwh，抽水電量（填谷電量） 41.04億kw - h，為日調節(jié)純抽水蓄能電站，設計綜合效率為0.74。電站樞紐包括上水庫、下水庫、輸水系統(tǒng)、開關站、地下廠房洞室群等部分。上水庫有 效庫容832.08萬m3，正常運行時水位日變幅28.42m,無天然徑流注入水庫，上水庫除進/ 出水口外全庫盆采用瀝青砼襯砌。下水庫有效庫容802.08萬m3，正常運行時水位日變幅 44.80m，集水面積為24.2KM2，多年平均年徑流量27

3、60萬m3。上、下水庫庫底天然高差約 590m，筑壩后形成的平均水頭約570m，最大發(fā)電毛水頭610m,上、下庫的水平距離僅1KM 左右。輸水系統(tǒng)和廠房均設在地下，輸水系統(tǒng)采用一管三機布置方式，高壓管道采用內徑 7m筋砼襯砌的58。的斜井式，無調壓井，輸水道平均長度1428m,輸水道長度與平均發(fā)電水 頭之比（距高比）L/H=2.5。地下主副廠房洞長198.7m，寬22.4m，高47.73m，中間部分為機 組段，南端為副廠房，北端為安裝場和副廠房。地面建筑物布置，因地形狹窄，山體淺層卸 荷裂隙發(fā)育，存在順坡節(jié)理，使得開挖形成的高邊坡需采用合理的工程措施進行支護處理等。 電站樞紐設計的主要特點是：

4、水頭高、變幅大、距高比小，全庫盆瀝青砼襯砌，地下工程規(guī) 模大，地面建筑物布置難等。電站工程于 1994 年 3 月主體工程正式施工， 1998 年 9 月 1#機組投入試生產。其它 5 臺機組分別于1998年12月、 1999年9月、 1999年12月、 2000 年3月和2000年12月 相繼投產。電站由華東電網公司、上海申能、江蘇國信、浙江能源、安徽皖能分別按5/12、 1/4、 1/6、 1/9、 1/18 的比例投資興建，國家批準的概算總投資 73.77 億元，實際完成投 資 62.18 億元，單位千瓦造價為3454元。電站利用世行貸款3億美元，主要用于引進蓄能 機組及其主要附屬設備。

5、電站委托華東電網公司對電站安全生產、電價方案制定、電能購銷、設備檢修、備品備 件采購和索賠以及生產經營、機構定員設置等方面進行管理。電站容量和所發(fā)電量由華東公 司統(tǒng)一調度，根據“誰投資，誰用電”的原則，綜合平衡后分配給華東三省一市電力公司。 其中上海600 MW、江蘇500 MW、浙江500 MW和安徽200 MW。電站建立了以設備管理為核心的生產管理模式。運行管理實現了“無人值班，少人值守”； 設備大小修、水工建筑物缺陷處理、變形觀測等工作采取外委或招標外包辦法，由專業(yè)的檢 修公司來承擔，公司通過合同的執(zhí)行來控制設備的檢修質量、工期及費用，最大程度地降低 生產成本，提高設備的可用率。公司引進

6、了美國MRO Software公司出品的企業(yè)資產維護管理系統(tǒng) MAXIMO 軟件，建立了以資產管理為核心，由企業(yè)管理信息系統(tǒng)、實時信息系統(tǒng)、計 算機監(jiān)控系統(tǒng)、大壩安全自動監(jiān)測系統(tǒng)等組成全方位的綜合自動化系統(tǒng)，為不斷提高設備管 理水平，增加企業(yè)經濟效益打下扎實基礎。電站運行情況電站自 1998年至 2004 年已累計發(fā)電量122.82 億千瓦時，抽水電量 152.75億千瓦時。 近三年平均年發(fā)電量為25.8億千瓦時，抽水電量為32.2 億千瓦時，平均發(fā)電利用小時數為 1433小時，綜合效率為80%。歷年發(fā)電抽水電量如圖1 所示。電量（億千瓦時）電量（億千瓦時）電站運行方式天荒坪抽水蓄能電站由華東

7、調度通信中心負責調度。電站自1998 年投產以來，典型的 運行方式是“一抽二發(fā)”，即每天早、晚二次發(fā)電頂峰，夜間抽水填谷，夏季有時采用“二 抽三發(fā)”，即根據情況下午適時安排少量機組發(fā)電一次，傍晚抽水一次。根據系統(tǒng)負荷調節(jié) 的需要，也為避免抽水對系統(tǒng)造成過大的沖擊，無論是抽水或發(fā)電，正常情況下，6 臺機組 均為隔15分鐘啟動1臺。典型日負荷曲線如圖2 所示。0801片荷負00:000:200:400:600:800:01間00:21 時0801片荷負00:000:200:400:600:800:01間00:21 時00:4100:6100:8100:0200:22圖 2 天荒坪機組典型日負荷曲線

8、鑒于上述電站的運行方式，天荒坪電站機組啟停十分頻繁，機組運行時間長。近三年 單機年平均發(fā)電啟動次數為582 次，運行小時為1541 小時，平均每次 2.65小時；單機年平 均抽水啟動次數為269 次，抽水小時為1708小時，平均每次 6.35小時；機組平均每天運行 次數為 2.33次，平均每天運行小時為8.9小時。機組起動成功率電站運行初期，由于自動化元件、SFC裝置、主軸密封等工作不良以及機組低水頭并 網困難等原因，起動成功率較低。經過不斷的改進，機組起動成功率均有明顯提高，特別是 抽水工況大有改善。近三年起動成功率每年仍略有提高，但基本趨于穩(wěn)定， 2004 年發(fā)電和 抽水開機成功率均超過了

9、 99%，達到了國家一流指標。起動成功率%1009510095908580發(fā)電抽水圖 3 天荒坪機組歷年機組起動成功率機組事故跳閘情況從歷年機組事故跳閘情況分析，主要原因是自動化元件質量不良和回路設計不合理所 致。通過對自動化元件的換型和回路的優(yōu)化，如將溫度傳感器由普通型換成鎧裝型，液位開 關由浮子式換成電容式或電導式，行程開關由機械式換成電磁式，跳閘回路增加閉鎖邏輯等 取得了良好的運行效果。次數圖 4 天荒坪機組歷年機組跳機次數機組等效可用系數近三年來天荒坪機組一般每年安排一臺機組 B 級檢修（40-50 天），其他機組各安排 C 級（15-20天）和D級（7-10天）檢修各一次，等效可用系

10、數一般在90%左右。由于上水庫 沉降原因，前三年每年對上水庫進行放空檢修，2000 年對 1-4 號機進行了投產后一年的整 改性大修，等效可用系數較低。圖 5 天荒坪機組等效可用系數電站的作用和效益電站對華東電網的作用增強華東電網調峰能力，改善火電機組運行條件華東電網目前統(tǒng)調裝機容量（截止 2003 年底）為 6995 萬千瓦。其中火電裝機容量為 5632.07萬千瓦，占80.52%，核電241.76萬千瓦，占3.46%；水電1120.97萬千瓦，占16.03%（其 中抽水蓄能 198 萬千瓦占 2.83%）,最大峰谷差 2208.5 萬千瓦,年均峰谷差 1520 萬千瓦。水 電主要集中在福建

11、，遠離華東負荷中心，受季節(jié)影響極大，調峰作用有限。而天荒坪電站地 處長三角中心部位，靠近負荷中心，調峰能力極強。電站高峰發(fā)電能力為180 萬千瓦，低谷 填谷能力為189萬千瓦，峰谷最大調峰能力可達369 萬千瓦，占2003年華東電網最大峰谷 差的 16.71%，占年均峰谷差的 24.28%，對華東電網調峰能力的影響舉足輕重。同時也改善 了電網火電機組運行的條件，減少火電機組調停次數，按天荒坪電站的調峰能力，相當減少 日 20 萬千瓦 18 臺機組的同時調停。擔當系統(tǒng)事故備用和黑啟動功能華東電網大容量機組較多，外來大容量輸電線路多，大機組跳閘或外來大容量輸電線路 跳閘的風險較大。而天荒坪電站機組

12、具有快速響應能力，由靜態(tài)到并網僅需2 分鐘，負荷增 減速度每分鐘可達 100%額定出力，大大優(yōu)越于燃煤機組熱態(tài)負荷增減每分鐘僅1-1.5%額定 出力的速度，因此，為電網頻率調節(jié)安全穩(wěn)定運行帶來了十分有利的條件和手段。當在系統(tǒng) 發(fā)生事故時，天荒坪電站可在2-3 分鐘內緊急開啟機組，并帶至滿負荷，為保持系統(tǒng)穩(wěn)定擔 當了很好的系統(tǒng)備用角色。如2001年2月10日北侖1號聯(lián)變故障3臺600MW機組跳閘，天 荒坪電站在3分鐘內緊急開機2臺；2002年2月 19日上海南橋變、揚高變故障，系統(tǒng)頻率 升至50.32HZ，天荒坪1#機緊急抽水，頻率降至50.01HZ; 2003年5月3日龍政直流跳閘， 天荒坪1

13、#、3#機出力由200MW加至300MW，6號機緊急開機帶出力300MW。由于天荒坪機組 的快速啟動，使電網頻率在短時間內迅速恢復到正常范圍內。至2 0 0 3 年底，電站共為系統(tǒng) 緊急頂事故 36 次，充分發(fā)揮了抽水蓄能機組事故備用的重要作用。天荒坪電站上庫設計有 事故備用庫容可頂替60萬千瓦事故容量3小時或30萬千瓦事故容量6小時。此外，機組還具備黑啟動的功能，當500KV電網瓦解情況下，可幫助系統(tǒng)迅速恢復電力 供應。即電站廠用電負荷由廠內備用柴油機或地區(qū)35Kv系統(tǒng)提供，允許1#機或4號機帶瓶 窯變電站零起升壓，逐步恢復系統(tǒng)供電，提高了系統(tǒng)處理事故的能力。具有對系統(tǒng)調頻和調相的作用根據華

14、東電網的要求，天荒坪電站可參與系統(tǒng)調頻運行，電站每隔4-20秒接受系統(tǒng)AGC 的負荷指令，電站通過監(jiān)控系統(tǒng)將負荷指令，按設定的優(yōu)化控制原則分配到機組，調整電站 的總出力，維持系統(tǒng)的頻率范圍。天荒坪電站作為系統(tǒng)電壓的控制點，參與系統(tǒng)電壓調節(jié)。 抽水蓄能電站有發(fā)電調相和抽水調相兩種調相方式，每種調相方式可以發(fā)有功，也可以發(fā)無 功。電站監(jiān)控系統(tǒng)按照電壓設定曲線，計算出各臺機組應發(fā)出或吸收的無功，調節(jié)天荒坪 500kV母線電壓。電站對當地經濟發(fā)展的貢獻天荒坪電站項目的興建，社會效益顯著。大幅度增加了地方財政稅收，改善了地方的交 通、通訊等基礎設施，促進了地方經濟包括旅游事業(yè)的發(fā)展。建設期間，稅收總支出

15、約9 0 0 0 萬元；對外公路和電站下游滸溪河治理等等地方收益的 交通及水利項目共支出5067萬元；移交給地方的110kV供電線路及變電站設備1635萬元。 項目完成后，每年上繳各項稅、費總和約為2 2 0 0 0萬元。這不僅有力地推動了地方經濟的發(fā) 展，還擴大了當地安吉縣對外開放的程度，提高了其在社會上的知名度。企業(yè)的經濟效益根據世行后評估的工作需要，委托國電動力經濟研究中心，采用燃氣輪機電站作為天 荒坪電站替代方案，對投產后的天荒坪電站經濟情況進行了分析和評估。分析結果表明，天 荒坪電站等值貼現率經測算為26%，經濟內部收益率為20.8%，兩者均高于 12%的社會貼現 率。經過敏感性分析，本項目具有較高的抗風險能力。按2000 年的價格水平測算，財務內 部收益率為 8.58%。天荒坪電站投產初期，由于水電工程建設的特殊性，固定資產投入量與初期生產能力 不匹配，加上電價未到位，一度存在虧損現象。 2000 年國家計委批準的兩部制電價（不含 稅）正式出臺，其中容量電價470元/（千瓦年），電量電價0.264元/千瓦時,抽水電價 0.189元/千瓦時。近三年來，電站電力產品年銷售收入在15 億元左右，扣除購電