沙河抽水蓄能電站發(fā)電形勢分析

李云峰，陶曉光

（江蘇沙河抽水蓄能發(fā)電有限公司，江蘇 溧陽 213333）

1 概況

沙河抽水蓄能電站（簡稱沙河電站）是江蘇省第一座抽水蓄能電站，位于江蘇省溧陽市天目湖鎮(zhèn)境內(nèi)，距溧陽市區(qū)18 km，距南京市120 km。電站裝機(jī)容量100 MW，以一回220 kV輸電線路接入江蘇省電網(wǎng)茶亭變，承擔(dān)常州和溧陽市的調(diào)峰、填谷任務(wù)。設(shè)計(jì)年發(fā)電量1.82億kW·h，年抽水電量2.44億kW·h。電站主體工程于1998年9月開工建設(shè)，于2002年7月投產(chǎn)并網(wǎng)發(fā)電。沙河電站主機(jī)設(shè)備由原法國ALSTOM制造。經(jīng)多年檢修與改造，除調(diào)速器電氣控制柜、1號SFC系統(tǒng)仍為進(jìn)口設(shè)備外，其余主要輔助設(shè)備如調(diào)速器機(jī)械柜、勵(lì)磁系統(tǒng)、機(jī)組保護(hù)等均已進(jìn)行國產(chǎn)化改造，并與南瑞繼保合作開發(fā)了2號SFC系統(tǒng)，提高了運(yùn)行可靠性，目前全站主輔設(shè)備運(yùn)行狀況良好。

2 2003年～2021年發(fā)電形勢與電量分析

2.1 投產(chǎn)以來各年發(fā)電電量

2003年～2021年投產(chǎn)19年間，平均年發(fā)電量19 023萬kW·h。自2002年投產(chǎn)以來，2003年、2004年、2005年以及2008年的年度上網(wǎng)電量均超過了2億kW·h。上網(wǎng)電量較好的主要原因是電網(wǎng)增容速度低于同期社會用電量的發(fā)展速度，導(dǎo)致電力供應(yīng)緊張，機(jī)組發(fā)電利用小時(shí)數(shù)較高。2009年后由于電網(wǎng)冗余度逐步加大，經(jīng)濟(jì)持續(xù)走低，發(fā)電利用小時(shí)數(shù)有所下降。近幾年上網(wǎng)電量已到達(dá)一個(gè)新的穩(wěn)定點(diǎn)，年均1.9億kW·h左右。2021年由于1號機(jī)組第二次A級檢修，減少電量約1 050萬kW·h。

圖1 投產(chǎn)以來各年發(fā)電電量曲線

圖2 中國GDP年度增長率曲線

2.2 分析

下面分3個(gè)階段對沙河電站歷年電量進(jìn)行詳細(xì)分析：

（1）第1階段（2003年～2008年）

年平均發(fā)電量20 303萬kW·h，日平均發(fā)電量55.57萬kW·h。見表1所示。

表1 2003年～2008年發(fā)電量統(tǒng)計(jì)

2004年發(fā)電量為歷年最高，主要原因?yàn)楫?dāng)年社會用電量增長較快，電力緊缺，同時(shí)設(shè)備檢修時(shí)間較短。2008年在電網(wǎng)情況并不太好的情況下，上網(wǎng)電量達(dá)20 647萬kW·h，為歷年的第二好成績，主要原因?yàn)樵O(shè)備缺陷治理得當(dāng)，總體運(yùn)行狀態(tài)良好；生產(chǎn)人員工作責(zé)任心得到提高，設(shè)備巡查工作的加強(qiáng)均有效地減少了機(jī)組非正常的退備時(shí)間。

（2）第二階段（2009年～2016年）

年平均發(fā)電量18 088萬kW·h，日平均發(fā)電量49.52萬kW·h。見表2所示。

表2 2009年～2016年發(fā)電量統(tǒng)計(jì)

歷年來，發(fā)電高峰期主要集中在夏季7月、8月、9月，機(jī)組啟動(dòng)頻繁，中午、晚間抽水概率較大，電量增益明顯。2009年受金融危機(jī)影響，之后社會經(jīng)濟(jì)增長放緩，電網(wǎng)電能冗余進(jìn)一步加大，社會用電量同比有所下降，夏季開機(jī)次數(shù)減少，出現(xiàn)“旺季不旺”的情況，發(fā)電電量下降。2012年1號機(jī)組A修歷時(shí)67 d，全年機(jī)組退備時(shí)間同比增加近21 d，另外受經(jīng)濟(jì)增長減緩、區(qū)域電網(wǎng)基建工作、下水庫蓄水位上升等不利因素的影響，導(dǎo)致較大的電量損失。2013年2號機(jī)組A修，同時(shí)受電網(wǎng)潮流及運(yùn)行方式調(diào)整的影響，月度發(fā)電電量均有所減少。2014年～2016年由于電網(wǎng)冗余度逐步加大，經(jīng)濟(jì)持續(xù)低迷，特別是夏季高溫天氣期間電網(wǎng)不再需要中午抽水運(yùn)行，這幾年發(fā)電量到達(dá)一個(gè)新的穩(wěn)定點(diǎn)。

（3）第三階段（2017年～2021年）

年平均發(fā)電量18 958萬kW·h，平均日發(fā)電量51.94萬kW·h。見表3所示。

表3 2017年～2021年發(fā)電量統(tǒng)計(jì)

由于區(qū)外來電逐漸增多，光伏、風(fēng)電等新能源裝機(jī)規(guī)模不斷增加，中午時(shí)段多余電能需要吸納，故從2017年11月起，中午時(shí)段抽水已成為常態(tài)，機(jī)組啟停次數(shù)也大幅增加，2018年機(jī)組啟停次數(shù)創(chuàng)歷史紀(jì)錄，發(fā)電電量也創(chuàng)近10年新高。2020年因新冠肺炎疫情及電網(wǎng)線路潮流受限影響，省調(diào)多次臨時(shí)改變發(fā)電計(jì)劃，減少電量約350萬kW·h。2021年因1號機(jī)組A級檢修，檢修天數(shù)同比增加26 d，損失電量約1 050萬kW·h。

3“十四·五”電量預(yù)測與發(fā)電形勢分析

3.1 “十四·五”電量預(yù)測

“十四·五”期間年發(fā)電量預(yù)測見表4所示。

表4 年發(fā)電量預(yù)測

3.2 “十四·五”期間面臨的內(nèi)、外部環(huán)境

（1）外部環(huán)境

1）世界經(jīng)濟(jì)深度調(diào)整、增長乏力、復(fù)蘇曲折。中美競爭愈演愈烈，貿(mào)易戰(zhàn)不斷深化；新冠疫情席卷全球，世界經(jīng)濟(jì)不可避免加速回落，甚至可能出現(xiàn)負(fù)增長。

2）中國經(jīng)濟(jì)是世界經(jīng)濟(jì)重要組成部分，與世界各國緊密相連。雖然國內(nèi)新冠疫情得到有效控制，但外防輸入、內(nèi)地局部爆發(fā)將成為常態(tài)。中國經(jīng)濟(jì)正處于高速發(fā)展向高質(zhì)量發(fā)展轉(zhuǎn)型期，人口紅利逐漸消失，創(chuàng)新發(fā)展、綠色發(fā)展勢在必行，新冠疫外防輸入、內(nèi)地局部爆發(fā)將成為常態(tài)，中國經(jīng)濟(jì)增速將放緩。電力工業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)的重要支柱，當(dāng)前，我國電力工業(yè)的歷史使命從“用電需求與落后電力生產(chǎn)之間的矛盾”向“多元化用電需要和電力工業(yè)不平衡不充分發(fā)展矛盾”切換。

3）經(jīng)濟(jì)增速放緩，而江蘇省裝機(jī)容量在不斷增長，區(qū)外來電越來越多，機(jī)組平均利用小時(shí)逐年下降；光伏、風(fēng)電等新能源爆發(fā)式增長，發(fā)電的隨機(jī)性嚴(yán)重影響區(qū)域電網(wǎng)供需平衡，電網(wǎng)調(diào)峰難度加大；江蘇“強(qiáng)直弱交”電網(wǎng)特性愈發(fā)顯著，區(qū)域結(jié)構(gòu)性矛盾依然尖銳；新版國標(biāo)《電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定導(dǎo)則》的實(shí)施，將對電網(wǎng)安全運(yùn)行及地區(qū)供電能力影響較大。隨著雙碳目標(biāo)的提出，抽水蓄能電站發(fā)展仍有較大空間。

（2）內(nèi)部環(huán)境

1）由于電網(wǎng)調(diào)峰需求的增長，沙河電站機(jī)組頻繁啟動(dòng)已成為常態(tài)；受天目湖高位蓄水的影響，機(jī)組運(yùn)行水頭降低、效率下降，機(jī)組安全運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)加大、可靠性降低。

2）機(jī)組已運(yùn)行20年，機(jī)械設(shè)備磨損、電氣設(shè)備老化、故障多發(fā)趨勢有所顯現(xiàn)。2023年沙河電站將進(jìn)行2號機(jī)組擴(kuò)大性A級檢修工作，220 kV升壓站適時(shí)開展GIS改造，機(jī)組停運(yùn)時(shí)間長，發(fā)電量降低，營收減少，而檢修、改造費(fèi)用需求將大幅增長。

3）1號機(jī)組轉(zhuǎn)輪2021年已完成國產(chǎn)化改造，有效提升了機(jī)組效率；2號機(jī)于2023年進(jìn)行國產(chǎn)化改造，風(fēng)險(xiǎn)與機(jī)遇并存。一方面需要密切跟蹤、監(jiān)督轉(zhuǎn)輪制造全過程，按照標(biāo)準(zhǔn)驗(yàn)收，嚴(yán)格安裝工藝，科學(xué)進(jìn)行修前、修后試驗(yàn)，減少風(fēng)險(xiǎn)；另一方面，轉(zhuǎn)輪改造成功將會徹底消除目前轉(zhuǎn)輪裂紋隱患，提升機(jī)組效率與運(yùn)行穩(wěn)定性。