[摘 要] 能源与环境问题是未来人类生存和发展面临的关键问题，随着化石能源和煤炭资源的不断减少，世界各国对能源需求量的不断增加。目前可再生的电力能源有抽水蓄能、风能、核能、太阳能、潮汐和光伏等，而在储能和智能电网运行中效率最稳定，具有调峰填谷、调频、调相、事故备用和黑启动等优良能力的只有抽水蓄能电站。而在众多能源中最有效最优地吸纳调节其它可再生资源发出的电能，并且使超高压智能电网运行更稳定只有抽水蓄能。特别是我国超高压电网的投运给现代工业带来了第三次工业革命，抽水蓄能电站的运行在超高压智能电网稳定运行显得更加重要。
[关键词] 风电 风电场 抽水蓄能 联合运行 探讨
蔡飞祥
(福建厦门抽水蓄能有限公司筹建处 福建厦门 361000)
引言
能源与环境问题是未来人类生存和发展面临的关键问题，随着化石能源和煤炭资源的不断减少，世界各国对能源需求量的不断增加。目前可再生的电力能源有抽水蓄能、风能、核能、太阳能、潮汐和光伏等，而在储能和智能电网运行中效率最稳定，具有调峰填谷、调频、调相、事故备用等优良能力的只有抽水蓄能电站。而在众多可再生能源中最有效地吸纳调节其它可再生资源发出的电能，使电力系统智能电网运行更稳定。电力系统在国民经济建设中承担着重要作用，特别是我国超高压电网的投运给现代工业带来了第三次工业革命，从而让抽水蓄能电站在超高压智能电网中也得到高度重视。抽水蓄能电站的特点对电网稳定运行、超高压远距离传送和改善生态环境中起着其它资源无法比拟的作用，特别是其调峰填谷和黑启动在智能电网运行中调节电能质量是最有效的方式。可再生风力资源发电的特性受季节变换、昼夜温差等气候变化直接影响，这一特性对电力系统稳定运行会造成冲击，其周期短、随机性、不稳定、分布不均和受气候变化影响等居多缺陷，造成在能源中风能利用率低，发出的强大电能对电力系统运行冲击提出难解之题。我国风力发电资源蕴藏量巨大，主要分布在西部和沿海地区。这些问题如果随着大量的抽水蓄能电站建设、超高压远距离输送和风能等再生资源相结合得到很好的解决。其双方的运营成本将非常可观，也将双方的特性有机地结合，使双方在电力系统运营中发挥最大的优势。
抽水蓄能电站对电力系统的影响分析
抽水蓄能电站的特性对电力系统影响不大，但对于电力系统中长期稳定会有较大的影响。若其中一台机组动作时，通过共同引水隧道耦合作用，对于其他机组的影响不能忽略。由于输送距离较长，或者引水隧洞和尾水管道的振荡频率与系统频率发生共振，容易出现与主系统间的低频振荡。这些问题如果采用简化的抽水蓄能电站模型，不能满足分析的需要，甚至产生较大的误差。
如 1 图所示，单机单管水电系统，稳态运行时在发电状态下，在 t=1s 秒时发电机机端发生三相短路，t=1.1s 时故障切除，仿真曲线如图 1-2 所示。如图 2 所示的单机单管水电系统，稳态运行时在抽水状态下，在 t=1s 秒时发电机机端发生三相短路，t=1.1s 时故障切除，仿真曲线如图 3 所示。
图 1 单机单管水电系统图
从图2和图3可以看出，水泵水轮机在发电和抽水工况下，虽然初始值有所不同，但各工况变量的变化趋势是基本对称的。从图3可以看出，在PSS/E程序当中,当抽水蓄能电站为抽水工况时,机械功率为负,管道中流量为负,即由水轮机涡轮侧流向上游流动,与发电工况下流向反向。因此抽水蓄能电站模型程序中应当对流量为负进行处理,否则无法计算。图3中水头、流量曲线中的毛刺现象,是由于曲线插值误差所引起的。
图 2 抽水蓄能电站发电工况时故障仿真曲线
图 3 抽水蓄能电站抽水工况时故障仿真曲线