[发明专利]一种适应随机性电源的长延时中小型抽水蓄能电站

说明书

本发明涉及抽水蓄能电站技术领域，提供了一种适应随机性电源的长延时中小型抽水蓄能电站，通过对中小型抽水蓄能电站单独布置发电输水系统和抽水输水系统，形成抽水和发电彼此独立的两个系统，并将抽水系统水流量设置为大于发电系统水流量，从而实现发电时间大于抽水时间，起到了对随机性的风电和光伏发电的长延时效果。

技术领域

本发明涉及一种抽水蓄能电站技术领域，尤其是一种适应随机性电源的长延时中小型抽水蓄能电站。

背景技术

中小型抽水蓄能电站一般是指总装机容量在30万千瓦以下的抽水蓄能电站，总装机容量超过30万千瓦的称为大型抽水蓄能电站。现有大型抽水蓄能电站有以下技术特点：

1、机组普遍采用将发电机和电动机组合，水泵和水轮机组合的二机可逆式机组，机组向一个方向旋转抽水，向另一个方向旋转发电，抽水满负荷水流量同发电满负荷水流量相当，机组抽水和发电分开运行。

2、2021年全国已全容量投运的抽水蓄能电站平均综合利用小时数为2640.7小时（数据来源于水电水利规划研究总院编著的抽水蓄能产业发展报告2021），按每年运行330天计算，日综合利用小时数为8小时，全年抽水利用小时数大于发电利用小时数。

新型电力系统的特征从电源的角度来看，主要是太阳能光伏发电、风力发电的高比例接入，此类电源具有随机性、间歇性、不可控的特点，同传统煤电、核电有很大不同。发电机组尤其是风力发电出力高峰具有随机和波动性，并不是相等时长间隔性出现，比如3小时高峰出力，再3小时低谷出力。现有大型抽水蓄能电站满负荷抽水流量同满负荷发电水流量基本相当，其发电和抽水的时长是等间隔的，实际运行过程中抽水时长大于发电时长，这种运行规律同风电和光伏的随机性波动并不吻合。中小型抽水蓄能电站由于规模较小，单位投资和运营成本高于大型抽水蓄能电站，必须采用更为灵活的适应随机性电源的技术功能特征，才能形成和大型抽水蓄能电站的互补优势。

发明内容

本发明一种适应随机性电源的长延时中小型抽水蓄能电站，采用以下技术措施：

1、通过单独布置发电输水系统和抽水输水系统，形成抽水和发电彼此独立的两个系统（抽水系统和发电系统），抽水和发电可以各自独立运行。

2、将中小型抽水蓄能电站的发电系统满负荷连续发电时间设置为抽水系统满负荷抽水蓄满上水库时间的1.2-20倍（针对不同项目特征设置），因抽水系统水流量大于发电系统水流量，使中小型抽水蓄能电站的抽水能力大于发电能力，发电时长大于抽水时长，并针对不同的项目按需调整两者的比例，例如：2小时满负荷抽水，可以满负荷发电6小时；或3小时满负荷抽水，可以满负荷发电8小时等，通过以上方案，形成同随机性电源（风电、光伏发电）发电出力特征更为吻合的发电和抽水的时间比。

3、通过分开布置的抽水系统和发电输水系统，可实现发电和抽水同时进行，以实现单独发电、单独抽水，利用发电管道和抽水管道同时快速抽水，发电和抽水同时进行等多种工况，更好的捕捉风电和光伏发电的尖峰出力。

通过以上技术措施，对中小型抽水蓄能电站可实现以下效果：

1、因机组满负荷抽水流量大于满负荷发电水流量，可在低谷电价时间段进行快速抽水，显著提高中小型抽水蓄能电站的日发电小时数，使发电小时数远大于抽水小时数，例如将中小型抽水蓄能电站按照2小时满负荷抽水蓄满上水库，可连续满发6小时进行设计，每日抽水3次，每日合计6小时抽水，18个小时发电，配合电源和负荷的合适条件，可实现日发电18小时，电站综合利用小时数达到24小时，从而，实现对随机性电源的长延时的效果。

2、由于发电和输水是两套系统，可在发电同时进行抽水，以更灵活地捕捉随机的电源出力波动，避免弃风和弃光现象的发生，甚至可以做到每日24小时连续发电。

3、通过采取以上技术措施，使中小型抽水蓄能电站具备同同大型抽水蓄能电站互补性的技术特征和功能优势，以共同促进太阳能和风能的大规模使用，助力“双碳”目标的早日达成。