王桂林
杭州心康科技有限公司 浙江杭州 310012
摘要：智能电网被各国公认为是电力技术未来发展方向，我国更是将加快建设智能电网作为未来的发展之路。智能电网包括智能输电网与智能配电网两个大方向，国内外针对智能电网的研究已有不少成果，但是缺乏针对基于智能电网的抽水蓄能电站的研究。基于智能电网的抽水蓄能电站是智能电网的重要组成部分之一，研究智能配电网相关技术及其应用现状具有相当深刻的现实意义。本文针对智能配电网相关技术及其应用现状进行针对性分析，对智能电网的建设具有借鉴意义。
关键词：抽水蓄能电站；智能电网；水力发电
1.抽水蓄能电站的发展现状与作用
1.1抽水蓄能电站的发展现状
本世纪初，我国的抽水蓄能电站技术相对落后，很多电站组成设备都只能依靠当时抽水蓄能发展迅猛的欧美国家和日本。2014 年以来，随着用电量的增加，我国的抽水蓄能市场逐步崛起，国家对于抽水蓄能电站的投资也随之加大。自1968 年，我国从日本引进了第一台容量为1.1 万千瓦的抽水蓄能机组，安装在河北岗南水库[1]。至2020 年国家拟建115 座抽水蓄能电站，在建的抽水蓄能电站已然是布满我国的天南海北，东起山东，西至新疆维吾尔族自治区，共计11 个省。其中河北丰宁抽水蓄能电站为世界上总装机容量最大的抽水蓄能电站。抽水蓄能电站的分布总体与用电量保持一致。选址根据《抽水蓄能电站设计导则》多选于地势差较高地区[2]。中国抽水蓄能发电站经过探索与试验阶段、总结与提高阶段、快速发展阶段、谨慎发展阶段后[3]，根据国家数据库数据显示,我国新增抽水蓄能电站投产规模和目标规模将成倍数增长，以应对城镇化的高速发展。
1.2抽水蓄能电站的作用
作为一种特殊的水电站，抽水蓄能电站于其他常规水电站不同。按径流利用与机组构成划分为纯抽水蓄能电站、混合式抽水蓄能电站、调水式抽水蓄能电站（较少）和地下式抽水蓄能电站（较少）[4]。抽水蓄能电站的总体工作原理是：再用点高峰期时造电，在用电低谷时造能，来解决能源浪费。在用电低谷时，将过剩的电量用于驱动水泵，将造电时流入低水位水库的水抽至位于河岸上方的高水位水库储存，并用于用电高峰期的电力输出。虽然过程中会有能量消失，但是相比于其他发电方式，在用电量低谷时压荷，停机，更加环保节能。抽水蓄能电站是电力的产生者，同时又是电力用户。这一工作原理也就体现了抽水蓄能电站的作用：1. 调峰、调频。2.节能效益（数据）。3.改善水电调节性能[5]。此外，抽水蓄能电站还具有应对其他电站罢工，临时增加电力输送的作用，在抽水蓄能机组作为电网性能最优良的事故备用容量，在错综复杂的电力输送网络中，一旦有一处电站罢工，调度员经常采用开启抽水蓄电站来调动电力，这样的手段在火电机组占比较高的电网中更加有效[6]，4.配合大型机组做测试在其他电站做设备测试时提供测试环境，或提高测试性能。
2.智能电网的抽水蓄能电站智能化应用
2.1 机组相应快速性
提高抽水蓄能电厂响应速度，需要对电厂机组进行调控，广州蓄能水电厂机组可以通过调度AGC直接进行控制调节，运行时的负荷调节由温度AGC发出。智能电网通过大量的传感器对电力系统的部分设备进行实时监控，可以将相关线路的重要预警信息添加到调度AGC控制中，使调度AGC的判断更全面更智能，以此把握抽水蓄能机组加减负荷的时机。
一次调频功能影响电网在紧急情况下的响应速度，对保障电网安全运行意义重大，因此需要优化一次调频功能。蓄能水电厂七台组机的一次调频投入运行已久，根据实际测量情况及各项指标可知，一次调频负荷响应滞后时间满足一次调频的相关规定，固有转速死区和频率死区也满足一次调频的相关规定。但也存在负荷稳定时间和一次频率最大负荷调整幅度用时较长的情况，不能达到一次调频的相关规定，所以需要完善一次调频功能，为电网提供更好的服务。在蓄能水电厂中，一厂可在一分钟内带上满负荷，而二厂要5 min左右才可以带上满负荷。抽水蓄能机组启停时间的影响因素主要有两个，一是机组设备，在机组启停过程中，各种设备启停时间不一样，耗时最多的是球阀和转子升速过程。可以通过设备改进与换型提升反应速度，以此缩减启停时间，也可过更智能化和数字化的传感和变送元件缩短机组启停时间。二是控制机组启停流程的程序设计，高效合理的机组启停控制流程，可以有效缩短机组启停时间。在机组安全运行的前提下，对机组流程进行仔细研究，可进一步优化顺控程序，缩短启停时间。
2．2机组运行可靠性
建立全面的机组状态监测系统，抽水蓄能水电厂数字化是必然的发展趋势，通过现在所掌握的计算机和网络技术搜集整理机组运行数据，通过这些数据建立完整的机组状态监测系统。蓄能水电厂的生产信息系统与主变压器在线监测系统都会影响系统故障及运行状态分析，且这些系统是独立存在的。如果将这些信息整合利用，可为技术人员获取机组状态及变
化趋势提供便利，并为制定相应的检修及维护规则提供依据。另外，还可以利用这些数据建立预警系统，方便技术人员及时发现隐患并进行维修。建立完整且有效的故障诊断系统，需要大量的故障信息数据与经验丰富的技术人员。在发生故障时，检测系统根据之前的设定进行故障诊断，并自动与电子图纸连接，辅助技术人员进行故障维修。蓄能水电厂的生产状态监测系统、电子图纸系统及历史故障处理数据为建立故障诊断系统奠定了良好基础。
参考文献：
[1][王永潭. 抽水蓄能电站及水电厂智能化建设研究与实践[J]. 水电与抽水蓄能, 2019, 005(005):P.I0001-I0001.
[2] 路平. 抽水蓄能电站自动化系统智能化发展[J]. 电子技术与软件工程, 2019, 000(019):P.109-110.
[3] 蔡鹏. 抽水蓄能电站自动化系统智能化发展[J]. 产城(上半月), 2019, 000(005):P.1-1.
[4] 马保东, 刘福, 王培杰,等. 抽水蓄能电站水工数字化运维平台关键技术研究与应用[C]// 第三届智能电网会议论文集——智能用电. 2019.
[5] 葛军强, 魏春雷, 胡清娟,等. 抽水蓄能电站设备智能化关键技术及发展趋势分析[J]. 水电与抽水蓄能, 2019(4).
[6] 姜旭东, 陈蒋科. 基于智能电网的新型小区智能化系统研究分析[J]. 中国房地产业, 2019, 000(011):52,54.
王桂林 男 1982 浙江杭州 杭州心康科技有限公司 硕士 技术总监 自动化控制 智能仪器