臧克佳
河南国网宝泉抽水蓄能有限公司 453636
摘要：抽水蓄能电站是世界公认的运行灵活且安全可靠的调峰电源，并逐步成为电网调峰调频及平抑可再生能源负荷波动的重要组成部分。但由于抽蓄机组的多源异质特性以及其评价指标和方法各异，给综合评价抽蓄机组功率调节性能带来巨大挑战。充分调研国内外相关研究成果，对抽蓄机组功率调节性能进行分析，介绍了综合评价的评价指标、指标体系以及评价方法，探讨了抽蓄机组功率调节评价研究的发展趋势，从而为抽水蓄能工程的应用与发展提供有力支撑。
关键词：抽水蓄能；功率调节；评价方法
引言
电力能源在生产、分配、输送和使用等环节，均存在很大的波动性和不确定性。因此，储能成为电力系统不可或缺的一部分，在智能电网、可再生能源高占比系统和能源互联网等领域逐渐得到广泛应用，并成为这些领域的重要组成部分以及关键支撑技术。抽水蓄能是目前大容量电能存储的主要方式，具有调峰、填谷、调频及事故备用功能，。抽水蓄能的低吸高发功能，不仅实现了电能的有效存储，而且有效调节了电力系统生产的供应和使用，保持了三者之间的动态平衡。功率调节功能是抽水蓄能电站调峰填谷、调频、调相、事故备用等功能和在电力系统中多种作用发挥的基础。
1抽蓄机组功率调节特性分析
根据抽水蓄能机组的功率调节特性，可将机组分为定速抽蓄机组与变速抽蓄机组。由于定速抽蓄机组的转速为固定值，水泵工况的扬程与功率符合单一映射的函数关系，改变导叶开度对机组输出功率进行调节时，过程较慢，难以满足电网功率快速调节的要求。这种机组无法对电网功率的短时、瞬时波动做出响应，且无法调节、消纳电网多余功率。相较于定速抽蓄机组，变速抽蓄机组的优势在于抽水工况可进行自动频率控制、发电工况瞬时有功功率和无功功率调节，同时还有助于提高系统的稳定性，实现机电系统柔性连接，提高发电效率，控制电网负荷频率，避免可再生能源并网后出现频率大幅变化问题，提高电能质量。变速抽蓄机组合理的功率调节可以使水轮机和水泵的运行效率普遍提高 3％～10％左右，并且在抽水工况下抽蓄机组功率调节，具有调节机组人力的能力。因此，变速抽蓄机组已逐步取代定速抽蓄机组。基于此，本文主要对变速抽蓄机组的功率调节特性进行分析。
2评价指标及评价指标体系
2.1评价指标体系的建立
抽水蓄能机组能够通过抽取和释放水，实现势能和电能的相互转换，从而达到调峰填谷的目的。这种转换所产生的效益受到学者重点关注并得到了广泛的研究。国内外学者大多从静态效益和动态效益两个方面来建立评价指标体系，来衡量抽水蓄能电站在电网中的效益。其中，静态效益即调峰填谷产生的效益，分为容量效益和电量效益，即节煤效益；动态效益是指由于抽水蓄能电站启动迅速、运行灵活，在承担系统调频、调相、负荷调整和紧急事故备用任务时，满足系统“动态”运行需要而产生的经济效益。
2.2评价体系的权重
在项目评价中，确认各类指标的权重往往是影响最终评价结果的关键因素。原因在于变速抽蓄机组产生的效益分为两种，其相应的评估指标的重要程度也不尽相同，考核也需要具有侧重点。权重不仅仅是指某一因素或指标所占的百分比，更重要的是因素或指标对整体的贡献度或重要性。因此，选择合理的赋权方法是综合评价的关键。具体的赋权方法可分为主观赋权法、客观赋权法和组合赋权法三类。
主观赋权法是一种定性分析的方法，主要是根据决策者或专家的知识、经验等无法量化的信息来确定指标的权重，体现了评价者的主观偏好。
客观赋权法是一种定量分析方法，是根据指标的原始信息，运用统计的方法理论计算出的指标权重。常见的有主成分分析法、变异系数法、熵值法等。运用了客观赋权法，通过对目标间的对比强度和冲突性进行综合考虑来确定目标的权重，以对停电后机组恢复方案进行优化决策。
组合赋权法是一种将主观赋权法和客观赋权法进行组合的综合分析方法。通过实验和公式计算、专家打分求平均值的方法获得指标权重，然后采用博弈论把主观权重与客观权重整合优化为组合权重，并进行归一化处理。最后，基于 TOPSIS 法计算充电机的运行状态的贴近度，并得出最终评分。
3评价方法
3.1主观评价法
层次分析法是本世纪中期被提出来的一种系统规划方法，通过应用数学方法将决定性分析有效结合起来，统一进行优化处理而得到合理结果的一种方法。它将决策者的思维过程数学化，将人的主观判断的定性分析进行定量化，将各种评价指标之间的差异数值化，帮助决策者保持思维过程的一致性，从而为确定这些评价指标的权重提供了易于被人接受的决策数据，因此，在抽水蓄能评价中得到广泛应用。对智能水电厂调速系统硬件平台及软件系统的设计讨论，采用层次分析法，对调速系统状态监测、运行监控进行综合评价。
模糊综合评判法是进行综合评判的一种有效方法，最早是由我国学者汪培庄于 1980 年提出的。其优点是数学模型简单，容易掌握，对多因素、多层次的复杂问题评判效果比较好，是别的数学分支和模型所难以代替的方法。采用模糊综合评价方法，构建水利工程指标体系与相应评价模型，为企业进行施工质量管理提供科学有效的评价方法和思路，提高水电项目执行效率。
3.2客观评价法
灰色关联度分析法是典型的客观评价方法之一，是一种定性和定量分析相结合的综合评价方法，这种方法可以较好的解决评价指标难以准确量化和统计的问题，可以排除人为因素带来的影响，使评价结果更加客观准确。针对现有配电网的评价考量体系及管理中存在的问题，提出了一种基于灰色关联度的指标赋权方法来实现对配电网的全面效果评价，有助于提升电网改造和建设水平。
人工神经网络是工程技术手段模拟人脑神经网络的结构和功能特征的一类人工系统，整个网络的信息处理是通过神经元之间的相互作用来完成的。人工神经网络评价方法具有自适应能力，能对多指标综合评价问题给出一个客观评价，有助于弱化权重确定中的人为因素。
3.3组合评价法
各种评价方法的提出都有其特殊的背景和意义，因而会有适合自己的应用范围，主观评价法中存在权重确定存在主观性等问题，客观评价法中存在底层数据需求量过大等问题。对于具体的评价研究，方法的优劣与否没有绝对的甄别标准，单纯从方法的机理上判别方法的好坏不可行。因此，许多学者将两种甚至多种方法进行组合，对抽蓄机组的性能进行综合评价，以尽量克服单一评价方法的局限性。
结语
抽水蓄能电站是保证电网经济、安全、稳定运行的得力工具，在电网中发挥了不可替代的重要作用。功率调节是抽水蓄能电站最重要的功能之一，对抽蓄机组功率调节的综合评价将为抽水蓄能项目建设与发展提供宝贵的技术支持与科学借鉴。
参考文献
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