[科普中國]-峰值負(fù)荷發(fā)電廠

峰值負(fù)荷(或峰值)電廠是指在公用電力系統(tǒng)中只在峰值或接近峰值需求期間運(yùn)行的發(fā)電廠，又稱峰值負(fù)荷電廠、峰值電廠、調(diào)峰電廠。由于它們只在一天的較短時間內(nèi)運(yùn)行，所以峰值負(fù)荷電廠生產(chǎn)的能量與總?cè)萘肯啾仁禽^小部分，但因其容量利用率低且使用昂貴的燃料，使得峰值電廠生產(chǎn)的電力比基本負(fù)荷電廠生產(chǎn)的電力貴。1

簡介對于一個電力系統(tǒng)來說，總是有相當(dāng)大的基本負(fù)荷量，因此，有一些電廠是按系統(tǒng)基本負(fù)荷的要求而設(shè)置的，這就是系統(tǒng)的基荷電廠；而那些配置用以在峰值負(fù)荷期間分擔(dān)基荷電廠所不能承擔(dān)的負(fù)荷的電廠，稱為峰荷電廠(它們又可以分為腰荷電廠與調(diào)峰電廠)。2

基本負(fù)荷與峰值負(fù)荷對一個電廠來說，負(fù)荷要求總是時時發(fā)生變化的，因此，一個電廠必須應(yīng)付用戶不斷變化的負(fù)荷要求。當(dāng)負(fù)荷要求增加，發(fā)電機(jī)組就要多發(fā)功率，而當(dāng)負(fù)荷要求減少時，發(fā)電機(jī)組就要減負(fù)荷運(yùn)行，甚至停運(yùn)。不過，對一個電廠來說，一般總有一個一天內(nèi)基本保持不變的負(fù)荷分量，這就是所謂基本負(fù)荷分量(基荷)。負(fù)荷中除了基本負(fù)荷之外，其它的稱峰值負(fù)荷，如圖1所示。

有時候，把基本負(fù)荷以上的部分，更進(jìn)一步劃分為腰荷與峰荷。由于負(fù)荷具有這樣的特性，這就意味著，隨著負(fù)荷的增減，個別發(fā)電機(jī)組可能投入運(yùn)行或停運(yùn)。很顯然，電廠不能按最高峰值負(fù)荷的要求來設(shè)計，否則在一年大部分時間內(nèi)，電廠內(nèi)某些發(fā)電機(jī)組將不能得到滿負(fù)荷運(yùn)行，從而就要降低利用因數(shù)，增加發(fā)電成本。

高峰負(fù)荷的延續(xù)時間一般是不長的，考慮到這一點，可以設(shè)置某些發(fā)電機(jī)組，使它們專門用來滿足這些峰值負(fù)荷短時間的需要。很顯然，為滿足這些高峰負(fù)荷而發(fā)出的電能將是非常昂貴的，因為時間它們只有很低的負(fù)荷率。 2

峰值負(fù)荷的供應(yīng)方案峰值負(fù)荷電廠可包括汽輪機(jī)、水輪機(jī)、柴油機(jī)或燃?xì)廨啓C(jī)驅(qū)動的備用發(fā)電站。水輪機(jī)組和燃?xì)廨啓C(jī)組可在幾分鐘內(nèi)升速和帶負(fù)載，而汽輪發(fā)電機(jī)從冷態(tài)起動和加負(fù)載需要幾小時，因此，需要保持發(fā)電機(jī)持續(xù)旋轉(zhuǎn)作為負(fù)載備用。一種經(jīng)濟(jì)的解決辦法是采用某種形式的蓄能，在電力系統(tǒng)輕負(fù)荷時吸收電能，而在高峰負(fù)荷時將這種電能返回電力系統(tǒng)。下面為一些可行蓄能方法的概述。3

抽水蓄能除內(nèi)陸水庫外，考慮利用海洋作為較低的水庫，以及利用深的地下洞穴作為水庫，同時將泵、水輪機(jī)和電機(jī)沉放在所需的深度處，在輕負(fù)荷時，通過抽水進(jìn)行蓄能。

壓縮空氣蓄能如有一個非常大的“壓力容器”，例如已廢的鹽礦可供利用，則可用它儲存壓縮空氣，一臺同步電機(jī)既與儲能用的壓縮機(jī)連接，又與發(fā)電用的燃?xì)廨啓C(jī)連接，從而用于蓄能和發(fā)電。

其他方法在火電廠與原子能發(fā)電站中，用熱水蓄能作為鍋爐設(shè)備的一部分是一個被確認(rèn)的既定方法；在通風(fēng)損耗可減至最小時，大飛輪儲存動能也是有效的方法；在蓄電池或超導(dǎo)電感器中儲存電能，導(dǎo)致某種形式的由直流到交流的逆變也可產(chǎn)生電能。3

峰值電廠的應(yīng)用1、電力系統(tǒng)全年負(fù)荷曲線的滿足

電力系統(tǒng)全年負(fù)荷曲線通常是由具有不同經(jīng)濟(jì)效率的電廠(汽輪發(fā)電機(jī)組)來滿足的。根據(jù)總的負(fù)荷曲線，系統(tǒng)里總的負(fù)荷應(yīng)分配到系統(tǒng)所屬的各個電廠，以便使電力系統(tǒng)作為一個整體達(dá)到最高的經(jīng)濟(jì)效率。這個目標(biāo)可以通過這樣的辦法來達(dá)到：使那些具有較低的燃料和運(yùn)行費(fèi)用的電廠在一年中較長時間運(yùn)行，而使那些燃料和運(yùn)行費(fèi)用高的電廠少工作一些時間。4

在一年大部分時間以最大可能的負(fù)荷運(yùn)行的電廠，也就是覆蓋了電負(fù)荷曲線的底部(即圖2中的基本負(fù)荷)的電廠叫基本負(fù)荷電廠；那些在一年中僅僅部分時間用來滿足尖峰負(fù)荷的電廠叫尖峰負(fù)荷電廠(調(diào)峰電廠)。除基本負(fù)荷與尖峰負(fù)荷電廠外，一個電力系統(tǒng)還可以有一些負(fù)擔(dān)中間負(fù)荷的電廠，它們叫做中間(半峰值)負(fù)荷電廠。 4

全日電負(fù)荷曲線是由基本、尖峰、中問負(fù)荷電廠機(jī)組來滿足的。基本負(fù)荷電廠連續(xù)不停地以滿功率(額定功率)運(yùn)行，而調(diào)蜂電廠只有當(dāng)需要覆蓋負(fù)荷曲線頂部時才投入運(yùn)行。而當(dāng)總的電力負(fù)荷下降時，中間負(fù)荷的電廠或者是轉(zhuǎn)換到一個降低了的負(fù)荷，或者是作為備用電廠。在星期六、星期天和節(jié)假日，許多負(fù)擔(dān)中間負(fù)荷的電廠也停產(chǎn)。

現(xiàn)在，核電廠的基建投資平均地說來高于相同容量的熱電廠的基建投資。用核電廠來承擔(dān)中間負(fù)荷是不合理的。然而，它可以在電負(fù)荷顯著下降的某些時間里承擔(dān)部分負(fù)荷，特別是負(fù)荷下降時間不長的情況。大多數(shù)的核電廠的設(shè)備可以很快地提升和降低負(fù)荷。4

2、瞬時調(diào)整發(fā)電量

由于鍋爐發(fā)電廠不能低成本和高效率儲存電能，因此這要求每個公用事業(yè)公司都具備瞬時調(diào)整發(fā)電量以滿足電力需求的能力。盡管大型汽輪發(fā)電廠運(yùn)營具有很大的靈活性，但這種發(fā)電廠仍可能無法滿足突然的峰值需求。啟動另一臺鍋爐所需的時間長達(dá)8小時之久。因此，許多公用事業(yè)公司都建有燃?xì)廨啓C(jī)峰值電廠，以便在幾秒鐘內(nèi)產(chǎn)出額外需要的電力。這種電廠的功效僅為大型電廠的一半，而且只用于峰值發(fā)電。5

本詞條內(nèi)容貢獻(xiàn)者為:

王強(qiáng) - 副教授 - 西南大學(xué)