（技术经济及管理专业论文）抽水蓄能电站综合评价指标体系的研究.pdf

型! ! ! 尘叁堂塑! ：兰竺堡兰塑塑 摘要 目前我国各主要电网的负荷率逐年下降，峰谷差越来越大，而各电网的调峰能力普 遍不足。随着电力体制改革的深化，为保证电网的安全和稳定运行，需要重视和研究电 力系统的调峰问题，抽水蓄能电站是理想的调峰电源。它不但具有调峰填谷功能，而且 具有调频、调相、备用和“黑启动”功能，对电力系统的安全、稳定及经济运行具有重 要的作用。 本论文在经过充分调研，全面把握抽水蓄能电站的各方面作用的基础上，广泛参考 了国内外抽水蓄能电站的研究成果，建立了抽水蓄能电站综合评价指标体系，运用改进 的a h p 法计算了指标体系的分权重和整体权重，并以山东泰安抽水蓄能电站进行了实例 验证，最后，对抽水蓄能电站的发展前景进行展望。 关键词：抽水蓄能电站，指标体系，改进的层次分析法，发展 a b s t r a c t a tp r e s e n t ，l o a dr a t eo f t h eg r e a tm a j o r i t yo f p o w e rn e t w o r k sd e c l i n e sy e a ra f t e ry e a r , a n d t h eg a pb e t w e e np e a ka n dv a l l e yb e c o m e sm o r ea n dm o r ee v i d e n t ，b u te v e r yp o w e rn e t w o r ki s s h o r to fc a p a b i l i t yo fr e l a x i n gp e a kl o a d a l o n gw i t ht h ed e v e l o p m e n to fe l e c t r i cp o w e r s y s t e mi n n o v a t i o n ，f o re n s u r i n gs a f e t ya n ds t a b i l i z a t i o no fp o w e rn e t w o r k s ，w en e e dt o r e c o g n i z ea n di n v e s t i g a t e t h e r e l a x i n gp e a k l o a d p r o b l e mo fe l e c t r i cp o w e rs y s t e m p u m p e d - s t o r a g e s t a t i o n sa r e t h e p e r f e c tc h o i c e s ，n o to n l yd o e s i th a v e c u t t i n gp e a k m o d u l a t i n ga n df i l l i n gi nv a l l e yf u n c t i o n ，b u ta l s oi th a v ec u t t i n gf r e q u e n c yr e g u l a t i o n 、 c o n d e n s e ro p e r a t i o n ，s t a n d b ya n db l a c ks t a r t u p ，s ot h e ya r ev i t a lf o rt h es a f e t y , s t a b i l i z a t i o n a n de c o n o m yo f t h ee l e c t r i cp o w e rs y s t e m o nt h eb a s i so ft h ep r e s e n tr e s e a r c ho fp u m p e ds t o r a g ep o w e rs t a t i o nh o m ea n da b r o a d t h r o u g hs u f f i c i e n ti n v e s t i g a t i o n ，t h ei n d e xs y s t e mo fp u m p e ds t o r a g ep o w e rs t a t i o ni sb u i l t ， t h ep a r ta n dt h ew h o l ew e t g h to fi n d e xs y s t e ma r ec a l c u l a t e db ya h pm e t h o di m p r o v e d ，a n d t e s t e db yt a i a np u m p e d s t o r a g ep o w e rs t a t i o n i nt h ee n d ，t h ev i e wo f d e v e l o pf o r e g r o u n do f p u m p e ds t o r a g ep o w e rs t a t i o ni sp r o p o s e d m e n gy am i n ( t e c h n o l o g ye c o n o m ya n dm a n a g e m e n t ) d i r e c t e db yp r o f s u nw e t k e y w o r d s ：p u m p e ds t o r a g ep o w e rs t a t i o n ，i n d e xs y s t e m ，i m p r o v e da h p , d e v e l o p m e n t 华北i u 力人学硕i - 学位论文摘嘤 摘要 目前我国各主要电网的负荷率逐年下降，峰谷差越束越大，而各电网的调峰能力普 遍不足。随着电力体制改革的深化，为保证电网的安全和稳定运行，需要重视和研究电 力系统的调峰问题，抽水蓄能电站是理想的调峰电源。它不但具有调峰填谷功能，而且 具有调频、调相、备用和“黑启动”功能，对电力系统的安全、稳定及经济运行具有重 要的作用。 本论文在经过充分调研，全砸把握抽水蓄能电站的各方面作用的基础上，广泛参考 了国内外抽水蓄能电站的研究成果，建立了抽水蓄能电站综合评价指标体系，运用改进 的a h p 法计算了指标体系的分权重和整体权重，并以山东泰安抽水蓄能电站进行了实例 验证，最后，对抽水蓄能电站的发展前景进行展望。 关键词：抽水蓄能电站，指标体系，改进的层次分析法，发展 a b s t r a c t a tp r e s e n t ，l o a dr a t eo f t h eg r e a tm a j o r i t yo f p o w e rn e t w o r k sd e c l i n e sy e a ra f t e ry e a r ，a n d t h eg a pb e t w e e np e a ka n dv a l l e yb e c o m e sm o r ea n dm o r ee v i d e n t ，b u te v e r yp o w e rn e t w o r ki s s h o r to fc a p a b i l i t yo fr e l a x i n gp e a kl o a d a l o n gw i t ht h ed e v e l o p m e n to fe l e c t r i cp o w e r s y s t e mi n n o v a t i o n ，f o re n s u r i n gs a f e t ya n ds t a b i l i z a t i o no fp o w e rn e t w o r k s ，w en e e dt o r e c o g n i z ea n di n v e s t i g a t e t h er e l a x i n g p e a k l o a d p r o b l e mo fe l e c t r i cp o w e rs y s t e m p u m p e d - s t o r a g e s t a t i o n sa r e t h ep e r f e c tc h o i c e s ，n o to n l yd o e si th a v ec u t t i n gp e a k m o d u l a t i n ga n df i l l i n gi nv a l l e yf u n c t i o n ，b u ta l s o i th a v ec u t t i n gf r e q u e n c yr e g u l a t i o n 、 c o n d e n s e ro p e r a t i o n ，s t a n d b ya n db l a c ks t a r t u p ，s ot h e ya r ev i t a lf o rt h es a f e t y , s t a b i l i z a t i o n a n de c o n o m yo f t h ee l e c t r i cp o w e rs y s t e m o nt h eb a s i so ft h ep r e s e n tr e s e a r c ho fp u m p e ds t o r a g ep o w e rs t a t i o nh o m ea n da b r o a d t h r o u g hs u f f i c i e n ti n v e s t i g a t i o n ，t h ei n d e xs y s t e mo fp u m p e ds t o r a g ep o w e rs t a t i o ni sb u i l t ， t h ep a r ta n dt h ew h o l ew e i g h to fi n d e xs y s t e ma r ec a l c u l a t e db ya h p m e t h o di m p r o v e d a n d t e s t e db yt a i a l lp u m p e ds t o r a g ep o w e rs t a t i o n i nt h ee n d ，t h ev i e wo f d e v e l o pf o r e g r o u n do f p u m p e ds t o r a g ep o w e rs t a t i o ni sp r o p o s e d m e n gy ar a i n ( t e c h n o l o g ye c o n o m y a n dm a n a g e m e n t ) d i r e c t e db yp r o f s u nw e i k e y w o r d s ：p u m p e ds t o r a g ep o w e rs t a t i o n ，i n d e xs y s t e m ，i m p r o v e da h f , d e v e l o p m e n t 声明 本人郑重声明：此处所提交的硕士学位论文抽水蓄能电站综合评价指标体 系的研究，是本人在华北电力大学攻读硕士学位期间，在导师指导下进行的研 究工作和取得的研究成果。据本人所知，除了文中特别加以标注和致谢之处外， 论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得华北电力大 学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究 所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 学位论文作者签名：壶歪筮 e t期： 选也：z 关于学位论文使用授权的说明 本人完全了解华北电力大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有 权保管、并向有关部门送交学位论文的原件与复印件：学校可以采用影印、缩 印或其它复制手段复制并保存学位论文；学校可允许学位论文被查阅或借阅； 学校可以学术交流为目的，复制赠送和交换学位论文；同意学校可以用不同 方式在不同媒体上发表、传播学位论文的全部或部分内容。 ( 涉密的学位论文在解密后遵守此规定) 作者签名：壶至熊导师签名 日期：丛! ! ! 兰!日期 敏= 、一 ， 镅一殖 一 兰! ! 皇垄奎堂堡主堂鱼堡壅 第一章绪论 1 1 抽水蓄能电站发展概况 电力商品的特点是生产和消费同时完成，必须严格以消费确定生产，多则浪费， 少! f ! i j 满足不了市场需求。 电力系统的用户，包括工业、农业、市政公用事业、照明、居民用电、电气化 交通及其它众多类型。由于各自的用电情况不同，致使电力系统的负荷很不平衡， 每时每刻都在变化，电力系统日负荷曲线上有若干个高峰和低谷。电力系统中的火 电站、核电站等出于技术、经济或安全考虑，不能根据负荷变化频繁开停机或快速 调整出力。 抽水蓄能电站是利用上、下水库之间水量循环进行发电，即利用电网非用电峰 荷期间的廉价电能，把水从下水库抽到上水库。而在峰荷缺电期间将水放回到下水 库，并发出电能送回到电网中，以满足峰荷需要，是目前公认的可阻大量储蓄能源 的重要方式。 1 11 国外抽水蓄能电站的发展概况 1 11 1 抽水蓄能电站的前期发展过程 第一座抽水蓄能于1 8 8 2 年诞生在瑞士苏黎世，其功率为5 1 5 k w ，扬程1 5 3 c m ，由 此算来抽水蓄能已有上百年的历史，但是具有近代工程意义的设施，则是仅四、五 十年才出现的。 在早期的蓄能电站中使用过单独工作的抽水机组和发电机组，有的电站甚至将 两种机组分别装在两座厂房内，抽水和发电各有其独立的运行规律。后来出现了将 水泵与水轮机和台兼作电动机的电动机和发电机连接在一起而形成组台式机组， 又称三机式机组，在结构布置上较前进了一大步。n 2 0 世纪4 0 年代中期，世界上有 5 0 座抽水蓄能电站在运行，其中多数是使用组合式机组，个别机组至今仍在运转。 从2 0 世纪5 0 年代以来，由于各国的电力系统迅速扩大和发展，电力负荷的波动 幅度不断增加，调节峰谷负荷的任务日趋迫切，于是出现了以电网调节为主要作用 的纯抽水蓄能电站在电力系统中担任调峰和调频的任务，其运行方式为日循环或 周循环，抽水蓄能电站从此进入了一个新的发展阶段。 随着抽水蓄能机组水力研究的发展，出现了将水泵和水轮机合并为体的可逆 式水泵水轮机。1 9 3 7 年在巴西安装的佩德拉机组( p e d r i e r a ，h = 3 0 m ，p - 5 2 6 0 k w ) 式水泵水轮机。1 9 3 7 年在巴西安装的佩德拉机组( p e d r i e r a h = 3 9 m ，p = 5 2 6 0 k w ) 华北电力大学硕士学位论文 和1 9 5 4 年在美国安装的弗拉特昂机组( f l a t i r o n ，h = 9 1 m ，p = 8 7 6 0k w ) 是可逆式机 组的先声。n 2 0 世纪6 0 年代可逆式蓄能机组已成为主要的机型，得到广泛的应用。 为了提高抽水蓄能电站的效益，现在越来越多地采用纯抽水蓄能屯站。这种电 站多半利用现有水库或湖泊作为下库，在地形适当的山上修建一个上库，个别情况 也有上下水库都是人工建造的。纯抽水蓄能电站可以选择建在更靠近负荷中心的地 点，运行方式多为日循环，水库的容积也比常规水电站的小得多。近年的趋势是使 用尽量高的水头，则水头相对波动较小，蓄能机组能经常在高效率区工作。从2 0 世 纪6 0 年以来，世赛上新建的抽水蓄能电站多为纯蓄能电站。 1 1 1 2 近年的高速发展 抽水蓄能电站的最初概念是将火电站非峰荷时的低价电能转化为峰荷时的高 价电能，这一概念已发展到利用抽水蓄能电站来控制电力系统中电能质量的潮流趋 势。由于电力需求不断增长，同时电力系统调峰填谷的需要也越来越大，且工业国 家的经济发达地区常规水电资源已基本上被开发完，因此很需要建设能调峰填谷和 动态效益好的抽水蓄能电站。从电力系统的电力平衡考虑，抽水蓄能电站已成为现 代大型电力系统构成中不可缺少的一个组成部分。近年来，世界各国的抽水蓄能电 站建设以大于1 0 的速度发展。 2 0 世纪7 0 8 0 年代是国外抽水蓄能电站发展的最快的时期。这一时期兴建的抽 水蓄能电站已由欧美目等工业发达国家扩展到世界各国。根据国外统计，1 9 6 0 年全 世界抽水蓄能容量3 4 2 0 m w ，1 9 7 0 年发展为1 6 0 1 0 m w ，1 9 8 0 年发展为4 6 5 2 0 m w ，1 9 9 1 年 达到了8 4 7 1 0 m w ，3 i 年间增加了2 5 倍，平均年增长率为1 0 9 8 0 年代以来，抽水蓄 能电站的增长率有所下降，但仍大于其它电源的发展速度，在建和拟建的装机规模 仍相当可观，继续保持着快速增长的势头，远远大于总装机容量的增长速度。 世界部分国家抽水蓄能电站发展情况统见表卜l ，可以看出，美国、日本、意 大利、法国、德国等发达国家抽水蓄能电站发展较早，规模较大，对推动世界抽水 蓄能电站的建设具有重要意义。 表1 一l 世界抽水蓄能电站发展情况统计表( 单位：m w ) 国家美国日本意大 法国 两班德国英国奥地瑞士波兰全世 利牙利 界 1 9 6 09 0 1 1 0 2 4 02 3 0 1 3 1 0 3 0 58 2 0 3 2 07 53 4 2 0 1 9 7 03 9 6 0 2 9 6 01 2 6 04 5 0 1 2 9 02 0 6 07 6 08 9 08 1 0 3 6 01 6 0 1 0 1 9 8 01 3 2 7 01 0 8 l o3 6 2 01 6 0 02 1 1 0 3 8 0 01 0 6 01 6 0 0i 1 0 08 6 04 6 5 2 0 1 9 9 01 8 9 0 01 7 0 0 06 2 0 04 9 0 04 9 0 05 6 2 02 3 9 02 8 2 01 7 7 01 5 5 08 3 2 9 0 1 9 9 32 3 5 9 01 8 3 7 07 4 2 05 9 5 05 3 8 05 7 1 03 2 4 02 8 2 02 4 4 01 5 9 99 7 1 9 0 华北电力大学硕士学位论文 美国的抽水蓄能电站建设始于6 0 年代初，7 0 年代以后由于核电、热电等基荷电 源的大批投入，抽水蓄能电站得以迅速发展，年均增长率达到了1 3 6 5 。1 9 9 3 年其 装机容量已达2 3 5 9 0 m w ，成为世界上抽水蓄能容量最多的国家。目前规划建设的抽 水蓄能装机容量仍很大，据初步统计在8 0 0 0 m w 左右。 日本的抽水蓄能电站容量仅次于美国，居世界第二位。日本抽水蓄能电站的建 设已有5 0 多年的历史，早期兴建了一些低水头混合式的抽水蓄能电站。7 0 年代以后， 随着高效率、大容量火电机组和核电的建设，开始兴建高水头、大容量的纯抽水蓄 能电站。1 9 9 3 年抽水蓄能装机容量为1 8 3 7 0 m w ，占发电设备容量的l o 。在这种情况 下，r 本还提出了大量建设抽水蓄能电站、进一步提高蓄能装机比重的规划。 意大利抽水蓄能电站建设起步较早，第一座抽水蓄能电站建于2 0 世纪初。早期 由于系统中的水电比重较大，具有足够的调峰能力，建设蓄能电站的主要目的是利 用径流式电站的多余电能抽水，进行季节性调节。进入6 0 年代后，随着电网中水电 比重下降，以调峰为主要目的的大型抽水蓄能电站得到迅速发展，建成了世界上最 早的大型抽水蓄能电站。1 9 9 3 年蓄能容量约7 4 2 0 m w ，占电网发电装机容量的1 2 左 右。 1 1 2 国内抽水蓄能电站的发展概况 我国抽水蓄能电站起步于6 0 年代，最早在河北省岗南水库安装了l 台l lm w 的抽 水蓄能机组，7 0 年代又在京郊密云水库安装了2 台1 1 m w 抽水蓄能机组，接着在河北 潘家口水库又安装了3 台9 0 m w 的抽水蓄能机组。 自7 0 年代中期至8 0 年代中期，京津唐电网和华东电网曾进行过大规模的抽 水蓄能电站的站址普查和选点踏勘工作。在江苏曾先后选择了太湖南大孚( 6 0 0m w ) 、 常州西湾( 1 5 0m w ) 、句容青石山( 3 0 0m w ) ，以及9 0 年代对溧阳沙河( 1 0 0m w ) 、 宜兴铜管山( 8 0 0m w ) 等站址进行过规划；在安徽对滁县琅琊山( 4 0 0m w ) 、繁昌 响水涧( 1 2 0 0m w ) 、六安响洪甸( 8 0m w ) 等站址进行了规划。后来因本地区电力 供应主要矛盾在缺电量，从而兴建大批火电站，到9 0 年代由于这些大容量、高参 数火电机组的投产，电量供应矛盾不突出，而尖峰电力( 容量) 供应又成为供电的 焦点问题，因此抽水蓄能问题再次提到议事日程上来。尤其是京津唐电网和广东、 香港电网，后者由于大亚湾核电站的建设投产，以及向香港电网供电，所以就有广 州抽水蓄能电站率先兴建，随后，华北电网也开始兴建十三陵抽水蓄能电站。 9 0 年代，我国抽水蓄能电站建设全面展开，地方电网如宁波就在华东率先建 成了溪口抽水蓄能电站( 2 台4 0 m w ，2 5 0 m 水头) ；安徽兴建了响洪甸混合式抽水蓄能 电站：江苏也正在建设溧阳沙河抽水蓄能电站( 2 台5 0 m w ，l o o m 水头) ；华东电网最 华北电力大学硕士学位论文 大的抽水蓄能电站是天荒坪抽水蓄能电站( 6 台3 0 0 m w ，5 6 0 m 水头) 即将竣工。全国 已建、在建和规划中的抽水蓄能电站见表i - 2 ： 表卜2 我国已建、在建及近期拟建的大型抽水蓄能电站 装饥 年糍水头建成 序 电蝴地点河流容量形式 所在电网备注 号仍僦h m 年份 万姗 涮t京律唐电 l 潘家口廉河 2 75 6 48 6混合式1 9 9 2 迁西网 北京东沙京津唐电 2 十三陵 8 01 24 7 7 纯抽式 1 9 9 7 昌平河网 厂东流溪 3 广珊i 2 4 02 3 85 3 6 纯抽式 2 0 0 0 广东电网 删七河 浙江 4 犬荒坪 火溪1 8 03 1 6 6 6 7 纯抽式 2 0 0 0 华东电网 安吉 山东 滹沱 5 泰安 1 0 01 4 2 5 6 纯抽式山东电网在建中 泰安河 濒江信史 6 桐拍 1 2 02 1 22 7 0纯抽式浙江电网在建中 天台 河 吉林第瑙 7白山3 0混合式刺b 电网 桦甸花工 安徽，j 、沙 8 琅琊山 6 08 0 5 6 1 4 5 纯抽式安敷电网在建中 潲洲河 江苏 9宜兴 1 0 01 4 93 3 5纯抽式苏南e 自网在建中 宜兴 山西 l o p 渤也 沱河1 2 0 2 0 15 3 0 纯抽式山西电网 在建中 五台 l i 洞南 前期工 宝泉 峪河1 2 02 0 ，1 5 3 0 纯抽式 河南电网程已开 辉县 利t 己立项 1 2张| 鸸甘河 1 0 01 6 7 53 1 0纯抽式冀南电网 井径瓶 冻蝴 1 3 角副州 2 4 05 3 2 纯抽式 广东电网 博罗 白固可 矧b 项目建 1 46 0 1 9 5纯抽式涮蝴成己评 期罗田 估 重呋 申请立 1 5盘龙 1 2 0 5 0 0 纯抽式重蝴 茶江 项串 我国在9 0 年代大规模兴建抽水蓄能电站有三个主要原因，首先是7 0 年代和 8 0 年代电量短缺的问题，由于大批大容量火电机组投产而基本上得以解决。为了 4 华北电力大学硕士学位论文 能源多样化和燃煤带来的环境问题，许多电网开始兴建核电站，这些机组的投产增 加了基荷容量，在负荷低谷时，如何压荷成为电网调度的难题；随着城市现代化水 平的提高和农村城镇化发展趋势加快，电力负荷峰谷差更大，而高、精、尖企业和 人民日常生活对用电质量( 如周波、电压) 要求也在提高，供电可靠水平也要求提 高，迫使电网寻求更好、更可靠的调频、调相和负荷备用电源；沿海地区可开发的 水电资源，尤其是能兴建大水库可调节的水电站几乎开发己尽，常规水电调蜂也受 到防洪、供水等综合利用部门的制约，所以我国各大电网都迫切要求兴建抽水蓄能 电站，以解决电网调峰填谷及调频、调相等问题。至t j 2 0 0 2 年底，全国已建成投产的 抽水蓄能电站装机容量达到5 7 2 万千瓦，占全国装机容量1 6 。 1 2 抽水蓄能电站在电力系统中的作用与功能 1 2 ，1 抽水蓄能电站在电力系统中的作用 国内外实践已经充分证明，抽水蓄能机组在电力系统中承担调峰、调频、调相、 事故备用和吸收多余电能等方面都有明显的功效。概括地说，抽水蓄能在电力系统 中的作用有三个方面。 1 21 1 抽水蓄能机组对改善电网运行的作用 ( 1 ) 抽水蓄能机组是水电机组，启动快速，适用负荷范围广，在电力系统中 能很好的替代火力机组担任调峰作用； ( 2 ) 作为水电机组，抽水蓄能机组有很强的负荷跟随能力，在电网中可起调 频作用； ( 3 ) 抽水蓄能机组的利用时数不很高随时可以作为系统的备用机组。同时还 可以作旋转备用，也就是在并列状况下在发电方向空转，必要时能更快的带上负荷， 可以在很短的时问内转换为发电，其短时间调节能力为装机容量的两倍。 1 2 1 2 抽水蓄能电站在能源利用上的作用 ( 1 ) 降低电力系统燃料消耗 电力系统中的大型高温高压热力机组，包括燃煤机组和核燃料机组，均不适于 在低负荷下工作。由于电网调节需要而强迫压低负荷后，燃料消耗和厂用电都将增 加，机组的磨损也将加速。在采用了抽水蓄能机组与燃煤机组及核电机组配合运行 后，这些热力机组都得以在额定或较高出力下稳定运行，实现了较高的运行效率。 ( 2 ) 改变能源结构 抽水蓄能机组所代替的热力机组中有一部分是燃油的蒸汽机组或燃汽轮机组。 抽水蓄能的动力来自燃煤，使用抽水蓄能以后就起到了以煤代油的作用，对改变燃 料结构有重要意义。 华北电力大学硕士学位论文 ( 3 ) 提高火电设备利用率 用燃煤机组调峰时要经常改变运行方式或频繁开停机，因而导致机器的磨损和 经常发生事故。抽水蓄能机组可以替代这些热力机组的调峰任务，使这些机组可以 担负更为稳定的负荷，设备的利用率因而得以提高，寿命可以延长。 ( 4 ) 降低运行消耗 抽水蓄能机组是水力机组，厂用电消耗比常规水电站多些，但只有装机容量的 2 3 左右，而热力机组的厂用电一般在7 8 。采用抽水蓄能机组后可以有效地 降低运行消耗和辅助设备投资。 12 ，1 3 抽水蓄能电站在提高水电效益方面的作用 ( 1 ) 缓解发电与灌溉的用水矛盾 在缺雨地区水库的运作一般是以保证灌溉用水为原则，水库上虽建有水电站， 却不能按电力系统的要求来发电。在灌溉季节水电站需要连续发电，实际成为基荷 电站。在非灌溉季节因水量不足而不能发电，根本起不了水电机组应有的调峰作用。 在这样的水电站中如果装设抽水蓄能机组，则可以每天把顶尖峰放下来的水抽回 去，往复循环，从而避免了发电与灌溉争水，是水电机组得以发挥其调峰作用。 ( 2 ) 充分利用水力资源 抽水蓄能电站不仅对火电有节煤效益，对常规水电同样有充分利用水能的功 能。在汛期抽水蓄能电站的调峰填谷任务会更加繁重，因为具有调峰能力的常规水 电站，为了避免或减少弃水，一般都发出满力，在系统中实际担任了基荷和腰荷。 在此期间电网的调峰能力大为减少。特别是库容小的常规水电站在电网处于低谷 时，只有减负荷或完全停机而弃水。抽水蓄能电站此时正好可以利用常规水电站的 弃水负荷来抽水蓄能，达到充分利用水能的目的。 1 2 2 抽水蓄能电站在电力系统中的功能”1 1 2 2 1 节省燃料 抽水蓄能电站的抽水耗电量大于发电量。但是，在以火电为主的电力系统中， 蓄能机组与火电机组联合运行，可改变火电厂工作位置，提高火电机组运行效率， 从而减少全电网燃料消耗。抽水蓄能电站节省燃料体现在以下两个方面：( 1 ) 减少 电网中开停调峰的火电机组，节省火电机组由于开停调峰而增加的燃料消耗；( 2 ) 改善原有担负腰荷运行的火电机组运行方式，使之负荷均匀化，从而降低该部分机 组的发电( 包括厂用电) 燃料消耗。 抽水蓄能电站在抽水运行时，变压器、电动机、水泵和压力钢管中都将产生损 失。而在发电运行时，压力钢管、水轮机、发电机和变压器中将产生损失。若设各 6 华北电力大学硕士学位论文 种设备的效率为：变压器9 8 ，电动一发电机9 6 ，水轮机9 2 ，水泵8 8 ，压力钢管 9 6 9 8 ( 取决于钢管长度) ，则抽水蓄能电站的综合效率在6 5 7 5 之间。抽水 蓄能电站在峰荷期间发电，替代了运行费用较高的峰荷机组：在低谷期间抽水所用 电能来自运行费用较低的腰荷机组。若抽水蓄能电站综合效率按0 7 考虑，即抽水 电量约为发电电量的i 4 3 倍，也就是说，只有当抽水蓄能电站发电时所代替的峰荷 机组的平均热耗高于担负抽水负荷的腰荷机组的平均热耗的1 4 3 倍以上时，抽水蓄 能电站节省燃料的功能愈显著。 根据电能平衡和燃料平衡，可粗略的导出抽水蓄能电站单位燃料消耗b 。的算 式： 嘧了1 6 0 _ 击( b t - b o ) 公式( 1 川 式中：玎。一抽水蓄能电站综合效率。取值0 7 左右； b o 一抽水电源( 腰荷火电站) 的经济燃料消耗( 即热效率最高情况下的 燃料消耗) ； 一 设备日利用率，口= 塑鱼旦鎏2 堑4 1 1 堕塑 b 一抽水电源( 腰荷火电站) 在日利用率为d 时的单位燃料消耗，一般 情况下6 ) 由上式可见，抽水蓄能电站单位燃料消耗6 抽有两部分组成，其中b o q 练是电站夜 间抽水、高峰发电时每度电实际耗用的燃料，另一部分6 = a ( b ，一b 。) 玎综( 卜d ) 是 由于夜间抽水用电，改善腰荷火电站运行条件而为系统节约的燃料。只有当6 t = b 。时， 才有a b = 0 ：当b t b o 时，a b 总是大于o ，h b 随坼的增大而增大。设6 0 = 3 3 0 9 k w h ( 全 国高压凝气式火电站单位煤耗最低值) ；b ，= 3 7 6g k w h ( 全国高压凝气式火电站单位 煤耗平均值) ；a ：2 3 ( 夜间低谷时间为8 h ) ，则a b = a ( 6 t 一) 蚀( 卜口) 2 1 3 1 4g k w h ，6 抽26 0 一a b 2 4 7 1 4 - 1 3 1 4 2 3 4 0g k w h 可见，抽水蓄能电站的节省燃料消耗是客观存在的。 1 2 2 2 美化环境景观 华北电力大学硕士学位论文 抽水蓄能电站具有上、下两座水库， 工和运行期间注意环境改良和水质控制， 会美化景观，增辉添色。 1 3 本论文研究的目的和主要内容 1 3 1 论文研究的目的 有的修建在风景秀丽的山区内，只要在施 并持续进行监测，不但不会污染环境，还 在目前的情况下，抽水蓄能电站的经济效益很小，而对电网和社会的效益却很 大，因而综合评价对抽水蓄能电站建立尤为重要。对于抽水蓄能电站经济评价的研 究比较多，也有了比较成熟的理论和方法，但对于电网和社会评价方面尚缺少完善 的理论和方法，特别在评价指标的选择和指标体系的建立方面，存在很大的随意性 和主观性，致使对抽水蓄能电站的评价不够客观。 抽水蓄能电站评价的社会评价指标体系，由于涉及方方面面的指标，指标复杂 多样，而参与综合评价的指标数量如果过多，会给综合评价带来大量的计算和数据 处理方面的困难，从而影响评价的结果，因此需要对各项评价指标进行选择、优化、 处理，建立切实可行的抽水蓄能电站综合评价的指标体系。 本论文的目的就是根据抽水蓄能电站的特点，利用科学的理论和方法，来分析 和建立“抽水蓄能电站的综合评价指标体系”，探讨解决“评价指标”复杂多样不 宜操作的问题，使抽水蓄能电站的建设能够成功的实现其目标。 1 3 2 论文研究的主要内容 ( 1 ) 详细论述抽水蓄能电站综合评价指标体系的建立过程。其中包括经济、 社会、环境、电网效益方面的指标体系的研究。 ( 2 ) 研究指标体系中各项指标权重设置的定量方法。 ( 3 ) 对我国抽水蓄能电站的发展进行探讨。 本文的研究重点是在于针对抽水蓄能电站的评价，选择一套科学的、合理的综 合评价指标体系，界定各项评价指标的科学内涵。 华北电力大学硕士学位论文 第二章综合评价指标体系初选和优化 2 1 建立综合评价指标体系的原则和方法 指标一词本身是一个统计学术语，是统计指标的简称，是指反映社会经济现象 总体数量特征的概念和具体数值。理解任何一项指标的含义都应了解以下两方面内 容：指标名称和指标数值。指标名称是对事物某些特征的概括与界定，这些特征是 可以测量并能反映事物的内在性质和发展规律。指标数值是根据指标名称界定的范 围收集有关数据并运用选定的运算方法进行计算而取得的数值。通过一个具体的统 计指标，可以认识所研究现象的某一特征，说明一个简单的事实。如果把若干有联 系的指标结合在一起，就可以从多方面认识和说明一个比较复杂的许多特征及规律 性。 “体系”的一般含义是：一个由某种有规则的相互作用或相互依赖的关系统一 起来的事物的总体或集合；一种由发展或事物的相互联系的性质所形成的各部分的 自然结合或组织；一个有机的整体，因此，指标体系就是：由一系列相互联系、相 互制约的指标组成的科学的、完整的总体。 2 1 1 指标体系设置原则 为了全面、真实反映被评价对象的内在本质及构成，并使评价指标体系便于操 作，建立评价指标体系时应遵循如下原则： ( 1 ) 系统性原则。用于综合评价的指标体系，不但要尽可能确保完整、全面 而系统地反映投资项目的整体概况，同时还要以主要和关键因素为重点进行选择评 价指标。 ( 2 ) 科学性原则。科学性原则是指在设置指标体系时，要体现合理性、准确 性、全面性的要求。合理性要求是指设置的评价指标必须能恰如其分地反映评价项 目的客观情况；准确性要求是指设置指标的形式、内容必须能正确地反映评价某一 方面的情况：全面性要求则指：指标设置的系统性和完整性，即从不同侧面全砸反 映建设项目的经济效益、投资决策水平等，以及存在的问题。科学性原则是建立评 价指标体系的首要原则。 ( 3 ) 实用性原则。实用性原则是指指标的设置要实用，容易理解，基础数据 容易收集。 ( 4 ) 互不重叠、有机结合原则。指标体系中的指标一方面尽可能不要包含过 多的内容和涵盖，同时还要求各指标间存在一定的逻辑关系，这样构成的指标体系 才能确保评价结论不失真，又能使指标体系成为一个有机整体。 9 华北电力大学硕士学位论文 ( 5 ) 可比性原则。指标与指标体系的设计要在e l 径范围、时间、价格、计算 方法等具有可比性，要采用标准化、系列化、积木化的方法，使指标之间相互协调， 衔接配套，以满足多层次，多样化的需要。注意研究将不可比因素转化为可比因素 以满足纵向对比，横向对比的需要，满足共同的比较基础和比较条件。 建立指标体系除应遵循上述原则外，还应遵循定量指标与定性指标相结合原 则，绝对量指标与相对量指标相结合的原则，直接效果指标与间接效益指标相结合 等原则。 2 1 2 建立综合评价指标体系的方法 在实际进行项目评价中，要建立一个具有科学性、完备性及可靠性的综合评价 指标体系，是进行项目综合评价工作的关键环节。具体建立指标体系一般需要经过 以下三个阶段： ( 1 ) 系统分析评价对象。在建立评价指标体系时，必须首先对评价对象( 项目) 进行深入系统的综合分析，确定评价项目的功能、特点、关键问题、影响范围以及 项目目标等各要素。 ( 2 ) 初拟评价指标。在对评价项目进行系统分析的基础上。对项目目标按其 内在因果、隶属等逻辑关系进行项目目标分解，并对分解产生的各层次项目目标确 定相应的评价指标，初步构成项目评价指标的层次结构。这是建立评价指标体系的 关键步骤。在实际工作中，即使对于同一个项目由于不同的评价人员，其视角和着 眼点不同，因而所选择的评价指标系统也就不可能相同。在选择建立评价指标体系 时，应本着系统与全面相结合、科学和实用相结合的原则，确保整体最优，以局部 服从整体综合选取各项评价指标，组成评价指标体系。 ( 3 ) 筛选并优化评价指标体系。通过上述内容建立起来的评价指标体系，应 进一步筛选和优化，并综合采用合并、剔除、替换等手段进行优化设计，对指标体 系进行修改和完善。对于由评价人员选择的评价指标体系，还要广泛征询各方面专 家的意见，并综合运用各专家的知识、经验以及信息等对评价指标体系进行修改后， 而确定项目的评价指标体系。 2 2 综合评价指标体系的内容与结构 综合评价指标体系的内容可以针对具体的综合评价对象，根据评价目标遵循一 定的原则确定。对于简单的评价问题，指标体系可为水平结构，即并列的若干个指 标：一般复杂的的综合评价问题则采用递阶层次结构，各层指标由综合到具体。这 种结构既方便的描述复杂系统的关系，又符合人类的思维习惯，有利于使综合评价 过程方便、准确。 华北电力大学硕士学位论文 2 3 评价指标的初选 在实际工作中，可供选择的评价指标较为繁杂。根据全面性原则，初选指标可 以允许重复的，不可操作的或难以操作的指标存在，只求全而不求优，在进一步的 分析过程中再逐步筛选优化。评价指标初选的方法一般有以下几种： ( 1 ) 综合法：对已存在的一些指标群按定的标准进行聚类，使之体系化的一 种方法，适用于对现行评价指标体系的完善与发展。 ( 2 ) 分析法：分析法的主要特点是逐步细分，首先划分概念的侧面结构，明确 评价的总目标与子目标，然后再层层进行细分，直至每个目标都可用一个或几个明 确的指标来反映，最后设计出每一子层次的指标。 ( 3 ) 交叉法：是通过两维、三维或多维的交叉，派生出一系列指标，形成指标 体系。如投入与产出的交叉得出经济效益指标。 ( 4 ) 指标属性分组法：实际上是指标体系的结构优化方法，一般用聚类分析或 定性判断的方法确定。 本文将分析法和综合法结合起来使用，即将评价的总体目标分解为各个方面的 分目标，然后利用现有的指标群，对其进行分析，从中选取了大量的可能反映各方 面的指标。 2 4 综合评价指标的优化 科学的指标体系是获得正确的统计分析结论的前提条件。而初选后的指标体系 不一定是科学的，因此必须对初选的指标体系进行科学性测验，即对初选指标体系 进行完善化处理。指标体系的测验包括两个方面的内容：单体测验和整体测验。 2 4 1 单体测验 单体测验是指测验每个指标的可行性和正确性。可行性是指该指标的数值能否 获得，那些无法或很难取得准确资料的指标，或者即使能取得但费用很高的指标， 都是不可行的。这方面主要是通过定性的分析来完成。正确性是指指标的计算方法、 计算范围及计算内容应该正确。这方面可以参照统计年鉴等现有的统计核算方法来 检验。 2 4 2 整体测验 在建立指标体系时，并非选取的指标越多越好，过多的指标势必产生信息过载， 使每个评价指标的重要性丧失。为此一般要进行综合评价指标的整体测验，去掉一 些冗余的指标：主要是测验整个评价指标体系的重要性、协调性( 一致性) 、整体必 要性。 华北电力大学硕士学位论文 ( 1 ) 重要性：重要性是指保留那些重要指标，剔除对评价结果无关紧要的指 标。这可以利用德尔菲法对初步拟出的指标体系进行匿名评议。然后通过相关的统 计处理来测验指标的集中程度和离散程度。 集中程度 设指标体系中某层次( 或某子指标集合) 有m 个指标，请p 位专家评议。组织者收 到专家的评议意见后，进行如下统计分析： 琶，= 丢圭e 而 1 扛i 公式( 2 - 1 ) 巨，一第i 个指标专家意见的集中程度。其大小确定了指标重要程度的大小，反 映了p 个专家的评价期望值。一般及格以上的期望值就是比较好的。 e j 一指标i 第j 级重要程度的量值( 一般将重要程度分为5 级，j = 1 ，2 ，3 ，4 ，5 ，分 别代表极重要、很重要、重要、一般、不重要) 。 。对第i 个指标评为第j 级重要程度的专家人数。 离散程度： 正= 岳两 公式( 2 - 2 ) 蕾表示专家对第i 个指标重要程度评价的分散程度，艿越大表示指标的可靠程度 越低。 ( 2 ) 协调性：组成综合评价指标体系的所有指标相互之间在有关计算方法、计 算范围方面应协调一致，而不能相互矛盾。 ( 3 ) 必要性：从全局出发是否都是必不可少的，有无冗余现象，若有，冗余严 重性如何。对定量分析，通常是计算“冗余度”指标。 冗余度分析是指综合评价指标体系内的各分项评价指标之间在计算内容上的 重叠程度。显然，同一指标体系内的多指标之间重叠程度应尽量低，如果存在严重 的指标冗余现象，则无形中夸大了重叠部分指标的权重，从而影响评价结果的真实 性，测度体系内各指标之间交叉重叠程度的指标称为“冗余度系数”，其计算通常 可采用相关系数或相似系数、关联系数等公式。通过计算评价指标体系中指标间两 两相关的程度，可得相关矩阵，若两个或多个评价指标间相关程度过高，则应去掉 部分指标。 消除重叠影响的定量方法有很多种，如：极大不相关法、修正指标权重法等， 本文采用的是极大不相关法。极大不相关法是从相关系数矩阵出发，对所有的变量， 计算每一个变量与其它变量之间的相关系数，找出这些相关系数中的最大值，将该 值对应的变量剔除，重复这个过程。 1 2 华北电力大学硕士学位论文 第三章抽水蓄能电站指标体系的构建 3 1 构建抽水蓄能电站综合评价指标体系的基本原则 ( 1 ) 全面性原则。用于抽水蓄能电站综合评价指标体系必须具有广泛的覆盖 性，应能涵盖抽水蓄能电站综合评价所涉及的经济、环境、社会以及电网等各个领 域。 ( 2 ) 简明性原则。用于抽水蓄能电站综合评价指标体系，除要考虑指标的覆 盖性外，还要同时考虑指标的简明性，也就是说在选择评价指标构建指标体系时， 指标要简单明了，并便于解释和便于理解。 ( 3 ) 相关性原则。评价指标的相关性是为了确保评价指标体系具有一定的联 系，从而使指标体系形成一个有机的整体。 ( 4 ) 实用性原则。指标体系的建立是为了应用于实践，因而必须坚持实用性 原则，指标要易于索取，并具有较强的可操作性。 ( 5 ) 层次性原则。一个完整的指标体系应由不同层次组成，这样，可以用不 同层次反映项目指标体系的内在结构、关键问题，并制定相应的解决问题的措施， 便于发现问题，便于纵向分析和横向比较。