[科普中国]-峰荷发电机组

由于用电负荷是不均匀的。在用电高峰时，电网往往超负荷，此时需要投入在正常运行以外的发电机组以满足需求。这些发电机组称峰荷发电机组。因为他用于调节用电的高峰，所以也称调峰机组。调峰机组的要求是启动和停止方便快捷，并网时的同步调整容易。一般调峰机组有燃气轮机机组和抽水蓄能机组等。

简介峰荷发电机组是指以非连续运行条件运行和快速适应电网尖峰功率需求的发电机组。机组承担电网调峰任务的特殊运行方式。所谓调峰是指承担电网负荷曲线中最低负荷到最高负荷之间的负荷调节任务。

电力系统的发输用电是同时进行的，而用电负荷是随着时间的变化而变化的，所以发电的功率要随着用电量的变化而变化这样维持一个平衡。

一般来说担任调峰任务的发电厂是水力发电厂，因为水电机组开机快，加减负荷只需要通过调节导叶即可。而火电或者核电用于调峰是非常不经济的，燃料的燃烧效率会降低，核电机组短时负荷变化过大甚至会有危险，所以一般核电机组是作为基荷，火电作为腰荷，而水电是作为调峰的负荷运行的。1

机组构成发电机组是指能将机械能或其它可再生能源转变成电能的发电设备。一般我们常见的峰荷发电机组通常由汽轮机、水轮机或内燃机（汽油机、柴油机等发动机）驱动，可再生新能源包括核能、风能、太阳能、生物质能、海洋能等。由于柴油发电机组的容量较大，可并机运行且持续供电时间长，还可独立运行，不与地区电网并列运行，不受电网故障的影响，可靠性较高。尤其对某些地区常用市电不是很可靠的情况下，把柴油发电机组作为备用电源，既能起到应急电源的作用，又能通过低压系统的合理优化，将一些平时比较重要的负荷在停电时使用，因此在工程中得到广泛的使用。

机组作用为满足电力系统日尖峰负荷需要，对发电机组出力所进行的调整。电能不能储存，电能的发出和使用是同步的，所以需要多少电量，发电部门就必须同步发出多少电量。电力系统中的用电负荷是经常发生变化的，为了维持有功功率平衡，保持系统频率稳定，需要发电部门相应改变发电机的出力以适应用电负荷的变化，这就叫做调峰。

尖峰负荷是由于一日24小时内用电需求不均匀而形成的。一般一昼夜之内，在上午和照明时间，出现两次尖峰负荷，深夜则为用电最少的低谷负荷(仅为尖峰负荷的50%～70%)时间。尖峰负荷持续时间相对较短。

尖峰负荷与低谷负荷的差值很大，因此要求有些发电机组在低谷负荷时停机，而在尖峰负荷到来之前迅速起动并增长出力，尖峰过后即降低出力和停机(见图)。这些机组称为尖峰负荷机组或调峰机组。它们具有起动时间短、出力变化快和可以频繁起停的性能。

必须在电力系统发展规划中列入调峰措施，决定选用机组类别，根据系统运行需要对其建成进度妥善安排。具体措施有：①采用水电机组调峰。②采用抽水蓄能机组调峰，低谷负荷时抽水，尖峰负荷时发电。此措施具有显著的调峰效益。③采用专门调峰的火电机组。④对已装常规火电机组进行改进，使之降低最低允许出力或能每日开停而实行两班制运行等，以减轻尖峰负荷和低谷负荷差值大所引起的调峰困难。2

水轮发电机组调峰水轮发电机组对电力系统高峰负荷的增长量迅速做出响应的一种运行方式。由于昼夜用电负荷的不均衡性，电力系统负荷曲线形成高峰及低谷，在高峰时，要有机组解决高峰电力的需要，保证电力系统的供电质量。电力系统调峰机组，可以用水轮发电机组、燃气轮机组或汽轮发电机组，但以水轮发电机组最为经济合适，这是因为水轮发电机组具有开机停机简单迅速，增减负荷速度快，以及水电成本低廉的缘故。

20世纪60年代以来，抽水蓄能电站的建设发展很快，其发电电动机组既能调峰，又能填谷，对电力系统负荷高峰低谷的调节，又多了一种手段，对于火电比重占绝对优势、水电比重小且调节性能又差的电网，尤为重要。

抽水蓄能电站吸取夜间电力系统负荷低落时的剩余电能进行抽水，使火电机组不必降低输出功率或部分停机，同时也改善了火电机组运行条件;在高峰时利用抽上去的水量来发电，以解决电力系统调峰的负荷增长量。所以，以火电机组为主的电力系统，要解决系统调峰问题，一个有效的途径是建设抽水蓄能电站。

随着火电厂和核电站比重进一步增长，电力系统供电负荷率越来越低，电力系统在午夜以后，即使火电出力尽量压低，发电容量仍会超出电力负荷的需要，出现剩余电能，而高峰时又缺乏调峰电力，因此，更需要发展抽水蓄能电站与日益增长的火电厂和核电站配合运行。所以，在70年代后期至今，一些工业发达国家，如日本，随着高效率大容量火电机组的建设，以及核电站的发展，更加需要建设大型抽水蓄能电站进行调峰和填谷;根据日本研究，认为在以火电机组及核电机组为主的电力系统中，需要建设占电力系统容量的10%～20%抽水蓄能电站与之匹配，是比较经济合理的。

相关概念电力系统日负荷峰谷差电力系统每日最大负荷与最小负荷之差。积累电力系统负荷峰谷差的资料用以：①研究电力系统调峰措施;②作为电力系统调整负荷节约用电措施的依据;③提供电力系统电源规划的参考条件。

负荷组成、季节变化和节假日是影响负荷峰谷差数值的主要因素。法国电力系统负荷峰谷差冬季约为最大负荷的15%，而夏季的约为30%。日本电力系统负荷峰谷差冬季约为最大负荷的35%，而夏季的约为50%。中国各跨省电力系统的负荷峰谷差一般约为最大负荷的30%～40%。

为适应日负荷变化的需要，保证供电质量，电力系统需要有足够的有功调节容量，特别要有可以快速起动并快速带满负荷的发电机组。为此，除广泛采用水电机组调峰外，在以火电为主的电力系统则应装设调峰机组，如安装抽水蓄能机组，在低谷时抽水，高峰时发电，既增加高峰时发电出力又改善负荷曲线。为减小负荷峰谷差，常采取负荷管理办法，如对低谷时用电的用户在电价上予以优惠的鼓励办法。1

电力系统有功功率平衡维持电力系统总发电有功功率与总负荷有功功率以及系统联络线交换功率在任何时刻都达到平衡的全部运行调整过程。

本词条内容贡献者为:

王强 - 副教授 - 西南大学