抽水蓄能电站的运行方式与及常规水电机组的不同知识讲解
抽水蓄能电站的运行方式与及常规水电机组的不同
抽水蓄能电站的运行方式与及常规水电机组的不同抽水蓄能电站有发电和抽水两种主要运行方式,在两种运行方式之间又有多种从一个工况转到另一工况的运行转换方式。
正常的运行方式具有以下功能:(1) 发电功能。
常规水电站最主要的功能是发电,即向电力系统提供电能,通常的年利用时数较高,一般情况下为3000-5000h。
蓄能电站本身不能向电力系统供应电能,它只是将系统中其他电站的低谷电能和多余电能,通过抽水将水流的机械能变为势能,存蓄于上水库中,待到电网需要时放水发电。
蓄能机组发电的年利用时数一般在800~1000h 之间。
蓄能电站的作用是实现电能在时间上的转换。
经过抽水和发电两种环节,它的综合效率为75%左右。
(2) 调峰功能。
具有日调节以上功能的常规水电站,通常在夜间负荷低谷时不发电,而将水量储存于水库中,待尖峰负荷时集中发电,即通常所谓带尖峰运行。
而蓄能电站是利用夜间低谷时其他电源(包括火电站、核电站和水电站)的多余电能,抽水至上水库储存起来,待尖峰负荷时发电。
因此,蓄能电站抽水时相当于一个用电大户,其作用是把日负荷曲线的低谷填平了,即实现“填谷”。
“填谷”的作用使火电出力平衡,可降低煤耗,从而获得节煤效益。
蓄能电站同时可以使径流式水电站原来要弃水的电能得到利用。
(3) 调频功能。
调频功能又称旋转备用或负荷自动跟随功能。
常规水电站和蓄能电站都有调频功能,但在负荷跟踪速度(爬坡速度)和调频容量变化幅度上蓄能电站更为有利。
常规水电站自起动到满载一般需数分钟。
而抽水蓄能机组在设计上就考虑了快速起动和快速负荷跟踪的能力。
现代大型蓄能机组可以在一两分钟之内从静止达到满载,增加出力的速度可达每秒1 万kW,并能频繁转换工况。
最突出的例子是英国的迪诺威克蓄能电站,其6 台300MW 机组设计能力为每天起动3~6 次;每天工况转换40 次;6 台机处于旋转备用时可在10s达到全厂出力1320MW。
(4) 调相功能。
调相运行的目的是为稳定电网电压,包括发出无功的调相运行方式和吸收无功的进相运行方式。
抽水蓄能电站的工作原理及发电过程解析
抽水蓄能电站的工作原理及发电过程解析概述:抽水蓄能电站(Pumped Storage Power Station)是一种利用电力供需差异进行储能的电站。
它通过抽水将低峰时段的多余电能转化为储能水位,待高峰时段再将水通过涡轮发电机组放回水库,以供电网消纳峰时负荷的发电方式。
本文将详细解析抽水蓄能电站的工作原理以及发电过程。
一、工作原理:1. 抽水阶段:在电力供应过剩的低峰时段,抽水蓄能电站通过启动抽水泵将水从较低的水库抽送至较高的水库,以提升水位。
这些水库通常是通过一座高程较大的水坝相连,其中一个水库位于较高处,被称为上池,而另一个位于较低处,被称为下池。
抽水泵以电机作为动力源,通过消耗电能将水从下池抽送至上池。
2. 发电阶段:在电力需求高峰时段或电网电力供应不足时,抽水蓄能电站将水从上池释放回下池。
在水流下落的过程中,通过水轮机或涡轮发电机组将水能转换为电能。
这些发电机组以抽水泵的角色相反,将水流能量转化为机械能,进而传递给发电机。
发电机通过电磁感应原理将机械能转换为电能,并将其送入电网以满足消耗者的电力需求。
二、发电过程:1. 抽水阶段的主要流程:(1)湖泊水库供水:抽水蓄能电站以湖泊、溪流、河流等自然水源作为原水供给,通过引水系统将水引入下池。
(2)水泵抽水:启动抽水泵将水抽往上池,抽水泵通过电机提供动力并将机械能转化为电能。
(3)上池水储存:抽水阶段完成后,将水储存在上池中,以便在发电阶段利用。
(4)抽水发布区域调节:根据电力需求和电网频率的变化,调节抽水速度和泄水速度,维持电网的稳定运行。
2. 发电阶段的主要流程:(1)水流下泄:通过开启下池底部的泄水闸门,将储存的水自上池中释放下泄至下池。
(2)水轮机/涡轮发电机组转动:水流经过水轮机或涡轮发电机组时,水流的动能转化为机械能,并将其传递给发电机组。
(3)发电机组发电:通过电磁感应原理,发电机组将机械能转化为电能,并将其输出到电网中。
(4)电力供应:通过电网将发电的电能输送至消耗者,满足电力需求。
我国抽水蓄能电站的管理体制和运营模式探讨
我国抽水蓄能电站的管理体制和运营模式探讨1. 引言1.1 抽水蓄能电站的概念及发展背景抽水蓄能电站是一种利用水资源进行能量储存和调节的电站,通过将低价电能利用来把水泵升高到高位水库,当电力需求高峰时,再将高位水库的水流下,通过水轮发电机转动发电。
抽水蓄能电站具有能量储存效率高、调峰调频能力强、响应速度快等优点。
抽水蓄能电站的发展背景主要源于我国电力系统的迅速增长与不断升级要求。
随着我国经济的快速发展和城市化进程的加快,电力需求不断增长,尤其是在高峰时段,电力供需矛盾尤为突出。
传统的火电厂、水电站等电力设施难以满足需求,抽水蓄能电站因其储能效率高、能快速调节发电能力而备受重视。
随着技术的不断进步和政策的支持,我国抽水蓄能电站建设也在逐步发展。
目前,我国已建成多个抽水蓄能电站,如青海玉树抽水蓄能电站、四川金沙江抽水蓄能电站等,这些电站在提升电力系统稳定性、优化能源利用等方面发挥了重要作用。
未来,随着电力需求的不断增长和可再生能源的大规模接入,抽水蓄能电站将发挥更为重要的作用。
1.2 我国抽水蓄能电站建设现状目前,我国抽水蓄能电站建设取得了长足的进展。
根据最新数据显示,我国已建成的抽水蓄能电站数量不断增加,总装机规模已经达到XXX万千瓦,覆盖了多个省市地区。
一些大型抽水蓄能电站如XXX 和XXX等已经成为我国能源领域的重要支撑点。
在技术上,我国抽水蓄能电站的建设也在不断创新,不仅提高了电站的效率和可靠性,还减少了对环境的影响。
尽管我国抽水蓄能电站建设取得了显著成就,但也存在一些问题和挑战。
一些小型抽水蓄能电站仍面临着资金、技术和政策等方面的困难,建设进度缓慢。
抽水蓄能电站的调度管理和运营水平有待提高,需要进一步优化管理体制和运营模式。
我国抽水蓄能电站建设正处于快速发展阶段,需要政府、企业和社会各界的共同努力,共同推动抽水蓄能电站的发展,为我国清洁能源的转型升级做出更大的贡献。
2. 正文2.1 我国抽水蓄能电站的管理体制探讨我国抽水蓄能电站的管理体制主要包括政府监管、企业经营和社会参与三个方面。
抽水蓄能电站简介
有效发电系数:在一次循环运行过程中, 抽水用电量Eb与发电量Ed的比值,亦称 综合效率或循环效率。 对非全高程抽水蓄能电站,效率可能大于1 对典型的抽水蓄能电站
η = η1 ⋅η2 Lη8
Ed HT = ηb ⋅ η d ⋅ η= Eb HP
为抽水、发电各环节的工作效率的乘积。Biblioteka 抽水蓄能电站的经济效益分析
典型抽水蓄能电站η=0.7~0.8,电量损失 较大,为什么还要建抽水蓄能电站? 一、静态效益 1. 容量效益 2. 能量转换效益 二、动态效益 1.调峰效益 2.备用效益
抽水蓄能电站的运行
一、动力特性曲线 有两种运行工况,从发电的角度看,抽水 工况下消耗的流量为负值,发出的电力 也为负值。由此可统一表示为 Q=Q(P,H), Pmin≦P≦Pmax
Q Pmin Pmax P
二、运行模型 1.厂内 问题更复杂,可分抽水和发电分别计算。 发电时与常规水电站类似,抽水时,有 n n max ∑ Qi ( Pi ) 或 min ∑ Pi (Qi )
i =1 i =1
s.t.∑ Pi = P
i =1
n
s.t.∑ Qi = Q
i =1
n
可得全厂动力特性曲线。
抽水蓄能电站简介
概述
抽水蓄能电站与常规水电站的不同 1. 有上、下两个水库将水循环利用 2. 机组既能发电,又能抽水,既发电又用 电。
电动机 电能 电网 变压器 电能 机械能 发电机 水泵 水体 下库 水体 水轮机 水能 上库 水能
抽水蓄能电站能量转换原理图
抽水蓄能电站的分类
一、按蓄能方式分 1. 纯抽水蓄能电站 上库无天然径流来源,上水库一般不大,选择空 间范围广,送、受电灵活。 2. 混合式抽水蓄能电站 又称常蓄结合式,上库有一定的天然径流,常结 合常规水电站建设。 3. 调水式抽水蓄能电站 抽水站和发电站分建两处,上库建在分水岭上, 又称分建式电站,可与调水工程结合修建。
抽水蓄能电站的运行方式与及常规水电机组的不同知识讲解
抽水蓄能电站的运行方式与及常规水电机组的不同知识讲解抽水蓄能电站的运行方式与及常规水电机组的不同抽水蓄能电站有发电和抽水两种主要运行方式,在两种运行方式之间又有多种从一个工况转到另一工况的运行转换方式。
正常的运行方式具有以下功能:(1) 发电功能。
常规水电站最主要的功能是发电,即向电力系统提供电能,通常的年利用时数较高,一般情况下为3000-5000h。
蓄能电站本身不能向电力系统供应电能,它只是将系统中其他电站的低谷电能和多余电能,通过抽水将水流的机械能变为势能,存蓄于上水库中,待到电网需要时放水发电。
蓄能机组发电的年利用时数一般在800~1000h 之间。
蓄能电站的作用是实现电能在时间上的转换。
经过抽水和发电两种环节,它的综合效率为75%左右。
(2) 调峰功能。
具有日调节以上功能的常规水电站,通常在夜间负荷低谷时不发电,而将水量储存于水库中,待尖峰负荷时集中发电,即通常所谓带尖峰运行。
而蓄能电站是利用夜间低谷时其他电源(包括火电站、核电站和水电站)的多余电能,抽水至上水库储存起来,待尖峰负荷时发电。
因此,蓄能电站抽水时相当于一个用电大户,其作用是把日负荷曲线的低谷填平了,即实现“填谷”。
“填谷”的作用使火电出力平衡,可降低煤耗,从而获得节煤效益。
蓄能电站同时可以使径流式水电站原来要弃水的电能得到利用。
(3) 调频功能。
调频功能又称旋转备用或负荷自动跟随功能。
常规水电站和蓄能电站都有调频功能,但在负荷跟踪速度(爬坡速度)和调频容量变化幅度上蓄能电站更为有利。
常规水电站自起动到满载一般需数分钟。
而抽水蓄能机组在设计上就考虑了快速起动和快速负荷跟踪的能力。
现代大型蓄能机组可以在一两分钟之内从静止达到满载,增加出力的速度可达每秒1 万kW,并能频繁转换工况。
最突出的例子是英国的迪诺威克蓄能电站,其6 台300MW 机组设计能力为每天起动3~6 次;每天工况转换40 次;6 台机处于旋转备用时可在10s达到全厂出力1320MW。
抽水蓄能电站的运行方式与调度计划
抽水蓄能电站的运行方式与调度计划抽水蓄能电站作为一种高效利用水资源的能量转换装置,已经在全球范围内得到广泛应用。
它能够实现对电力能量的存储和释放,起到平衡电力供需之间差异的作用。
因此,了解抽水蓄能电站的运行方式与调度计划对于电力系统的可靠运行具有重要意义。
1. 抽水蓄能电站的基本原理与构成抽水蓄能电站由上游水库、下游水库、水轮机及发电机组成。
当电力需求低谷时,抽水蓄能电站利用电力驱动水泵将水从下游水库抽升到上游水库,将电能转化为潜能储存起来。
当电力需求高峰时,水流通过水轮机驱动发电机发电,将潜能转化为电能,满足电网供电需求。
2. 抽水蓄能电站的运行方式抽水蓄能电站通常采用有序调度的方式运行,以确保最大限度地发挥其供能和调峰能力。
(1)低峰期运行模式:在电力需求较低的时段,抽水蓄能电站采用抽水模式工作,将上游水库的水抽升至下游水库,实现电能的储存。
(2)高峰期运行模式:在电力需求高峰时期,抽水蓄能电站转为发电模式,将下游水库的水流通过水轮机驱动发电机发电,将潜能转化为电能,满足电网对电能的需求。
(3)协同运行模式:抽水蓄能电站与其他发电方式(如火电、风电、太阳能等)协同运行,根据电网负荷情况灵活调节抽水蓄能电站的运行模式,以实现电力系统的平衡和稳定。
3. 抽水蓄能电站的调度计划抽水蓄能电站的调度计划主要包括以下内容:(1)电力系统需求预测:根据历史数据和负荷曲线,预测未来一段时间的电力需求,为电站运行提供数据支持。
(2)水库水位管理:根据电力系统需求和水资源情况,合理安排水库的蓄水和放水,确保水库水位在可控范围内波动,以满足不同时期的电力要求。
(3)发电机组运行策略:根据电力需求和电网频率控制要求,合理安排发电机组的启停时间和负荷调整,以保证发电机组的最佳运行效率和稳定性。
(4)与其他电源的协调调度:根据电力系统的总体调度需求,与其他发电方式进行协同调度,实现能源的优化利用,提高电力系统的经济性和稳定性。
抽水蓄能电站介绍
抽水蓄能电站介绍一、抽水蓄能电站简介我们知道,电力具有发、供、用同时完成的特性。
在负荷低谷时,发电厂的发电量可能超过了用户需要,电力系统有剩余的电能。
而在负荷高峰时,又可能出现满足不了用户需要的情况。
建设抽水蓄能电站能够较好地解决这个问题。
抽水蓄能电站有一个建在高处的上水库和一个建在电站下游的下水库。
抽水蓄能的机组能起到作为一般水轮机的发电作用和作为水泵将下库的水抽到上库的作用。
在电力系统低谷负荷时,抽水蓄能电站的机组作为水泵运行,往上库蓄水。
在高峰负荷时,作为发电机组运行,利用上库的蓄水发电,送到电网。
世界抽水蓄能电站的运行实践证明,它的能量转换比率达75%,即深夜低谷抽水耗电4kW·h,可在高峰期间发出电力3 kW·h。
一些发达国家的实践表明,电网发展到了一定的阶段,必须建设一定数量的抽水蓄能电站来改善和平衡电力系统的负荷能力,提高系统的供电质量和经济效益。
二、抽水蓄能电站在电网中的作用既能调峰又能填谷,具有双倍容量功能。
抽水蓄能电站的机组从备用达到满负荷运行仅需120 s到150s,这是火电机组所望尘莫及的。
且这种电站具有削峰和填谷的双重作用,因此它的调峰能力为其装机容量的2倍,比常规水电站和调峰机组的调峰能力要好得多。
起停迅速,是理想的紧急事故备用电源。
抽水蓄能机组起停迅速,改变工况快,是良好的事故备用机组。
在日本、意大利等国家,有些抽水蓄能电站年利用仅500 h,绝大部分处于备用状态。
改善火电和核电运行条件。
抽水蓄能电站与核电配合运行所发电量成为可满足电网负荷变化要求的优质电能。
如电力系统日最小负荷率为0.6,系统为纯火电机组时,还得一些机组频繁地起停运行。
如果加入10%的抽水蓄能机组,则火电机组的调荷能力只需20 %或稍多一点即可,同时“解放”了绝大部分火电机组,让它们在高效率区间运行。
对于核电站而言,尤其需蓄能电站配合改善其运行条件。
提高电网运行效益。
在水电比重较大的电网中,抽水蓄能电站可利用水电的低谷电能抽水转换成高峰电量,从而减少水电弃水量或火电耗煤量。
抽水蓄能电站技术简介
抽水蓄能电站技术简介
抽水蓄能电站(Pumped Hydro Storage,简称PSH)是一种能量储存技术,通过利用电力来抽水将水从低位移至高位,并在需要时释放水流以产生电力。
这种技术可以在电力系统中储存能源、平衡负荷,并对电力供应进行调节。
以下是对抽水蓄能电站技术的详细介绍。
1.技术原理:
抽水蓄能电站由上水池和下水池组成,二者之间通过一个水力发电机组相连。
当需要储存电能时,发电机组会作为泵,利用电力将下水池的水抽到上水池。
当需要释放电能时,发电机组会转换为发电机,利用下水池的水流通过水力发电机产生电力。
2.运行模式:
3.调节电力供应:
4.灵活性和响应速度:
5.能效和环保:
抽水蓄能电站的能效非常高。
根据美国能源部的数据,该技术的高峰时段的能量转换效率可以达到80%以上。
此外,抽水蓄能电站对环境的影响较小。
与传统发电方式相比,抽水蓄能电站不会排放有害气体,并且可以减少对化石燃料的需求。
6.结论:
抽水蓄能电站是一种成熟而可靠的能量储存技术,可以在电力系统中提供灵活性和可靠性。
它能够平衡电力系统的负荷和供应,调节能源的使
用,并提供给系统所需的备用能量。
未来,随着可再生能源的增加,抽水蓄能电站有望在能源转型中发挥更重要的作用。
常规水电厂和抽水蓄能电厂运作原理及主要机电设备介绍
• 闸门 由于抽水蓄能电站上下水库水位差都较大(一般在 500M左右),设备性能要求高,这样决定了许多 机电设备的单一性。 抽水蓄能电站闸门多采用:
1、事故闸门 防止事故扩大,静水关闭,静水平压开启,多 应用于尾水管处。 2、检修闸门 引水隧道检修时的安全措施,多用于上下水库 进出水口。
抽水蓄能电厂主要机电设备简介——水轮机
常规电站主要辅助设备简介——水系统
1、技术供水系统及其作用 冷却、润滑、液压操作。 • 轴承在运行中的发热将使油劣化变质故需要冷却;发电机 、变压器在运行中有铁损、铜损,温度过高会使电机绝缘 老化或失去作用,故需要冷却;空压机散热等。
• 普通这些热量由冷却水带走,所以要有水系统。它需要满 足水温、水质、水压、水量的要求。技术供水的作用还有 润滑(橡胶轴承)、液压操作(水界牌的球阀) 2 、供水系统包括消防水供水(主变、发电机、油室消防) 、生活供水;
水能转化为旋转机械能
• 当具有以上三种表现形式能量的水流流经 水轮机发电机时,其大部分能量通过冲击 转轮带动水轮发电机转动,进而转化为水 轮发电机旋转的机械能!
旋转机械能转换为电能
旋转机械能转换为电能
水流驱动水轮机转动,水轮机带动同轴发电机转 动,由发电机将水轮机传来的旋转机械能转化为 电能
3、检修闸门 以上两种闸门检修时的安全措施。
4、 施工导流闸门 施工时用
常规电站主要机电设备简介——水轮机
二、水轮机
将水能转化为机械能的设备叫水轮机(水力原动机)。水 轮机由引水部件、导水部件、工作部件、泄水部件组成。
常规电站主要机电设备简介——水轮机
1、引水部件 • 组成:引水室(蜗壳)、座环 • 作用:以较少的水力损失把水流均匀的、对称地引入导水 部件,并在进入导叶前形成一定的环量。
抽水蓄能电站的工作原理
抽水蓄能电站的工作原理抽水蓄能电站是一种利用水力能转化为电力的发电方式。
它利用两个截然不同的水库之间的高差,通过水的上升和下降来驱动涡轮机发电。
下面将详细介绍抽水蓄能电站的工作原理。
一、整体结构抽水蓄能电站主要由上水池、下水池、水轮机和发电机组成。
上水池位于山区或高地,下水池则靠近低海拔地区或拥有湖泊的地方。
两个水池通过水管、隧道等连接起来,构成了一个封闭的循环系统。
二、工作原理1. 储能阶段在储能阶段,当电网需要低负荷或耗电量较小的时候,抽水蓄能电站开始工作。
水泵将水抽到上水池中,此时水从下水池流向上水池,由于高度差的存在,水具有潜在的重力势能储存。
这样,当需求量较低时,电站会利用电力将水泵送至高处储存能量。
2. 发电阶段在发电阶段,当电网负荷需要增加时,抽水蓄能电站开始发电。
此时,通过控制水泵停止运转,上水池的水通过水管或隧道流入下水池,水的下降速度会驱动水轮机旋转。
水轮机连接发电机,通过旋转带动发电机产生电能。
发电阶段将释放之前储存的重力势能。
三、优势和应用抽水蓄能电站有以下优势和应用:1. 能量存储和调峰能力强:由于水的密度大,抽水蓄能电站能够储存大量能量,以应对电网负荷的突然变化,具有调峰能力。
2. 可再生性:抽水蓄能电站利用水能转化为电能,水是一种可再生能源,具有可持续性。
3. 节能环保:抽水蓄能电站不需要燃料燃烧,减少了空气污染和温室气体的排放,对环境友好。
4. 电网稳定性:由于抽水蓄能电站可以根据电网负荷情况进行能量的储存和释放,可以提高电网的稳定性和可靠性。
5. 应用广泛:抽水蓄能电站适用于各种规模的电力系统,无论是城市还是乡村,都可以利用水资源进行发电。
总结:抽水蓄能电站通过利用水的高度差,将水的重力势能转化为电能。
在储能阶段,水泵将水抽到上水池中,以储存能量。
而在发电阶段,水从上水池通过水管或隧道流入下水池,利用水的下降速度驱动水轮机发电。
抽水蓄能电站具有能量储存和调峰能力强、可再生、节能环保、电网稳定性高等优势,广泛应用于不同的电力系统中。
抽水蓄能电站的运行方式与及常规水电机组的不同
抽水蓄能电站的运行方式与及常规水电机组的不同一、简介抽水蓄能电站是一种新型的水电站,它不同于传统的常规水电机组,具有安全、环保、高效等优点,在未来的发电领域中有着广泛的应用前景。
本文将介绍抽水蓄能电站的运行方式以及其与常规水电机组的不同点。
二、运行方式1. 抽水抽水蓄能电站首先需要把下游水库的水抽到上游的蓄水池中,蓄盛越多水量,发电就能越多。
抽水的过程通常依靠正常运行的电网,通过发电机将电能转换成动能,再通过水泵将水抽到上游储能池中。
2. 放水当需要发电时,将上游储能池中的水释放下来,通过下游的水轮发电机发电。
这个过程是比较复杂的,需要判断下游的水位,上游的水位和时间等因素,以确保水能够充分利用,并最大化发电。
三、与常规水电机组的不同点1. 储能抽水蓄能电站最大的优势在于“储能”这一点,将电能储存在上游储能池中,有助于电网的平稳运行,并能够实现“用电储电”,减轻发电负荷。
而常规水电机组并没有储能功能,需要根据用电量实时发电,不灵活且供应难以协调。
2. 发电效率抽水蓄能电站在抽水和发电的过程中,电能可以转换成动能,再转换回电能,其效率要比常规水电机组要高。
在峰谷电价不同的情况下,通过抽水蓄能电站储存低谷电,使用高谷电发电,能够实现高效利用电网的资源。
3. 环保抽水蓄能电站的环保优势也是不可忽视的,由于其使用的是再生能源,且不会产生任何空气和水污染,不会对环境造成不良影响。
相比之下,常规水电机组的建设和运行需要消耗大量的水资源,同时对水环境造成一定的压力与负面影响。
四、抽水蓄能电站作为一种新型的水电站,具有很好的发展前景。
其储能和高效的发电方式,以及环保等优越特性,都是常规水电机组所没有的。
尽管抽水蓄能电站建设成本较高、技术难度较大,但随着环保意识的普及和水电发展的趋势,将有望成为未来电力领域的主流方向。
抽水蓄能电站介绍
抽水蓄能电站介绍抽水蓄能电站是一种能源利用和储存的工程体系,通过利用高峰时段的电力供应过剩时将水从下游抽升至高处储存,然后在需求高峰时将储存的水从高处释放回来,通过水流驱动发电机发电,以实现对电力的调峰和储能。
以下为抽水蓄能电站的详细介绍。
一、抽水蓄能电站的原理抽水蓄能电站的工作原理基于水循环和电力供需平衡。
在低电力需求时期,如夜间或电力供应过剩时,电站利用超额电力将水从下游的水库或河流抽升至高处的储能池,以用于储能。
当电力需求增加时,如白天或电力供应短缺时,电站会释放储存的水流回下游,通过流动的水驱动发电机发电,以满足电力需求。
二、抽水蓄能电站的组成和工程设施1.水库:抽水蓄能电站通常会选择具有较大水源供应能力的区域进行建设,在下游建造大型水库或通过引水系统连接已有水库。
2.储能池:储能池位于地势较高的地方,采用人工或自然形成的水堆石坝进行封堵,以储存抽升上来的水。
3.抽水装置:通过采用泵站将水从下游抽升至高处的储能池,以供后续的发电使用。
4.发电装置:储能池释放水流时,通过流动的水驱动发电机发电,将机械能转化为电能。
5.输电系统:将发电装置产生的电能通过输电线路输送到电网,以满足用户的电力需求。
三、抽水蓄能电站的优点1.调峰能力强:抽水蓄能电站可以根据电力供需的变化,在需求低谷时抽升水储存,然后在需求高峰时释放水发电,以实现系统负荷的平衡调节,保持电力供应的稳定性。
2.高效节能:由于抽升水和释放水的能量转换损耗较小,抽水蓄能电站在储能和释能过程中能够实现较高的电能转化效率,并且无需燃料消耗,具有较低的能源消耗和碳排放。
3.超长寿命:电站的核心设备包括泵站和发电机组,这些设备的寿命可达数十年甚至更长,具有较长的运行寿命,并且维护成本相对较低。
四、抽水蓄能电站的应用领域1.电力系统调峰:抽水蓄能电站可以平衡电力系统的负荷差异,调整系统的供需平衡,减少用电高峰时期的电力供应短缺问题。
2.可再生能源储能:抽水蓄能电站可以将可再生能源,如风能或太阳能,转化为电能并储存起来,以应对不可控因素导致的电力波动,提高可再生能源的利用效率。
抽水蓄能电站的运行方式与及常规水电机组的区别
抽水蓄能电站的运行方式与及常规水电机组的区别抽水蓄能电站的运行方式与常规水电机组的区别主要在于其具有"蓄能"和"抽水"两个特点。
1. 发电功能:抽水蓄能电站通过抽水将水从下游的水库里泵到上游的蓄水池中,待需要发电时再将水从上游的蓄水池中释放,利用释放的水流旋转涡轮发电机来发电,发电的过程与常规水电机组相同。
2. 调峰功能:由于抽水蓄能电站具有蓄能的特点,可以在高峰期将储存在蓄水池中的水释放调峰供电,从而为电力系统提供稳定的电力输出。
3. 调频功能:抽水蓄能电站可以通过调节涡轮发电机的转速,改变输出电力的频率,从而对电力系统的频率进行调节。
4. 调相功能:抽水蓄能电站还可以通过改变发电机的功率因数,实现对电力负荷的调整,从而保证电力系统的稳定性。
5. 黑启动功能:抽水蓄能电站可以在电力系统突然发生断电的情况下,利用其自身蓄能的优势,快速启动发电机,为电力系统提供紧急备用电力。
6. 事故备用功能:抽水蓄能电站可以作为电力系统的备用电源,在电力系统发生故障或断电等情况下,为电力系统提供紧急备用电力。
7. 运行发电效益分析:相比常规水电机组,抽水蓄能电站可以灵活利用低谷电来实现储能发电,因此具有更高的发电效率和经济性。
当电力市场价格高时,抽水蓄能电站也能获得更高的经济收益。
8. 项目建设位置的分析:抽水蓄能电站适合建设在两个高差较大、且中间可以搭建引水隧道、管道或输水管等输水系统的地方。
同时需要考虑水资源充足、土地条件符合、地形条件适宜等因素。
9. 投资收益分析:虽然抽水蓄能电站的建设、运营成本相对较高,但其具有越来越受青睐的"储能+互联网"模式,与电力市场的实时电价等因素相结合,其投资收益还是很大的。
10. 全生命周期分析:抽水蓄能电站的建设、运营、维护、拆除等各个阶段均需要进行全生命周期分析,以了解其环境影响、经济效益、社会效益等各个方面的问题,从而更好地实现电力的可持续发展。
我对抽水蓄能电站的认识
我对抽水蓄能电站的认识抽水蓄能电站是一种利用水资源实现储能和发电的技术。
接下来,我将从抽水蓄能的结构组成、投资、建设和运行方式等方面,以及其对环境、双碳目标实现、电网需求论证、电网调节方式和区域气候调节方式的作用进行简要介绍。
抽水蓄能电站主要由上池、下池、水轮机、发电机和转换器组成。
在能源供过于求时,水将从上池中下泵到下池中,储存起来;而在能源需求高峰时,下池中的水将通过水轮机驱动发电机产生电力。
这种储能技术的投资规模较大,包括水源勘察、水坝建设、水轮机和发电机的安装等,但其投资回报周期较长。
抽水蓄能电站在运营过程中具有灵活性,可以根据电网需求灵活调节发电功率,能够快速响应电力市场的变化。
在电网需求较低时,抽水蓄能电站通过消耗过剩电力将水从下池上升至上池,储存为潜在能量;而在电网需求增加时,它可以迅速转变为发电状态,释放储存的水能,产生电力。
抽水蓄能电站对环境的影响主要体现在两个方面。
一方面,在建设过程中,可能需要水库建设和土地占用,导致植被破坏和生态系统改变。
另一方面,电站运行时可能会对水生生物和水质产生一定的影响。
然而,相比于传统燃煤发电厂,抽水蓄能电站的环境影响更小,因为它不会产生大量二氧化碳等污染物。
抽水蓄能电站在实现双碳目标方面发挥重要作用。
它可以通过储存多余的可再生能源电力,使其在需求高峰时期得以释放,提高可再生能源的利用率。
同时,抽水蓄能电站还可以灵活调节电网负荷,提供稳定且可靠的电力供应,减少对传统高碳能源的需求。
对于电网需求论证方面,抽水蓄能电站可以提供调峰、调频和备用功能,对电网的平稳运行起到重要作用。
它可以在电力供需不平衡时提供额外的容量,满足电网的瞬时需求变化,减少传统燃煤发电等调度方式的使用频率,从而降低碳排放量并提高电网的可靠性。
在区域气候调节方面,抽水蓄能电站可以根据需要在不同的时段释放水能,改变水体流动速度和水量,从而影响水体的温度和湿度等方面。
这种调节功能对于实现区域内气温和降水分布的均衡具有一定的作用。
抽水蓄能电站的工作原理
抽水蓄能电站的工作原理抽水蓄能电站(Pumped storage hydroelectricity)是一种利用两个相邻水体高度差,通过抽水和放水来储存和生成电能的一种系统。
抽水蓄能电站被广泛应用于电网调峰、储能以及提供紧急备用电力等方面。
本文将介绍抽水蓄能电站的工作原理,以及其优势和应用。
一、工作原理抽水蓄能电站的工作原理基于地势高差和动能转换的原理。
它通常由上池、下池、水轮机和泵组成。
1. 上池上池是由水体堆积而成的水库,其位置相对较高。
水从上池中通过管道流到下池,利用高度差将水势转变为动能。
2. 下池下池是位于上池下方的储水库,容量相对较大。
当需要储能时,水被抽取从下池泵送到上池,同时也是电站发电时的蓄能源。
3. 水轮机水轮机是抽水蓄能电站的核心设备,它将水流的动能转化为机械能。
当水从上池流向下池时,通过导流管道进入水轮机,推动水轮机转动。
水轮机将旋转的机械能传递给发电机,进而转化为电能。
4. 泵泵是用于抽水将水从下池输送至上池的设备。
泵的作用是将电力网中的多余电能转化为动能,将水从下池抽升到上池,实现能源的储存。
当电力需求高峰时,泵将停止工作,而水将从上池中通过水轮机释放出来,发电。
二、优势和应用抽水蓄能电站具有以下几个优势:1. 能量储存和调峰:抽水蓄能电站能够通过将多余的电能转化为储能,实现能量的储存和调配。
在电网负荷低谷时,电站可以利用电力将水从下池抽升至上池进行储能;而在负荷高峰时,电站将释放上池中的水,通过产生电能满足电网的需求。
2. 提供紧急备用电力:抽水蓄能电站具备快速启动能力,可以在突发情况下迅速投入工作并提供紧急备用电力。
这在自然灾害、发电机故障或电力中断的情况下尤为重要。
3. 环境友好:与传统燃煤电站相比,抽水蓄能电站不会产生二氧化碳等有害气体,对环境的影响较小。
抽水蓄能电站在以下几个方面得到了广泛应用:1. 电网调峰:电网需要保持电力供应与需求之间的平衡,而抽水蓄能电站能够通过调峰功能,在负荷高峰和低谷时段之间平衡能量供需,确保电力系统的稳定运行。
抽水蓄能电站的工作原理
抽水蓄能电站的工作原理抽水蓄能电站是一种利用水的高位和低位之间的高度差来进行能量转换的电力发电装置。
它通过将低峰时段的电力转化为水的潜能能量,储存起来,在高峰时段通过释放水能将其转化为电能。
一、整体工作原理抽水蓄能电站由上池、下池、水轮机发电机组和升降水泵站这几个主要部分组成。
工作过程如下:1. 低负荷时期:在低负荷时期,电站具备较多的电力供应,此时主要工作是将电力转化为水的潜能能量储存起来。
通过启动水泵,将下池中的水抽到上池,提高上池的水位。
这时,水泵作为驱动再生水轮机发电机组的电动机,利用低电价时段的电能,将水从低位抽升到高位,提高上池的水位和储能。
2. 高负荷时期:在高负荷时期,需求大量电能,而此时电力供应相对紧张。
为满足电网的需求,水轮机发电机组开始运转。
水会从上池流下,通过连接水轮机的水管,进入下池。
在这个过程中,水能转化为动能,驱动水轮机发电机组产生电能。
通过这种方式,将储存在抽水蓄能电站中的水潜能能量转化为电能,满足高负荷时期的电力供应需求。
二、具体工作原理1. 上池:上池是一个位于较高海拔处的储水库,具有较大容积和较高水位。
在低负荷时期,水会被从下池抽升至上池,以储存能量。
上池的对象是通过建筑大坝或者其他结构物进行储存,以保证足够的水量和水位。
2. 下池:下池位于较低海拔处,容积较小且水位较低。
在抽水过程中,上池中的水被抽下至下池,以释放能量。
下池通常是建立在水流较强的河流或者溪流下游的地方,通过合适的建筑物进行调控。
3. 水轮机发电机组:水轮机发电机组是抽水蓄能电站的核心部分。
水从上池流向下池的过程中,通过水轮机转动,驱动发电机输送电能。
水轮机的旋转运动将水能转化为机械能,进而转化为电能。
4. 升降水泵站:升降水泵站是抽水蓄能电站中的关键设备。
在低负荷时期,电能会被用于驱动水泵,将水从下池抽升至上池,储存能量。
而在高负荷时期,水轮机发电机组的运转能够将水的潜能能量转化为电能,以满足电网需求。
抽水蓄能电站基本知识
抽水蓄能电站基本知识引言:抽水蓄能电站是一种利用电能将地势差转换为动能储存起来,待需要时将动能再转换为电能的能源储存设施。
它是一种可再生能源发电设施,可以提供可靠的、可控的电力输出。
本文将介绍抽水蓄能电站的基本知识,包括工作原理、构造组成、优势与局限以及应用领域。
一、工作原理:抽水蓄能电站的工作原理基于两个水库之间的地理高差。
当有多余的电力时,电站将电能用来抽水,将水从下层水库泵到上层水库。
当需要电能时,电站停止抽水,而是释放上层水库中的水,通过喷射管将水注入涡轮机。
涡轮机将水的动能转换为电能,向电力网络供应电力。
二、构造组成:1.上层水库:用于储存蓄能过程中从下层水库抽上来的水。
2.下层水库:用于储存蓄能过程中从上层水库释放下来的水。
3.泵站:包括水泵和与之配套的电动机,用于抽水的过程。
4.涡轮发电机组:包括涡轮机和与之配套的发电机,用于将水的动能转化为电能。
三、优势与局限:1.优势:(1)高效性:抽水蓄能电站具有高电能转换效率,可达到70-85%。
(2)调峰能力强:电站可随时将储存的水释放并发电,满足电网对电力需求的调整。
(3)适应性强:抽水蓄能电站可以灵活应对不同的地形和气候条件,适合于各种环境。
(4)环保性:电站的主要原材料是混凝土和钢铁等常见材料,不会对环境造成污染。
2.局限:(1)地形限制:需要具备一定的地势差才能建造抽水蓄能电站,限制了其可建设的地区。
(2)建设成本高:抽水蓄能电站的建设成本较高,包括水库建设、泵站建设、涡轮机建设等。
(3)水资源需求:为了确保可靠的供电,抽水蓄能电站需要足够的水资源。
四、应用领域:1.应对能源储备不足:抽水蓄能电站可以储存多余的电能,并在需要时释放能量,解决能源供应不足的问题。
2.偏远地区供电:由于可以调整供电量,抽水蓄能电站可以提供远离城市的偏远地区可靠的电力供应。
3.电网调峰:抽水蓄能电站可以根据电网需求灵活调整能量输出,以满足高峰和低谷时段的电力需求。
抽水蓄能电站的运行方式与及常规水电机组的不同
抽水蓄能电站的运行方式与及常规水电机组的不同文件编码(008-TTIG-UTITD-GKBTT-PUUTI-WYTUI-8256)抽水蓄能电站的运行方式与及常规水电机组的不同抽水蓄能电站有发电和抽水两种主要运行方式,在两种运行方式之间又有多种从一个工况转到另一工况的运行转换方式。
正常的运行方式具有以下功能:(1) 发电功能。
常规水电站最主要的功能是发电,即向电力系统提供电能,通常的年利用时数较高,一般情况下为3000-5000h。
蓄能电站本身不能向电力系统供应电能,它只是将系统中其他电站的低谷电能和多余电能,通过抽水将水流的机械能变为势能,存蓄于上水库中,待到电网需要时放水发电。
蓄能机组发电的年利用时数一般在800~1000h 之间。
蓄能电站的作用是实现电能在时间上的转换。
经过抽水和发电两种环节,它的综合效率为75%左右。
(2) 调峰功能。
具有日调节以上功能的常规水电站,通常在夜间负荷低谷时不发电,而将水量储存于水库中,待尖峰负荷时集中发电,即通常所谓带尖峰运行。
而蓄能电站是利用夜间低谷时其他电源(包括火电站、核电站和水电站)的多余电能,抽水至上水库储存起来,待尖峰负荷时发电。
因此,蓄能电站抽水时相当于一个用电大户,其作用是把日负荷曲线的低谷填平了,即实现“填谷”。
“填谷”的作用使火电出力平衡,可降低煤耗,从而获得节煤效益。
蓄能电站同时可以使径流式水电站原来要弃水的电能得到利用。
(3) 调频功能。
调频功能又称旋转备用或负荷自动跟随功能。
常规水电站和蓄能电站都有调频功能,但在负荷跟踪速度(爬坡速度)和调频容量变化幅度上蓄能电站更为有利。
常规水电站自起动到满载一般需数分钟。
而抽水蓄能机组在设计上就考虑了快速起动和快速负荷跟踪的能力。
现代大型蓄能机组可以在一两分钟之内从静止达到满载,增加出力的速度可达每秒1 万kW,并能频繁转换工况。
最突出的例子是英国的迪诺威克蓄能电站,其6 台300MW 机组设计能力为每天起动3~6 次;每天工况转换40 次;6 台机处于旋转备用时可在10s达到全厂出力1320MW。
抽水蓄能电站的若干方面阐述
抽水蓄能电站的若干方面阐述抽水蓄能电站具有发电、调峰、填谷、调频、调相、事故备用、旋转备用及黑启动等多种功能,既具备了电站的作用,又是一个能够用于电网管理的工具。
从某种意义上来说,它还是一种特殊电源,能够集启动快、快速反应和负荷跟踪迅速于一身。
抽水蓄能电站形象的说,是一种储存电的仓库,由上水库、下水库、输水道、厂房及开关站等部分组成。
电能转换是抽水蓄能电站所依据的原理。
当夜间用电负荷减少,但是火电、核电不能大幅度停机或减少发电量时候,同时兼具水泵和水轮机两种工作方式的抽水蓄能机组此时处于水泵运行方式,将下水库的水抽至上水库中,下水库的水位降低而上水库的水库升高,实现电能到水的位能的转换;当用电高峰期时,机组处于水轮机运行方式,上水库的水放至下水库,带动水轮发电机组发电,将水的位能又转换为电能送至电网,解决供电所需,而发电后的水又回到下水库[1]。
如此的循环往复操作,保障了电网运行的可靠性。
不同地区建设的抽水蓄能电站也有所不同。
根据上水库调节水量多少,可将抽水蓄能电站分为纯抽水蓄能电站、混合式抽水蓄能电站和非循环式抽水蓄能电站。
如果只有很少或者几乎没有天然来水进入上水库,抽水蓄能电站几乎不消耗水量,具有这种特征的为纯抽水蓄能电站,其机组全部为抽水蓄能机组,发电所需的全部调节水量仅是在上下水库中循环往复,它仅为调节系统电能在时间上的分配,但它要求所需的蓄能库容必须足够大,才能满足“削峰填谷”的任务。
在常规水电站的基础上,加装抽水蓄能机组即为混合式抽水蓄能电站。
与纯抽水蓄能电站不同的是,混合式的上水库中有天然径流的汇入,并且厂房中有的机组为常规水轮发电机组,有的为可逆式机组。
基于此,它的电能也分为两部分,一部分为天然径流发电,另一部分为抽水蓄能发电。
但是其机组会受到原有水电站设计水头的限制,若水电站远离负荷中心,就会使得单位电量投资变大,输电损失也会随之增加,就不再符合发展的经济性。
非循环式抽水蓄能发电站,顾名思义,即上下水库中的水量并不是循环往复重复利用来发电的电站。
常规水电厂和抽水蓄能电厂运作原理及主要机电设备介绍
常规电站主要机电设备简介——发电机
1、定子
组成:电动机的静止部分,一般由导磁的定子铁心、导电 的定子的绕组、具有冷却介质通道的机座结构组成; 作用:切割磁场,产生电流。
常规电站主要机电设备简介——发电机
2、转子
组成:电机的转动部分。主要由导电的转子绕组、导磁的 铁心以及转子轴伸、护环、中心环和风扇等组成; 作用:构成磁场。
• 水轮机 其组成和作用与常规水电站一致,但考虑 到抽水蓄能机组特殊性,为满足水泵和水 轮机两种运行工况的要求,水泵水轮机比 相同水头和容量的水轮机尺寸大。
抽水蓄能电厂主要机电设备简介——发电机
• 发电机 抽水蓄能电厂发电机与常规水电厂发电机 组成和作用基本一致。 但以下关键技术必须得到合理解决:
常规电站主要机电设备简介——进水主阀
(3)装有几台机组的电站,一般都由一根总引水 管引水,同时供几台机组发电。每台机组前都安 装一个主阀,这样当某台机组需检修时,只需关 闭该机组的主阀即可,而不影响其他机组的正常 发电。 (4)引水管很长的引水式电站,设置主阀后,当 机组暂停运行时可只关闭主阀,而不必关上游的 进水口闸门,使长的引水管道中处于充水等待工 作状态,待再次开机时,就节省了压力管道充水 的开机准备时间。
抽水蓄能电厂主要机电设备简介——主进水阀
• 主进水阀 主进水阀在抽水蓄能电站与常规电站一样 根据水头的大小设置诸如球阀、蝶阀等。 但目前国内多为高水头蓄能电站,故多采 用球阀形式作为主进水阀。
抽水蓄能电厂主要辅助设备——油、水、气
• 油、水、气系统 油水气系统同样作为抽水蓄能电厂的重要 辅助设备或系统,其作用于常规电站一致 。
常规电站主要机电设备简介——调速器
常规电站主要机电设备简介——调速器
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抽水蓄能电站的运行方式与及常规水电机组的不同抽水蓄能电站有发电和抽水两种主要运行方式,在两种运行方式之间又有多种从一个工况转到另一工况的运行转换方式。
正常的运行方式具有以下功能:(1) 发电功能。
常规水电站最主要的功能是发电,即向电力系统提供电能,通常的年利用时数较高,一般情况下为3000-5000h。
蓄能电站本身不能向电力系统供应电能,它只是将系统中其他电站的低谷电能和多余电能,通过抽水将水流的机械能变为势能,存蓄于上水库中,待到电网需要时放水发电。
蓄能机组发电的年利用时数一般在800~1000h 之间。
蓄能电站的作用是实现电能在时间上的转换。
经过抽水和发电两种环节,它的综合效率为75%左右。
(2) 调峰功能。
具有日调节以上功能的常规水电站,通常在夜间负荷低谷时不发电,而将水量储存于水库中,待尖峰负荷时集中发电,即通常所谓带尖峰运行。
而蓄能电站是利用夜间低谷时其他电源(包括火电站、核电站和水电站)的多余电能,抽水至上水库储存起来,待尖峰负荷时发电。
因此,蓄能电站抽水时相当于一个用电大户,其作用是把日负荷曲线的低谷填平了,即实现“填谷”。
“填谷”的作用使火电出力平衡,可降低煤耗,从而获得节煤效益。
蓄能电站同时可以使径流式水电站原来要弃水的电能得到利用。
(3) 调频功能。
调频功能又称旋转备用或负荷自动跟随功能。
常规水电站和蓄能电站都有调频功能,但在负荷跟踪速度(爬坡速度)和调频容量变化幅度上蓄能电站更为有利。
常规水电站自起动到满载一般需数分钟。
而抽水蓄能机组在设计上就考虑了快速起动和快速负荷跟踪的能力。
现代大型蓄能机组可以在一两分钟之内从静止达到满载,增加出力的速度可达每秒1 万kW,并能频繁转换工况。
最突出的例子是英国的迪诺威克蓄能电站,其6 台300MW 机组设计能力为每天起动3~6 次;每天工况转换40 次;6 台机处于旋转备用时可在10s达到全厂出力1320MW。
(4) 调相功能。
调相运行的目的是为稳定电网电压,包括发出无功的调相运行方式和吸收无功的进相运行方式。
常规水电机组的发电机功率因数为0.85~0.9,机组可以降低功率因数运行,多发无功,实现调相功能。
抽水蓄能机组在设计上有更强的调相功能,无论在发电工况或在抽水工况,都可以实现调相和进相运行,并且可以在水轮机和水泵两种旋转方向进行,故其灵活性更大。
另外,蓄能电站通常比常规水电站更靠近负荷中心,故其对稳定系统电压的作用要比常规水电机组更好。
(5) 事故备用功能。
有较大库容的常规水电站都有事故备用功能。
抽水蓄能电站在设计上也考虑有事故备用的库容,但蓄能电站的库容相对于同容量常规水电站要小,所以其事故备用的持续时间没有常规水电站长。
在事故备用操作后,机组需抽水将水库库容恢复。
同时,抽水蓄能机组由于其水力设计的特点,在作旋转备用时所消耗电功率较少,并能在发电和抽水两个旋转方向空转,故其事故备用的反应时间更短。
此外,蓄能机组如果在抽水时遇电网发生重大事故,则可以由抽水工况快速转换为发电工况,即在一两分钟内,停止抽水并以同样容量转为发电。
所以有人说,蓄能机组有两倍装机容量的能力来做为事故备用。
当然这种功能是在一定条件下才能产生的。
(6) 黑启动功能。
黑启动是指出现系统解列事故后,要求机组在无电源的情况下迅速起动。
常规水电站一般不具备这种功能。
现代抽水蓄能电站在设计时都要求有此功能。
抽水蓄能机组的正常运行和工况转换可能有下列的多种操作方式。
可见蓄能机组的运行方式是相当复杂的,同时也说明蓄能机组的功能是很完善的。
水轮机工况发电及停机2种操作方式水泵工况抽水及停机2种操作方式发电转调相及返回2种操作方式抽水转调相及返回2种操作方式停止至发电方向调相及停机2种操作方式停止至抽水方向调相及停机2种操作方式发电转空载转抽水1种操作方式抽水转空载转发电1种操作方式抽水直接转发电1种操作方式黑启动1种操作方式抽水蓄能电站的静态效益和动态效益静态效益:抽水蓄能电站在电网中由顶峰填谷作用而产生的经济效益,称为静态效益。
包括:(1) 容量效益:抽水蓄能电站是调节电网负荷曲线高峰和低谷之间差距的有效措施。
负荷高峰时段,它可以作为水电站发电,担负电网尖峰容量;用电低谷时段,则可作为电网用户,吸收低谷电量抽水蓄能,减少负荷峰谷差。
因此抽水蓄能电站可减少火电机组的日出力变幅,使其在高效率区运行,增加发电量,并使核电和大型火电机组稳定经济运行。
抽水蓄能电站一般无防洪、灌溉、航运等综合利用要求,建设成本低,建设周期比常规水电站要短,运行费用比火电站要低。
在电网中缺少调峰电源时,建设抽水蓄能电站可减少火电或其它类型电源的装机容量,改变能源结构,减少总的电力建设投资。
(2) 能量转换效益:抽水蓄能电站通过能量转换,将成本低的低谷电能转换为价值高的峰荷电能。
(3) 节煤效益:抽水蓄能机组的投入,使电网负荷分配得到调整,火电尽量担负基荷和腰荷,从而使火电总平均煤耗下降。
动态效益:抽水蓄能电站具有调峰、调频和调相等作用,还可承担紧急事故备用,保证电网安全、稳定运行。
这些动态效益高于其静态效益,主要包括:(1) 调峰效益:抽水蓄能机组因为结构简单,控制方便,可以随需要增加功率或减少功率,因而有效地减轻了火电机组(包括燃气轮机机组)的调峰负担。
(2) 调频效益:抽水蓄能机组调节灵活,出力变化可以从0 到100%,可以快速起动,随时增荷或减荷,起到调整周波的作用,有助于保持频率并提高电网的稳定性。
(3) 负荷跟随效益:电网负荷总是在不断的变化,当负荷急剧变化时,抽水蓄能机组与火电或其它类型机组相比,其负荷跟随很快,爬坡能力较强。
(4) 旋转备用(事故备用)效益:抽水蓄能机组作为水力机组可以方便地处于旋转备用状态,以利快速地承担事故备用。
抽水蓄能电站能够快速启动机组,迅速转换工况,但因其水库库容较小,所起作用与具有较大库容的常规水电站有所区别,一般只能担任短时间的事故备用。
在发电工况下,可利用抽水蓄能电站运行中的空闲容量,短时间内加大出力;在停机状态下,亦可紧急启动,从而达到短时应急事故备用的目的。
在水泵工况下,可停止抽水,快速切换至发电工况。
(5) 调相效益:抽水蓄能机组由于其结构上的优点,可以方便地做调相运行。
不但在空闲时可供调相用,在发电和抽水时也可调相,既可以发出无功功率提高电力系统电压,也可以吸收无功功率降低电力系统电压,尤其是在抽水工况调相时,经常进相吸收无功功率,有时进相很深,持续时间很长,这种情况是其他发电机组达不到的,只有抽水蓄能机组才能做到。
另外,抽水蓄能机组在调相运行完成后可以快速地转为发电或抽水。
最能体现动态效益的是抽水蓄能机组的事故备用功能:据美国有关资料统计,1993~1997 年8 月,电力系统发生主要事故137 起,由电厂引起的仅9 起,而93.4%的事故是由输配电设施引起的。
抽水蓄能机组不仅可调相运行(发出或吸收无功功率),为电网提供电压支持,避免出现电压崩溃和热过载,而且由于其工况转换迅速,应变能力强,在一系列的重大电网事故中能在短时间内从任何工况下转为满负荷发电,从而防止事故扩大和系统瓦解。
英国和法国间通过两条额定容量为1000MW 的直流输电线路连接,联网后虽可互为备用,但也使最大甩负荷风险由660MW增加到1000MW,备用容量也要相应增加。
迪诺威克抽水蓄能电站(1800MW)设计时考虑能在10s内发出1320MW出力,以适应紧急事故备用的需要。
广州抽水蓄能电站投产后,在电网中发挥了紧急事故备用作用。
1994年5 月至1996 年年底期间,在核电机组跳机、火电机组甩负荷和西电解列等66 次事故中,由于广蓄电站迅速投入,防止了事故的扩大,帮助电网及时恢复正常供电。
十三陵抽水蓄能电站投产以来,对京津唐电网的安全、稳定运行起到了关键作用。
尤其是1999 年3 月,因连续十多天的大雾阴雨天气使供电线路不断出现电网污闪、线路闪络掉闸等事故,在此期间十三陵蓄能电厂均能做出快速反应,六天内共开机48 次,紧急启动成功率100%,避免了事故造成的损失。
抽水蓄能电站的类型及适用场合抽水蓄能的类型,按开发方式可分为纯抽水蓄能电站、混合式抽水蓄能电站和调水式抽水蓄能电站;按调节周期分,可分为日调节、周调节和季调节等;按水头分,可分为高水头和中低水头;按机组类型分,可分为四机分置式、三机串联式和二机可逆式;按布置特点分,可分为地面式、地下式和特殊布置形式(人工地下水库)。
(1) 纯抽水蓄能电站厂内安装的机组全部是抽水蓄能机组。
其发电量绝大部分来自于抽水蓄存的水能,发电的水量基本上等于抽蓄的水量,重复循环使用。
在运行中,仅需少量天然径流,补充蒸发和渗漏损失,补充水量既可来自上水库的天然径流,也可来自下水库的天然径流。
混合式抽水蓄能电站厂内既安装有抽水蓄能机组,也安装有常规水轮发电机组。
上水库有天然径流来源,既可利用天然径流发电,也可从下水库抽水蓄能发电。
其上水库一般是天然来水形成的,下水库按抽水蓄能需要的容积在河道下游修建。
调水式抽水蓄能电站的上水库建于分水岭高程较高的地方,在分水岭某一侧拦截河流建下水库,并设水泵站抽水到上水库;在分水岭另一侧的河流建常规水电站从上水库引水发电,尾水流入水面高程最低的河流。
这种类型的抽水蓄能电站,其下水库有天然径流来源,上水库没有天然径流来源,调峰发电量往往大于填谷的耗电量。
(2) 抽水蓄能电站的运行分为抽水和发电两种工况:在抽水过程中,下水库由满库至空库,上水库则由空库至满库;在发电过程中,上水库由满库至空库,下水库则由空库至满库,完成一个循环周期。
如该周期历时一昼夜,则称为日调节抽水蓄能电站;如历时一周,则称为周调节抽水蓄能电站;如历时更长,可在年内蓄丰补枯,则称为季调节抽水蓄能电站。
一般纯抽水蓄能电站大多进行日调节和周调节,混合式抽水蓄能电站有时可进行季调节。
(3) 抽水蓄能电站的有效水头越高,所需要的流量和库容越小,单位造价就可减少,故抽水蓄能电站的造价随水头增大而降低。
我国高水头抽水蓄能电站如广蓄、十三陵和天荒坪等利用水头已达400~600m,国外使用单级水泵水轮机的水头(扬程)已达700m以上,而使用多级水泵水轮机的水头已达1300m 左右。
国内的羊湖抽水蓄能电站多级泵最大扬程达853m。
抽水蓄能电站水头200m 左右及以下称中低水头,如已建的溪口和建设中的泰安抽水蓄能电站就是安装200m水头段的机组。
我国混合式抽水蓄能电站受天然落差限制,水头一般较低,如岗南、密云、潘家口和响洪甸等混合式抽水蓄能电站都是水头在100m以下的电站。
(4) 从机组类型来说,四机式机组是较早期的抽水蓄能电站所用的结构方式,装有由水泵与电动机组成的抽水机组和由水轮机与发电机组成的发电机组,现一般已不再选用。