抽水蓄能电站技术概况简介概要

抽水蓄能电站技术概况简介

安徽省电力试验研究所倪安华

1989年7月

1抽蓄能电站的作用

抽水蓄能电站是水力发电站的一种特殊形式。它兼具有发电及蓄能功能。抽水蓄能电

站有上、下两个水库(池)。当上库的水流向下库时，就如常规的水力发电站，消耗水的位能转换为电能；相反，将下库的水输到上库时就是抽水蓄能，消耗电能转换为水的位能。由于机械效率和各种损耗的原因，在同样水位差和同样水流量的条件下，抽水时所消耗的电能总

是大于发电时产生的电能。那末，建设抽水蓄能电站的经济效益表现在哪里呢？

众所周知，随着工业化水平的发展和人民生活用电的增加，电网用电负荷的峰谷差愈大。图1是典型的日负荷曲线。在上午& 00左右开始和晚上19:00左右开始为两个高峰负荷，此期间电网的发电出力必须满足P max的要求；晚上23：00以后为低谷负荷，电网的发电出力又必须限制在

P min。

也就是说，发电出力必须满足调峰要求。随着电网的发展，大机组在电网中的比重将增加，用高压高温高效率的大机组来调节负荷不仅在经济上是不合算的，而且对设备的安全

和寿命也有影响。今后核电机组更要求带固定负荷。因此，电网调峰将更为困难。抽水蓄能

电站的作用就是在低谷负荷期间吸取电网中的电能将水抽至上库，积蓄能量；而在高峰负荷

期间再将上库的水发电。亦即在图I中增加了“ V”部分的用电负荷，使常规机组负荷不必

降到P min。而在高峰负荷时，“P”部分的负荷由抽水蓄能机组承担，使常规机组的负荷不需要升高到P max 塞。V的面积必然是大于P的面积，在电能平衡上是要亏损的，：然而却减小了大机组的调峰幅度，降低了大机组由于带峰荷而引起的额外的燃料消耗，提高了大机组的利

用率。从全电网来衡量经济效益是显著的。

抽水蓄能电站的综合效率一般在65—75%,这一数字包括了抽水和发电时所损耗的机

械效率。然而，大火电机组利用率的提高即意味着煤耗的降低。如火电厂在30—40%酌额

定工况远行时，其煤耗约比额定工况增加35%，而且低负荷远行可能要用油助燃，厂用电

率也要比正常增加1 —2个百分点。煤耗和厂用电的减少也可认为是在同样的能耗时发电量的增加。

此外，常规水力发电站虽然也具备调峰功能，但其发电出力往往与灌溉、防洪等矛盾。

因为常规水电站的水库调度是一个综合的系统工程。而抽水蓄能电站的发电量及蓄水量是可

以按日调节的，可以做到按日平衡，不影响水库的中长期调度。

综上所述，抽水蓄能电站的优越性可以归纳为以下几点：

(1) 对电网起到调峰作用，降低火电机组的燃料消耗、厂用电和运行费用。

(2) 提高火电机组的利用率，火电装机容量可有所降低。

(3) 避免水电站发电与农业的矛盾，有条件按电网要求进行调度。

(4) 作为事故备用起动快，抽水工况与发电工况可以迅速转变，并可以调相，调频。

(5) 无环境污染。

因此，国际上已经广泛地采用抽水蓄能站，并向大容量发展。抽水蓄能电站的容量有的国家已经占装机容量的7 一10%，占常规水电站装机容量的20—30%。

2抽水蓄能电站的构成

抽水蓄能电站应有上水库(池)、高压引水系统、主厂房、低压尾水系统和下水库

池)。其构成如图2。

按水文条件来看，如果上库没有流域面积或流

域面积甚小，没有天然入流量，则这一类抽水蓄能电站

称为“纯抽水蓄能电站”，厂房内安装流量基本相同的

水轮机和(或)水泵。如果上库有天然入流量，则这一类

抽水蓄能电站称为“混合式抽水蓄能电站”'厂房内除安

装抽水蓄能机组外，尚可增装常规的水轮发电机，其容

量与来水量相匹

配。此外，下库还可另安装常规迳流水轮发电机，其容量与上、下水库总来水量相匹配。此类电站可获得较佳的经济效果。

水库的开发方式主要取决于站址的自然条件。可以有几种方式：

(1) 上、下两库均由人工围建。此种方式是只能建纯抽水蓄能电站。自然条件主要是地形上能建设合适库容和站址距电网的经济距离。水文条件是次要的。上库的调节库容量

般考虑5 一10小时的蓄放水量，而水位变化辐度不超过水轮机工作水头的10 一20%。

(2) 上库由人工围建，下库则利用天然河道、湖泊、海弯或利用已经建成的水库。此种开发条件与(1)相同。

(3) 人工围建下库，而上库则为已建成的水库。即对原有的常规水电站进行改造，成为混合式抽水蓄能电站。建站规模主要由下库的地形和库容来决定。

(4) 上、下两库均利用相近的天然河道或湖泊。这种站址比较难选，而且上、下库之间的水位差也不会很大。

(5) 在地形比较平坦的场合，只有上水库是露天的，而下水库、电站厂房及管道全部设在地下，也可利用报废的矿井。这种蓄能电站的水头可达1000

米以上，可安装大容量、

高水头、高效率的水轮机。

抽水蓄电站一般采用高水头以达到高效率低水耗，因此，压力引水管也同样承受高压。

高压管道除了进入厂房部份采用大口径压力钢管外，其余部分均采用隧洞或竖井。洞的内部

衬砌是影响压力的重要因素，一般情况下采用钢板衬砌。当地质条件较好时可将部份内水压

力传递至周围岩石上，以减少一钢板用量及工程费用。为增强衬砌刚度，防止压曲，对衬砌钢板再加焊劲环或劲带。为了防止水锤的发生，调压井的设置与常规水电站相同，特别要考

虑过渡工况下的负水锤和涌流。如调压井的位置选择困难，亦可采用气垫式调压室，它与常

规调压井起到同样的作用。抽水蓄能的水泵需要有正的吸入扬程，因此与常规水电站不同，尾水管道也是有压力的。

常规水电站的进水口有拦污栅。抽水蓄能电站的进水口又是蓄能工况时的出水口。因此栏污栅的设计是一个专门问题。

抽水蓄能电站的厂房一般采用地下式。厂房的标高应低于下库最低水位以下30—50