抽水蓄能水电站文献综述

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1、中国抽水蓄能水电站的建立摘要砸着国家经济的高速开展，电啊规模越来越大，抽水蓄能电站在电网中的作用与地 位日趋显善，已从早期的调峰填谷改善电源品质逐步过渡到电力系貌不可或缺的管理工 具，得到了水电建立部门与运行管理机枸的高度重視。抽水蓄能电站，是一种具有启动 快、负荷眼踪迅速和快速反喇的特殊电站。本文主要介给抽水蓄能电站的一些根本知识, 包祐抽水蓄能电站的工作原理及其功能，适用的电力系境,还有它的静态效益和动态效 益，以及电站的特点与组成。关iial：抽水蓄能电站；原理;功能;经济效益中国抽水蓄能水电站建立始于20世纪60年代后期，从国外引进第一台抽水蓄能机 组（安装在省岗南水电站），至今已有三

2、十多年的历史。近二十年来，中国的抽水蓄能电 站有了不较快的开展，最早开场进展前KlJlffl设计工作的是十三鹼抽水蓄能电站。当时 由于认识上的不同恵，湘建立抽水蓄能电站存在异放。因此，围绕十三鹼抽水蓄能电站 建立的必要性，可行性级经济型的重大问题，做了摄人的分折论证工作。为政附部门的 决策而提篌了科学依弼，从而大大的促进了抽水蓄能电站的立顶和开工建立。通过多年对抽水蓄能电站所做的大量分析论证工作，目前不菅是规则设it sun,还 是运行管理部门,主菅决策部门，对抽水蓄能电站在电网中的作用于效益制有了了一个 比ui深人的了解，对修建抽水蓄能电站的必要性与经济性在认识上逐渐筑一，在工作11程中逐步

3、形成了一套比抵系统的抽水蓄能电站经济效益分析廿算与评价方法也被承受。 所有这些工作，对推动中国抽水蓄能电站的开展都起到了重要作用个，I着最近几年一 批高水头,大容量的抽水蓄能电站相机建成发电,标志着中国的抽水蓄能电站进人了一 个新的开展阶段。1抽水蓄能电站工作原理电力的生产、输送和使用是同时发生的，一般悄况下Q不能肾存，而电力负荷的需 求閒瞬息牙变。一天之，白天和前半夜的电力需求较高；下半夜大幅度地下缺，低谷有 时只及顷晔的一半甚至更少。鉴于这种悄乱,发电设备在负荷lN0要满发，而在低 谷时段要压低出力,甚至得暂时关冈，为了按照电力需求来I*调使用有关的发电设备, 需采取一系列的措施。抽水蓄能

4、电站就是为了解决电网顶峰、低谷之间Ift需矛盾而产生的,是同接储存电 能的一种方式。它利用下半夜过剰的电力驱动水泵，将水从下水库抽到上水库肾存起来, 熬后在次日白天和前半夜將水故出发电，并流人下水库。在整个运作过程中，虽廉局部 能量僉在转化时流失,（S相比之下，使用抽水蓄能电站的然比增建煤电发电设备来满足 頂峰用电而在低谷时压荷、停机2FHS况来得廉价,效益更佳。2抽水蓄能电站的构成其构成如图2。抽水蓄能电站应有上水库（池）、高压引水系鋭、主厂氛低压尾水系统和下水库池）。按水文条件来看，如果上库没有流域面枳或流域面枳甚小，没有天然人流量，炉么这 一类抽水蓄能电站称为“纯抽水蓄能电站，房安装流量

5、根本一样的水轮机和(或)水 泵。如果上库有天热入浦量，那么这一类抽水蓄能电站称为“混合武抽水蓄能电站 厂房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EKo水库的开发方式主要取决干站址的自然条件。可以有几种方式: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 是地形上能建立适宜库容和站址更电网的经济更离。水文条件是次要的。上库的调节库 容量一般考虑5-10小时的蓄故水量，而水位变化辐度不起过水轮机工作水头的10 20%o(2) 上库由人工围建,下库那么利用天然河道、湖泊、海弯或利用已经建成的水库。 此种开发条件与-样。(3) 人工围建下库，而上库册么为

6、已建成的水库。即对原有的常规水电站进展改造, 成为混合武抽水蓄能电站。建站现模主要由下库的地形和库容来决定。(4) 1.下两库沟利用相近的天然河道或湖泊。逮种站址比难选，而目上、下库 之间的水位差也不会fflto(5) 在地形比J1平坦的场合,只有上水库是霧天的，而下水库、电站厂僻员管道全部 设在地下，也可利用报废的矿井。这种蓄能电站的水头可a woo米以上，可安装大容 量、高水头、高效率的水轮机。抽水蓄电站一般釆用高水头以到这高效率IKAtt,因此，压力引水管也同样承受高 压。高压管道除了进人厂房部份釆用大口径压力丫耳管外，其余局部均釆用隧洞或竖井。 洞的册科砌是影哨压力的重要因素，-fit

7、s况下采用当地质条件较好时可将 部价水压力传递至周围岩石上，以诚少一朋扳用量及工程费用。为增強料砌刚度，肪止 压曲，对HffliRffiR加焊劲坏或劲带。为了肪止水锤的发生，调压井的设置与常规水电 站一样，特别要考虑过渡工猊下的负水锤和涌流。如调压井的位置选择困难，亦可采用 气垫武调压室，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人扬程， 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柵。抽水蓄能电站的进水口Q是蓄能工况时的出水口。 因此栏污柵的设it是一 f专门冋題。抽水蓄能电站的厂房一般釆用地下式。厂僻的标高应低于下库最低水也以下3050 米，以保证抽水

8、工况时有一定的吸水扬程，肪止气Moifi年来各种高效施工机械的开展, 以及隧洞施工方法的改良，突破了在恶劣地质条件下修建地下洞室的因难，地下借最 大Bfi面枳可这1500(712以上，能满足大塑机组的安装利维修。此外，呆用地下厂房方案, 使许多缺少适宜的地面厂房位置的优良站址得到了修建的可行性。对坏境及族游也是一 种保护。3抽水蓄能电站的运行3.1抽水蓄能机组的起动由于单机容量大，靜态起动会使电网波动。起动有以下几种方法：水力起动法适用于“三机式机组。水泵侧用压缩空气排水或关冈进出口阀门，水轮机那么用 水力起动，直到同步转速。并啊后使水泵接带负荷，水轮机压水充气。这种方法起动时 间约需100秒

9、以上，但对电网没有冲击。起动电机起动法在壬机同轴安装一台专供起动用的电动机，该电动机的股数应少于壬电机的18数， 使其转速能高于壬机的同步转速，电动机的功率一般为主机助率的6-8%o起动时间约需58分鉀。主机正常运行时，起动电机空&种起动方法适用于各类机组。起动电 动机还可以作制动用。同步起动法即所谓“背靠背起动o适用干混合式抽水蓄能电站。起动时，将待起动机组的定 子通il起动母线与常规水轮发电机的定子相朕结，然后分别加加储，水轮发电机以同步 方武带着起动机组升速，到达同步转速时用准同期方式并网。起动机的容量应大干主机 容量的15-20%,起动时同约需24分押。变频起动安装一台专侠起动用的可控

10、徒变額电源，机组起动时将变頫电源送至主机的定于。 风后期整朝率使转速逐步上升，到同步转速时退岀变頫电源，用自同期方武并啊。降压异步起动法用升压变压器的抽头或串接降压电抗器，以异步电动机方武起动，当转速达80%额 定转速时参JnHtt电浦,使主机拉人同步转速。nt种方法对电网冲击较大，适用于小机 组。3.2抽水蓄能机组工况转换从抽水工况快速转换为发电工况，是抽水蓄能机组的一大特点,以适应电网的应急 需要。为了实现快速专换，要求机组具有制动功能，使情走时间濾小一半以上。电气制 动的措施是解列后迅速将定干统组三相類路或经过外加电81短路,转子继续lite（用专 用的働厳电源）,便定子产生电浦加大有功

11、损耗。另外，如果机组设有起动电动机，那 么稱垓电机反接，増加H1力更。三机式机组及“两机武机组在运行中进展转变的典塑时间（初如下:工况转变三机式两机式从静止至水轮机满教8080从水泵满裁至水轮机满我60120从静止至水泵满转120300从水轮机满教至水泵满裁404003.3抽水蓄能电站的调度抽水蓄能电站的调18是牵涝面很广的不貌工程。对摘水蓄能电站的机组来说，调度 决定是开机U是停HI,是抽水工况还是发电工况，至于机组的负荷一般是同定在额定出 力运行,不作调整。因为额定出力运行效率最高。对于一个抽水蓄能电站来说调U的任 务是决定同一工况下开机的台数，一个站不可能出现不同工况同时运行。至干混合式

12、抽 水蓄能电站，期么调度的任务是分别决定常规水轮发电机开机的台数和抽水蓄能机组发 电的台数。对于1水蓄能电站调度的依据也是多方面的。的功率、耐持续时间，頂 晔电量；低谷时的功率、低谷持续时间；基侖向各电厂的分配、系统中的旋转备用量； 各抽水蓄能电站上下库的水位；各火电机组的做增煤耗值；系统负荷潮流；峰谷的电价; 次日是否节假日或星期日这么多因子一般是非常难于全面考虑的。使用电子廿算机 实现优化调U，到迭系统的最经济运行是研究的方向。4我国抽水蓄能近况我国抽水蓄能电站的建立起步较晚，技术储箴不多。已经选点的有的从化，的十三 鹼，的天荒坪，的垠期山和响洪甸。逆些工程有的已经开工，有的已开场初设，有

13、的已 通11可行性研究。现将华东地区的三个点简单介鉛如下。华东地区目前晔谷差已IS 3000MW,大机组比重较高,山核电站即将投产，调峰任 务狠巨，摘水蓄能电站的建立巳很ififflo天荒坪位于北部的安吉县,它是一个人工围建 上、下库的纯抽水蓄能电站，能承当3600MW的调峰能力。垠址山位于东部的市,它是 利用已有的城西水库作为下库，人工修建上库的纯抽水蓄能电站，能承当900MW的说| 晔能力。哨洪甸位于皖西的金寨县，它是利用已建成的哨洪甸水电站的水库作为上库， 人工修建下库,改造后成为混合式的抽水蓄能电站，包括原有40MW的水轮发电机在, 其调峰能力有200MWo三个点的主要参数如下:5中国

14、抽水蓄能水电站开展前景5.1电力工业的迅速开展，电温构造的不飾优化,为抽水蓄能电站开展提侠了机锻。近年来，随着电Jilt的开展与国民经济构造的调整，中国电力俱求形矜发生了新 的变化，电力供求f fill于缓和，绝大局部地区严重缺点的局面整逐步得到缓解，有的 地方U出现了电力篌夫于求的现象。中国的电力开展速度已经有il去主要取决于投资规 模逐步转变为市场需求来决定。参数天荒坪垠堺山咯洪旬装til容量台数X容量MW6x3006x752x40调眸能力MW3600900200上库调节库容Um3744900260000卞库阖节库容Jim37444075440工作水头m56612162主r房里直地下衣地下

15、衣地下貳洞室尺寸长X宽X高m214x24x51146x20.5x41.4574.8x21x46.4引 水型it隧洞隧羽應洞截面长澹径 m1004x(6x3285x(t4.3x675088管L/H2.611.412机组8S可逆竖抽湿潦沈可逆翌轴混逍直可逆姿轴混逍式转速r/min429214/250107效率%70 (S 合90/92.590/92吸入水头m-5422-14抽水年小时数200816601590发电年小时数140812902174起动方沆可控徒变賈同轴起动电机背靠背岀线电压kV500220110为提高电网侠电质量，降低侯电本找，在电源梅造上需进展调整。由干目前水电占 的比重偏低，为此

16、提出了“大力开展水电，优化开展火电，适当开展核电,因地制宜开 展新能源发电，开发与节约并重的建立方针，在沿海缺能省价，要开展核电和加气蒸 汽朕合循坏机组。在遥远地区和有条件的农村，要充分利用当地水力资源，风能资源， 因地匍宜利用新能源即可再生能源发电。在电源建立中,要重视调峰电厂的建立,特别 是在我国东郡地区，由于缺乏水力负温,要ira快抽水蓄能电站的建立。5.2加快建立|水蓄能电站,解决火电为主电啊的调峰冋題。我国能涼分布不平衙，东部地区经济兴旺，人口脚密，水力资源相对贫乏，调节性 能好的大水电更少，电网以火力为主。根据华北、东北、华东三大主网今年运行资料分 析，由干电源构造上的不合理、水电

17、比重低、压荷限电比#1严重。解决电网的调峰间题 是电网运行巾一项紧迫的任务，只有不Bi优化电源构造才是解决这一冋題的根本措施。抽水蓄能电站具有多功能的运行特点,既能调峰,Q能填谷,具有双倍碉嶂的能力, 在电网中，不仅可以作为电网的紧急事故备用电源,Q能HRtlE踪负荷的变IL对保证 电网平安稳定运行及提高侠电质量起到非常重要的作用。抽水蓄能电站已是现代电力系 境开展的重要组成局部,国外电网运行实践也充分证明了这一点。5.3核电的开展,要求适当配套蓄能电站，促进了抽水蓄能电站建立和电视一种平安可靠清洁的能源。世界上一些比jfl兴Iff的国家从资源或从环境保护 考虑，核电站在电啊中的比重比Hl大。

18、I着经济的开展，未解决能源短缺问题，核电在 能源中的比重將会強来越大，从长远来看，中国的核电事业将会有一f较快的开展。综上所述，砸着电力工业改革的不Bi深人与电源构造的不Bi优化，为抽水蓄能电站 的开展创殖了条件。参考文献1 H源抽水蓄能技术河海大学【2】梅祖彦抽水蓄能发电技术.机械工业3 刊如世界抽水蓄能电站新开展.中国电力4 育文.抽水蓄能电站调障填谷研究5 P Guichon .Operation of pumped storage power station A.国际抽水蓄能会 ij 论文 集C .1991.6J怵彬如，连希抽水蓄能电站工程技术.中国电力7 陆佑楣家铮抽水蓄能电站8 春生，抽水蓄能电站设计,中国电力9 家铮，何璟，中国抽水蓄能电站建立，中国电力10 土地勘测定界成果报告天荒坪抽水蓄能电站【门】抽水蓄能技术比文集2010