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1、抽水蓄能電站技術概況簡介安徽省電力試驗研究所倪安華1989年7月1抽蓄能電站的作用抽水蓄能電站是水力發(fā)電站的一種特殊形式。它兼具有發(fā)電及蓄能功能。抽水蓄能電站有上、下兩個水庫(池)。當上庫的水流向下庫時，就如常規(guī)的水力發(fā)電站，消耗水的位能轉(zhuǎn)換為電能；相反，將下庫的水輸?shù)缴蠋鞎r就是抽水蓄能，消耗電能轉(zhuǎn)換為水的位能。由于機械效率和各種損耗的原因，在同樣水位差和同樣水流量的條件下，抽水時所消耗的電能總是大于發(fā)電時產(chǎn)生的電能。那末，建設抽水蓄能電站的經(jīng)濟效益表現(xiàn)在哪里呢?眾所周知，隨著工業(yè)化水平的發(fā)展和人民生活用電的增加，電網(wǎng)用電負荷的峰谷差愈大。圖1是典型的日負荷
2、曲線。在上午8：00左右開始和晚上19：00左右開始為兩個高峰負荷，此期間電網(wǎng)的發(fā)電出力必須滿足Pmax的要求；晚上23：00以后為低谷負荷，電網(wǎng)的發(fā)電出力又必須限制在Pmin。也就是說，發(fā)電出力必須滿足調(diào)峰要求。隨著電網(wǎng)的發(fā)展，大機組在電網(wǎng)中的比重將增加，用高壓高溫高效率的大機組來調(diào)節(jié)負荷不僅在經(jīng)濟上是不合算的，而且對設備的安全和壽命也有影響。今后核電機組更要求帶固定負荷。因此，電網(wǎng)調(diào)峰將更為困難。抽水蓄能電站的作用就是在低谷負荷期間吸取電網(wǎng)中的電能將水抽至上庫，積蓄能量；而在高峰負荷期間再將上庫的水發(fā)電。亦即在圖l中增加了“V”部分的用電負荷，使常規(guī)機組
3、負荷不必降到Pmin。而在高峰負荷時，“P”部分的負荷由抽水蓄能機組承擔，使常規(guī)機組的負荷不需要升高到Pmax塞。V的面積必然是大于P的面積，在電能平衡上是要虧損的，：然而卻減小了大機組的調(diào)峰幅度，降低了大機組由于帶峰荷而引起的額外的燃料消耗，提高了大機組的利用率。從全電網(wǎng)來衡量經(jīng)濟效益是顯著的。抽水蓄能電站的綜合效率一般在65—75％，這—數(shù)字包括了抽水和發(fā)電時所損耗的機械效率。然而，大火電機組利用率的提高即意味著煤耗的降低。如火電廠在30—40％酌額定工況遠行時，其煤耗約比額定工況增加35％，而且低負荷遠行可能要用油助燃，廠用電率也要比正常增加1—2個百
4、分點。煤耗和廠用電的減少也可認為是在同樣的能耗時發(fā)電量的增加。此外，常規(guī)水力發(fā)電站雖然也具備調(diào)峰功能，但其發(fā)電出力往往與灌溉、防洪等矛盾。因為常規(guī)水電站的水庫調(diào)度是一個綜合的系統(tǒng)工程。而抽水蓄能電站的發(fā)電量及蓄水量是可以按日調(diào)節(jié)的，可以做到按日平衡，不影響水庫的中長期調(diào)度。綜上所述，抽水蓄能電站的優(yōu)越性可以歸納為以下幾點：(1)對電網(wǎng)起到調(diào)峰作用，降低火電機組的燃料消耗、廠用電和運行費用。(2)提高火電機組的利用率，火電裝機容量可有所降低。(3)避免水電站發(fā)電與農(nóng)業(yè)的矛盾，有條件按電網(wǎng)要求進行調(diào)度。(4)作為事故備用起動快，抽水工況與發(fā)電工況可以迅速轉(zhuǎn)變，并
5、可以調(diào)相，調(diào)頻。(5)無環(huán)境污染。因此，國際上已經(jīng)廣泛地采用抽水蓄能站，并向大容量發(fā)展。抽水蓄能電站的容量有的國家已經(jīng)占裝機容量的7一10％，占常規(guī)水電站裝機容量的20—30％。2抽水蓄能電站的構(gòu)成抽水蓄能電站應有上水庫(池)、高壓引水系統(tǒng)、主廠房、低壓尾水系統(tǒng)和下水庫?：池)。其構(gòu)成如圖2。按水文條件來看，如果上庫沒有流域面積或流域面積甚小，沒有天然入流量，則這一類抽水蓄能電站稱為“純抽水蓄能電站”，廠房內(nèi)安裝流量基本相同的水輪機和(或)水泵。如果上庫有天然入流量，則這一類抽水蓄能電站稱為“混合式抽水蓄能電站”’廠房內(nèi)除安裝抽水蓄能機組外，尚可增裝常規(guī)的水
6、輪發(fā)電機，其容量與來水量相匹配。此外，下庫還可另安裝常規(guī)逕流水輪發(fā)電機，其容量與上、下水庫總來水量相匹配。此類電站可獲得較佳的經(jīng)濟效果。水庫的開發(fā)方式主要取決于站址的自然條件?？梢杂袔追N方式：(1)上、下兩庫均由人工圍建。此種方式是只能建純抽水蓄能電站。自然條件主要是地形上能建設合適庫容和站址距電網(wǎng)的經(jīng)濟距離。水文條件是次要的。上庫的調(diào)節(jié)庫容量一般考慮5一l0小時的蓄放水量，而水位變化輻度不超過水輪機工作水頭的10一20％。(2)上庫由人工圍建，下庫則利用天然河道、湖泊、海彎或利用已經(jīng)建成的水庫。此種開發(fā)條件與(1)相同。(3)人工圍建下庫，而上庫則為已建成
7、的水庫。即對原有的常規(guī)水電站進行改造，成為混合式抽水蓄能電站。建站規(guī)模主要由下庫的地形和庫容來決定。(4)上、下兩庫均利用相近的天然河道或湖泊。這種站址比較難選，而且上、下庫之間的水位差也不會很大。(5)在地形比較平坦的場合，只有上水庫是露天的，而下水庫、電站廠房及管道全部設在地下，也可利用報廢的礦井。這種蓄能電站的水頭可達1000米以上，可安裝大容量、高水頭、高效率的水輪機。抽水蓄電站一般采用高水頭以達到高效率低水耗，因此，壓力引水管也同樣承受高壓。高壓管道除了進入廠房部份采用大口徑壓力鋼管外，其余部分均采用隧洞或豎井。洞的內(nèi)部襯砌是影響壓力的重要因素，一
8、般情況下采用鋼板襯砌。當?shù)刭|(zhì)條件較好時可將部份內(nèi)水壓
