什么是抽水蓄能电站?

[拼音]：choushuixuneng dianzhan

[外文]：pumped storage power station

利用电网中负荷低谷时的电力，由下水库抽水到上水库蓄能，待电网高峰负荷时，放水回到下水库发电的水电站。又称蓄能式水电站(图1)。在许多电网中因峰谷差扩大和多种经济原因，迫切要求调峰电源。抽水蓄能电站既是良好的调峰电源又具有电网调度上的高度灵活性。它与常规水电站相比，除了具有相同的调峰、调相和备用的功能外，还能利用电网低谷时的电力（称填谷），把电网内成本低的电能，转换为成本高，售价也高的峰荷电能，故可为整个电网带来经济效益。

早期的抽水蓄能电站是扩建常规水电站，使既有发电机组又有抽水机组，称混合式抽水蓄能电站，其后则向纯抽水蓄能电站发展。西欧几座较早的大型抽水蓄能电站均采用水轮机与水泵分开，仅发电机与电动机合并的三机式机组。例如卢森堡境内的菲安登抽水蓄能电站的第一期工程，它是西欧联合电网中的一座重要调峰电站。装 9台10万kW机组，为三机式非可逆卧式机组，选用地下厂房。自从美国田纳西河流域的海沃西水电站1956年扩建时，采用一台6万kW水轮机与水泵合一的大型可逆式机组取得成功后，这种二机式可逆机组得到迅速推广。它不仅是发电机与电动机合一，水轮机与水泵也合一，因此机组大量简化，厂房空间也大为缩小。三机式与二机式的比较，可用西欧的两座工程实例说明(图2)。菲安登抽水蓄能电站在1973年的二期扩建工程，也改用一台19.6万kW的可逆机组。

由于抽水蓄能机组技术上的突破，调峰火电所用的石油价格上涨，以及某些国家的核电比重大增，故抽水蓄能电站作为有利的调峰电源，得到迅速发展。1960年全世界抽水蓄能电站容量才350万kW，以西欧占多数，1970年增至1600万kW，美国、日本大量发展。到1980年急增至4600万kW。据1985年的初步统计，世界上已建成的抽水蓄能电站容量已逾6500万kW。英国的迪诺威克抽水蓄能电站容量180万kW，为该国最大的水电站。此外，美国已在研究利用废弃矿井作为地下水库的抽水蓄能电站。

（1）机组：抽水蓄能电站的发展与可逆式蓄能机组向高水头、大容量发展密切相关。1972年可逆式单转轮机组限制在400m水头，1980年发展到600m水头，用于南斯拉夫的巴伊纳巴什塔抽水蓄能电站。水头最高的可逆式单转轮机组用于1988年正在施工的保加利亚柴拉抽水蓄能电站，水头676.8m，单机容量20万kW。至于高水头可逆式的单机容量也正从20万kW逐步向更大容量发展。例如1984年投产的美国赫尔姆斯抽水蓄能电站单机容量40万kW，预计1988年投产的日本今市抽水蓄能电站单机容量35万kW。中国广东省从化县的广州抽水蓄能电站，第一期工程4台各30万kW，于1988年开始建设。此外，为适应地下水库抽水蓄能电站的需求，现正研究1000m级水头的可逆式单转轮机组。法国已率先选用四转轮无活动导水叶的可逆式蓄能机组，安装在大屋混合式抽水蓄能电站内，装机容量122.4万kW，水头955m。

（2）土建:抽水蓄能电站的站址选择，从土建观点须挑选落差(H)大，而且水平距离(L)短的上、下水库库址和相应坝址。L/H是评定工程优劣的一个指标，以其值小为好。站址还应靠近负荷中心，且能获得低价的抽水电能。其上、下水库如能利用天然湖泊或已建水库，则可节省大量工程量。例如美国拉丁顿抽水蓄能电站，在1985年前是世界最大的抽水蓄能电站，它利用密歇根湖为其下水库。抽水蓄能电站的进水口，由于工况复杂，需作周密的设计和模型试验。高水头大容量抽水蓄能电站多选用地下或半地下厂房，其承受高压的压力水管和深埋地下的厂房，往往是土建中的重点。

（3）规划和运行：抽水蓄能电站的装机容量应与其库容相匹配。一般情况控制于上水库的调蓄库容，其调蓄水量一般不低于装机满发4～6h所需水量。同时还须考虑备用库容。大型抽水蓄能电站要承担电网中多种备用容量的需要，须能频繁起停，故在大容量多机组的抽水蓄能电站中，应对其发电电动机组的起动设备提出更为严格的要求。

中国抽水蓄能电站起步较晚，除台湾省外，现已投入运行的都是水头较低的混合式抽水蓄能电站，如河北省岗南水库和北京市密云水库。以供水为主的河北省潘家口水利枢纽正在建设混合式抽水蓄能电站，共3台9万kW机组。由于该水库水位变幅大，选用了双转速的可逆机组，即发电和抽水时不仅旋转方向相反，而且各有一个额定转速。岗南、密云两水库也有水位变幅大的情况，曾选用斜流式转轮可逆机组，与之适应。台湾省明湖抽水蓄能电站选用 4台高水头机组，总容量100万kW，以著名的日月潭水库为其上水库，已于1985年投产。另一座也以日月潭水库为上水库的明潭抽水蓄能电站，装机160万kW已动工兴建（见日月潭水电站群）。中国沿海经济发达地区正在筹建中型的和大型的抽水蓄能电站。其中，广东省广州抽水蓄能电站计划在20世纪90年代初期完成。

参考书目

梅祖彦：《抽水蓄能技术》，清华大学出版社，北京，1988。