关于抽水蓄能泵站的认识1

关于抽水蓄能电站（泵站）的认识

一、 抽水蓄能电站

1．定义

中文名称：抽水蓄能电站

英文名称：pumped-storage power station;pumped storage station

定义1：利用电力系统中多余电能，把高程低的水库(通称“下池”)内的水抽到高

程高的水库(通称“上池”)内、以位能方式蓄存起来，系统需要电力时，再从上池放水至下池进行发电的水电站。

所属学科：电力（一级学科）；电力规划、设计与施工（二级学科）

定义2：既能抽水又能发电的水电站。它具有上下水库，充分利用电力系统中某

时段多余的电能，把下水库的水抽到上水库内，以势能的形式蓄能，电力系统需要时再从上库放水至下库进行发电。

所属学科：水利科技（一级学科）；水力发电（二级学科）；水能利用（三级学科）

（右下图为抽水蓄能电站输水系统图，本文着重于该类电站的蓄水和发电能力，对于泵站结构的介绍只在本图及下面例子中简单描述。来源：安徽响水涧抽水蓄能电站工程简介ppt。）

抽水蓄能电站就是为了解决电网高峰、低谷之间供需矛盾而产生的，是间接储存电能的一种方式。它利用下半夜过剩的电力驱动水泵将水从下水库抽到上水库储存起来，然后在次日白天和前半夜江水发出放电，并流入下水库。除此之外，抽水蓄能

电站还能担负调频、调相和事故备用等动态功能，像英国迪诺维克抽水蓄能电站设计时就考虑能在10秒中内发出1320兆瓦出力，以适应紧急事故备用需要。因而，抽水蓄能泵电站即是电源点，又是用电户，并成为电网运行管理的重要工具，是确保电网安全、经济、稳定生产的支柱。

2．分类

抽水蓄能电站按上水库有无天然径流汇入分为：上水库水源仅为由下水库抽入水流的纯抽水蓄能电站，除抽入水流外还有天然径流汇入上水库的混合抽水蓄能电站和由一条河的下水库抽水至其上水库，然后放水至另一条河发电的调水式抽水蓄能电站。

此外还有按调节周期分为的日调式、周调式和季调式；按机组分为的四机分置式、三机串联式和二机可逆式；按水头分的高水头式和低水头式，其中抽水蓄能电站的有效水头越高，所需流量和库容越小，造价越低，可以说电站中水泵的扬程决定了电站的造价，直接关系着经济利益。我国高水头抽水蓄能电站如十三陵和天荒坪等利用水头已达400—600米，国外使用的单级水泵水轮机的水头高达700米以上。

3．功能

我国电力供应平衡只是在初步的、暂时的、低用电水平下的平衡，电力供需的主要矛盾将由缺电转变为高峰时段部分地区缺电，即各电网的峰谷差不断加大。调峰成为运行中的主要问题。现在电力系统中调峰主要有：常规水电调峰、燃煤火电机组调峰、燃气轮机调峰和抽水蓄能电站调峰等。其中抽水蓄能电站是世界公认的可靠调峰电源，启动迅速、爬坡卸荷速度快、运行灵活可靠，既能削峰又能填谷。虽然在整个运行过程中，部分能量会在转换间消失，但相比之下，使用抽水蓄能电站仍然比增减煤电发电设备来满足高峰用电而低谷时压荷、停机这种情况便宜、清洁；比必须需要具有年调节性能或龙头水库的常规水电调峰容易实现。

4． 有人说抽水蓄能是用4度电换3度电，得不偿失。这样的理解是浅显的，

抽水蓄能电站效益不体现在本身的发电量上，而是反映在电网和其它种类电站的运行效益之中。太原工业大学唐学彪等学者提出抽水蓄能电站系统效率的概念和相应的计算模型，证明了使用抽水蓄能电站的电网电力等效消耗更小，即省煤了。所以说抽水蓄能电站在电力系统中的调峰不仅效果迅速、稳定，也带来了好的经济利益。

二、国内外抽水蓄能电站基本情况及举例

1．国外

在国外，抽水蓄能电站已有上百年的历史。从50年代起，由于各国的电力系统迅速扩大，电力负荷不断增加，调节峰谷负荷的要求日益增加，才出现了以电网调节为主要作用的纯抽式电站和混抽式电站。（之前的均以蓄水为目的，为季调节型抽水蓄能工程。）

70到80年代是国外抽水蓄能电站发展的快速期，从50年代算起，全世界的

该类电站容量增加了28倍多。2005年，英国、美国、日本等国在燃气机组占本国装机比重33%、22%、25%的情况下，抽水蓄能装机仍分别达到了本国装机比重的4%、2%和10%。世界发达国家的抽水蓄能占系统总装机的比重一般在3%—10%之间。

2．国内

不同于国外很早的研究并建设了抽水蓄能电站的情况，我国直到60年代后期才在河北省引进了一台小容量（11兆瓦）的抽水蓄电机组，从90年代开始得到了应有的重视而获得了初步进展。虽然我国抽水蓄能电站建设起步晚，但是通过技术引进和经验积累，而具有较高的起点。

截至2009年底，我国有18座抽水蓄能电站投入运行，装机容量达到14545兆瓦；在建抽水蓄能电站12座，在建容量11140兆瓦。其中在80到90年代建成的3大抽水蓄能电站：广州抽水蓄能电站一起和二期（总装机8×300兆瓦）、北京十三陵抽水蓄能电站（装机4×200兆瓦）、天荒坪抽水蓄能电站（装机6×300兆瓦），对改善广东、京津唐、华东电网的运行条件起了重要的作用。除了大型电站建成，一批中小型电站也应运而生，像江苏溧阳（2×50兆瓦）、湖北天堂（2×35兆瓦）等，也在地区电网中起着不可忽视的调峰作用。我国抽水蓄能电站发展速度虽很快，但抽水蓄能装机容量占总装机容量的比例还很低，仅为1.66%。与世界发达国家相比，我国抽水蓄能装机明显不足，远不能满足我国经济社会快速发展和经煤为主的电力系统安全稳定经济运行的需要。

3．差距

从经济效益的角度来看，国外的抽水蓄能电站有着很好的收益，但是国内因为电价改革不深刻、建设范围不广泛系统等原因致使电站效益还不如建设投入的资金，使后期的同类项目得不到思想和资金上的支持。

从专业技术的角度来看，国内很多技术和管理方法都不够完整。如关于电站的动态效益，像负荷跟随、旋转备用等在建设成本中却从未被计算，致使有特殊功效的抽水蓄能电站在财务核算上处于劣势。又如在泵的制造上，国内从杨程和损失率上均远远落后于国际先进水平，这也导致了该类泵站的技术水平不高。

4．举例

1）十三陵抽水蓄能泵站

十三陵抽水蓄能电站系利用已建十三陵水库为下库，在蟒山上的寺沟修建上库，上下库落差 480余米 。电站装机容量为 800兆瓦，设计年发电量12亿 千瓦时 。设计年抽水用电量约16亿千瓦时 ，按1987年补充初设资料，内部回收率为27％。其主要任务是：担负北京地区调峰和紧急事故备用电源，改善首都供电质量；接入华北电力系统，与京津唐电网联网运行；减少火电频繁调整出力

和开启，改善运行条件，降低煤耗，同时兼有填谷、调频和调相等功能。据推算，该电站投入运行后，每年可为电网节省煤炭22.5万吨 ，其经济评价颇高。

图一：

十三陵抽水蓄能电站平面布置图。（来源：百度图片。）

2）安徽响水涧抽水蓄能电站

安徽响水涧抽水蓄能电站位于安徽省芜湖市三山区峨桥镇，装机容量1000兆瓦（4×250兆瓦），是一座日调节纯抽水蓄能电站，电站临近华东电网负荷中心，为华东电网承担调峰、填谷、调频、调相以及事故备用等任务。电站装设为立轴混流可逆式单级水泵水轮机和发电电动机组。工程枢纽由上水库、下水库、输水系统、地下厂房、地面开关站等部分组成。

图二、三：

上下水库平面图。（来源：安徽响水涧抽水蓄能电站工程简介ppt。）

上水库位于浮山东部的响水涧沟源坳地，由主坝、南北副坝及库周的山岭围成。总库容为1748万立方米，正常蓄水位222米，死水位190米，最大水位变

幅32米。

下水库位于浮山东面山脚下的湖荡洼地，由围堤圈围而成。主要建筑物有均质土围堤和充水闸等。总库容1435万立方米，正常蓄水位14.6米，死水位1.95米，最大水位变幅16.65米。

三．抽水蓄能电站发展特点

1．随着抽水蓄能机组制造技术的进步，促进了其向高水头、大容量的方向发展。

像美国巴斯康蒂抽水蓄能电站装机容量2100兆瓦，安装了世界上单机容量最大的可逆混流式水泵水轮机（6×350兆瓦）转轮直径为6.35米。

2．随着电网中大型火电机组和核电机组投入以及导致的负荷峰谷差的进一步加

大，抽水蓄能电站已成为电源构成中不可缺少的组成部分和电网综合管理的有力工具。

3．随着水力资源分布不均衡的问题日益凸显，考虑到远距离输送调峰电力在技

术上和经济上所存在的问题，一些非火电或非核电发电为主的国家也在加速在负荷中心地区修建抽水蓄能电站。像我国“西电东送”工程就广泛使用了该类电站。

但我们除了看到事物好的一面，还要探讨一下它的缺陷。

抽水蓄能电站影响生态环境、占用耕地严重。该类电站需人工建设上、下两个水库，对生态环境会造成一定的影响，有些项目甚至对生态环境造成严重影响和破坏。水电发电厂对环境造成的影响，抽水蓄能电站也一样，像地质环境的影响及灾害隐患、植被破坏、河流的生态系统等。建设抽水蓄能电站同样需淹没大量耕地，造成耕地资源的浪费。除此之外，在资金过高，预测与实际运行管理的差距等方面，都显现出了抽水蓄能电站不足的地方。这也为今后该类电站的发展提供了方向。

总之，不论从可持续发展的角度还是从经济的角度，抽水蓄能电站都将在未来很长的一段时间内，在电力系统中扮演越来越重要的角色。

参考文献：

1． 王福军．水泵与水泵站．

2． 梅祖彦．赵士和．抽水蓄能电站百科． 3． 百度百科．十三陵抽水蓄能电站．

4． 抽水蓄能网．抽水蓄能是我国电力发展的现实选择．

5． 中国水电顾问集团华东勘测设计研究院．安徽响水涧抽水蓄能电站工程简介ppt． 6． 百度百科．抽水蓄能电站．

7． 瞭望．防止新的浪费，慎建抽水蓄能电站．

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/xbc.html