干貨｜科普儲能之抽水蓄能知識點

2018-02-06 11:32:34 北極星儲能網　點擊量：評論 (0)

為了讓大家更加全面清楚的了解儲能，小編特意開設了科普小課堂，每一期都會講一些關于儲能的小知識點，歡迎大家關注北極星儲能網微信哦!本

為了讓大家更加全面清楚的了解儲能，小編特意開設了科普小課堂，每一期都會講一些關于儲能的小知識點，歡迎大家關注北極星儲能網微信哦!本期的主題是儲能中的抽水蓄能。抽水蓄能電站是一種特殊的水電站，它能在負荷低谷時把多余電能轉化為水的勢能儲存，抬高系統的最小負荷，達到“填谷”的效果;在負荷高峰時將水的勢能轉化為電能，降低系統的最大負荷，達到“削峰”的效果，這“一抽一發”，起到了雙倍調峰的作用。

知識點1：抽水蓄能原理

說簡單點，抽水蓄能電站就是在勢能與電能之間相互轉換。負荷低谷時段，利用電網內部消耗不掉的電能將下水庫的水抽到上水庫，轉換成水的勢能儲存起來，此時抽水蓄能電站是電網內的一個用戶;到電網用電高峰的時候，轉化為水輪發電機模式，將上水庫的水放到下水庫來發電，從而完成水的勢能到電能的轉換，達到彌補用電缺口的目的。這時，抽水蓄能電站是電網內的一個發電站。

知識點2：抽水蓄能分類

按電站有無天然徑流分：純抽水蓄能電站與混合式抽水蓄能電站

(1)純抽水蓄能電站：沒有或只有少量的天然來水進入上水庫(以補充蒸發、滲漏損失)，而作為能量載體的水體基本保持一個定量，只是在一個周期內，在上、下水庫之間往復利用;廠房內安裝的全部是抽水蓄能機組，其主要功能是調峰填谷、承擔系統事故備用等任務，而不承擔常規發電和綜合利用等任務。

(2)混合式抽水蓄能電站：其上水庫具有天然徑流匯入，來水流量已達到能安裝常規水輪發電機組來承擔系統的負荷。因而其電站廠房內所安裝的機組，一部分是常規水輪發電機組，另一部分是抽水蓄能機組。相應地這類電站的發電量也由兩部分構成，一部分為抽水蓄能發電量，另一部分為天然徑流發電量。所以這類水電站的功能，除了調峰填谷和承擔系統事故備用等任務處，還有常規發電和滿足綜合利用要求等任務。

按水庫調節性能分：日調節、周調節、季調節抽水蓄能電站

(1)日調節抽水蓄能電站：其運行周期呈日循環規律。蓄能機組每天頂一次(晚間)或兩次(白天和晚上)尖峰負荷，晚峰過后上水庫放空、下水庫蓄滿;繼而利用午夜負荷低谷時系統的多余電能抽水，至次日清晨上水庫蓄滿、下水庫被抽空。純抽水蓄能電站大多為日設計蓄能電站。

(2)周調節抽水蓄能電站：運行周期呈周循環規律。在一周的5個工作日中，蓄能機組如同日調節蓄能電站一樣工作。但每天的發電用水量大于蓄水量，在工作日結束時上水庫放空，在雙休日期間由于系統負荷降低，利用多余電能進行大量蓄水，至周一早上上水庫蓄滿。我國第一個周調節抽水蓄能電站為福建仙游抽水蓄能電站。

(3)季調節抽水蓄能電站：每年汛期，利用水電站的季節性電能作為抽水能源，將水電站必須溢棄的多余水量，抽到上水庫蓄存起來，在枯水季內放水發電，以增補天然徑流的不足。這樣將原來是汛期的季節性電能轉化成了枯水期的保證電能。這類電站絕大多數為混合式抽水蓄能電站。

按站內安裝的抽水蓄能機組類型分：四機分置式、三機串聯式、二機可逆式

(1)四機分置式：這種類型的水泵和水輪機分別配有電動機和發電機，形成兩套機組。已不采用。

(2)三機串聯式：其水泵、水輪機和發電電動機三者通過聯軸器連接在同一軸上。三機串聯式有橫軸和豎軸兩種布置方式。

(3)二機可逆式：其機組由可逆水泵水輪機和發電電動機二者組成。這種結構為主流結構。

按布置特點分：首部式、中部式、尾部式

(1)首部式：廠房位于輸水道的上游側。

(2)中部式：廠房位于輸水道中部。

(3)尾部式：廠房位于輸水道末端。

知識點3：抽水蓄能選址

抽水蓄能電站具體建在什么地方需要認真選址，選址主要滿足以下幾個條件。

(1) 上下水庫高度差：抽水蓄能用的是水的勢能，對于一定的蓄能量，上、下水庫的高度差(水頭)越大，所需的庫容越小，輸水道截面越小，機組直徑越小，廠房也可小些，可大大減小投資。目前許多大型抽水蓄能電站的上、下水庫的平均高度差在500m以上，有的已達1000m以上。但過高的高度差不但很難找到合適的地址，而且設備能承受的壓力也有限，目前單級的水泵水輪機最大工作水頭為600至700m，超過這個高度就要采用多級水泵水輪機，若用沖擊式水輪機與多級水泵雖然可運行在更高的水頭，但要采用三機串連式機組。上、下水庫的平均高度差H是選址時首要條件。

(2) 上下水庫的水平距離：上水庫與下水庫之間的水平距離L決定了修筑輸水道的長度，輸水道太長不但工程量大，投資大，而且輸水的阻力大，直接造成了水頭損失。所以上水庫與下水庫之間的水平距離L是選址時第二重要條件。一般來說L/H(距高比)要小于10。

(3) 天然地理位置：所選地址最好有天然的上水庫與下水庫，可以節省許多投資，這可能很小，但利用天然高山湖泊只需加筑部分堤壩就可以形成水庫或利用高山盆地只需筑一部分堤壩就可以蓄水成水庫都是好方案。

(4) 補充水源：抽水蓄能電站雖靠自身水循環工作，但水會蒸發與滲漏，還必須有足夠的補充水源。抽水蓄能電站周圍要有高于下庫最高水位的足夠大的流域面積來向水庫集水，最好有高于上水庫最高水位的大面積流域。除了這以上主要條件外，地質，地形條件涉及到施工難易與安全，也很重要。

知識點4：抽水蓄能結構

既然是利用水的勢能，就要有足夠的水，并且要形成足夠大的落差。所以，抽水蓄能電站通常由具有一定落差的上、下水庫和輸水發電系統組成。原則上來說，水量和落差越大，儲能就越多。

上水庫：上水庫一般建在高程較高、庫盆封閉性比較好、庫周邊平順、庫岸山體雄厚、庫周邊埡口少、庫區開闊、壩址河谷較窄的地方。例如豐寧抽水蓄能電站上水庫位于永利村上游灤河左岸灰窯子溝頂部，為一天然大庫盆，水庫四周地形具有良好的封閉性。

下水庫：下水庫一般由擋水建筑物和泄水建筑物組成，有時可利用已有的水庫。例如豐寧下水庫利用已有的豐寧水庫作為專用庫。另外，由于豐寧入庫泥沙含量大，加設了攔排沙設施(即攔沙壩和泄洪排沙洞)。

水道系統：連接上下水庫的就是水道系統，一般由(上水庫)進出水口、引水隧洞、引水調壓室、高壓管道、尾水調壓室、尾水隧洞、(下水庫)進出水口等組成。水道一般沿著山體埋設在地下。根據裝機臺數，水道系統可以是單管道，也可以是多管道;可以是單管單機，也可以是單管多機或多管多機。

廠房系統：核心區是電站的廠房系統，一般包括主廠房、副廠房、主變壓器室、開關站及出線場，以及母線洞、出線洞、進廠交通洞、通風洞、排水廊道等附屬洞室等。主廠房、副廠房、主變壓器室等常置于地下，開關站及出線場布置于地面或地下洞室。