抽水蓄能电站

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1、1. 抽水蓄能电站的概念和基本原理抽水蓄能电站：具有上、下水库，利用电力系统多余的 电能，把下水库的水抽到上水库内，以位能的形式蓄能， 需要时再从上水库放水至下水库进行发电的水电站。 抽水蓄能电站的运行原理是利用可以兼具水泵和水轮 机两种工作方式的蓄能机组，在电力负荷出现低谷时 （夜间）做水泵运行，用基荷火电机组发出的多余电能 将上水库的水抽到上水库存储起来，在电力负荷出现高 峰（下午及晚间）做水轮机运行，将水放下来发电。 基本原理：电能转换原理2. 抽水蓄能电站的开发方式和类型并说明其特点 分类：可按开发方式、厂房内机组组成与作用、 水库座数和位置、发电厂房形式、水头高低及水 库调节周期分类

2、按电站有无天然径流分：纯抽水蓄能、混合式抽 水蓄能、调水式抽水蓄能电站按水库调节性能分：日调节、周调节、季调节、 年调节按水头分：低水头、中水头、高水头按布置特点分：地面式、地下式和半地下式按站内安装的抽水蓄能机组类型分：四机式、三 机式、可逆式、多级可逆式按布置特点分：首部式、中部式、尾部式水库座数和位置：两库式、三库式、地下下池式。 /纯抽水蓄能电站：专为电网调节修建的，与径 流发电无关。其上池没有水源或天然水流量很 小，需将水由下池抽到上池储存，用于电力系统 负荷处于高峰时发电。水在上池、下池循环使用， 抽水和发电的水量基本相等。流量和历时按电力 系统调峰填谷的需要来确定。混合式抽水蓄能

3、电站，其上水库有一定的天然水 流量，下水库按抽水蓄能需要的容积在河道下游 修建。调水式抽水蓄能电站：下水库有天然径流来 源，上水库没有天然径流来源。调峰发电量往 往大于填谷的耗电量。如中国湖南省慈利县慈利 跨流域抽水蓄能工程分置式（四机式）抽水蓄能电站。水轮发电机组 与电动机带动的水泵机组分开，而输水系统与 输、变电系统共有。特点：造价高、厂房大、水泵及水轮机效率高。 串联式（三机式）抽水蓄能电站。水泵、水轮机 共用一台发电电动机，水泵、水轮机、发电电动 机三者共置在一根轴上。特点：调节灵活，效率高、转换工况不需停机， 水泵、水轮机转向相同，造价高，整体尺寸大。 可逆式（两机式）抽水蓄能电站。

4、水泵与水轮机合为一体-水泵水轮机，与一台发 电电动机连在一根轴上。特点：结构简单，土建 工程量小，水泵工况、发电工况转向相反。现代 抽水蓄能电站的主要机型。大部分使用混流式机 组。多级可逆式水轮机。更高水头，提高比转速，采用多级可逆式水轮机， 可提高效率。按布置特点分首部式：厂房位于输水道的上游侧。中部式：厂房位于输水道中部。尾部式：厂房位于输水道末端。按水库座数及其位置分类两库式：上下两座水库组成，混合式（上水库一 下水池）纯（上水池一下水库）三库式：三座水库，其中两座是相邻水电站梯级 的两座水库，第三座水库可修建在附近较高山地 上，利用水泵将上游梯级水库的水抽入山地水 库，用蓄能机组泄放到

5、下游梯级水库发电。地下下池式：通常利用地面上的湖泊为上水库， 在地下修建一个下水池，或利用废弃矿井坑道改 建成下池。/3. 抽水蓄能电站的特点1）需要水但基本上不耗水，故其规模不象常规 水电那样取决于所在站址的来水流量和落差，而 主要取决于上下池容积和落差，更主要的是取决 于所在电网可供低谷时抽水的电量。2）电站型式很多，适应性强，可视情况选定， 在山区、江河梯级、平原均可修建抽水蓄能电站， 关键在于因地制宜择优选择。3）抽水蓄能电站虽靠自身水循环工作，但水会 蒸发与渗漏，还必须有足够的补充水源。4. 抽水蓄能电站和常规水电站的不同点有哪些 一从电站的枢纽布置来看，抽水蓄能电站有上、 下两个水

6、库。常规水电站一般仅有一个水库。二从安装的机组来说，抽水蓄能电站有四机分置 式（装有水泵和电动机、水轮机和发电机）、三机 串联式（即电动发电机，与水轮机、水泵连结在一 个直轴上）和二机可逆式（一台水泵水轮机和一台 电动发电机联结）。而常规水电站仅装有水轮机和 发电机。三从静态功能来说，抽水蓄能电站既能发电调 峰，又能抽水填谷，而常规水电站仅能发电调峰。 从动态功能来说，抽水蓄能电站和常规水电站均 能承担调频、调相和事故备用等任务。但抽水蓄 能电站在发电或抽水过程中，均可进行调频、调 相。四从投资构成来看，由于大型抽水蓄能电站的机 组目前主要依靠国外技术或从国外进口，机电设 备价格较高，往往机电

7、设备的投资占总投资的一 半或更多；而常规水电站的机组一般国内都能自 已制造，机电设备投资大约占总投资的四分之一 左右。五从在电网中的地位来看，由于抽水蓄能电站具 有多种功能，电网常把它作为综合管理的工具， 往往在负荷中心附近寻找有条件的站址建设抽 水蓄能电站。常规水电站受自然条件影响更大， 在负荷中心附近不是到处能找到可以开发的站 址的，由于水能资源丰富的地区往往远离负荷中 心，电站建成后需远距离输送电能到用电地区。 六设备和运行方面的不同1、双向旋转。2、需有专门启动设施。3、频繁 启停。4、保护配置不同。5、运行方式不同。4. 抽水蓄能电站的发展前景1）各地区和各流域,常规水电发展很不平衡

8、，部分 地区水能资源储量贫乏或已开发殆尽，不得不发 展抽水蓄能以补水电所占电网中比重不足,如华 北、东北、及东南沿海地区。2）有些地区水电比重虽不低，但多径流水电。如四 川、湖南、江西、湖北亦需建抽水蓄能电站。3）我国煤炭资源不均衡，运煤困难，发展坑口电 站，相应带来北电南送。目前我国西部大开发在 即，而水电西南西北多，又将实现西电东送。随 着三峡建成，我国东西南北输电网形成。这些输送 电对平衡全国各地区电力有好处，但这也增大了 系统发生事故的风险和强度，增建一些配套的抽 水蓄能电站势在必行。4）我国风电、核电已在浙江、广东投入运行并将 在江苏、山东兴起，也需相应配套增建抽水蓄能电 站。5.

9、电力系统的组成（1）电力系统：生产、输送、分配与消费电能 的系统。包括：发电机、电力网和用电设备组成。（2）电力网：电力系统中输送与分配电能的部 分。是由变压器、电力线路等变换、输送、分配 电能设备所组成的部分（3）动力系统：在电力系统的基础上，把发电 厂的动力部分（例如火力发电厂的锅炉、汽轮机 和水力发电厂的水库、水轮机以及核动力发电厂 的反应堆等）包含在内的系统。6. 电力系统基本参数有哪些1. 装机总容量：电厂的装机总容量是指电厂现有 机组额定负荷容量的总和，以千瓦（KW）、兆瓦 （MW）、吉瓦（GW）为单位计。电网的装机总容量是指电网范围内所有电厂额 定负荷容量的总和。2. 年发电量：

10、是指电力系统中所有发电机组全年 实际发出的电能的总和。以千瓦时（KWh）、兆 瓦时（MWh）、吉瓦时（GWh）为单位计。3. 负荷：是一个瞬时值，指的是某一时刻的有功 功率。对于电力系统来讲，最大负荷指规定时间 内，电力系统总有功功率负荷的最大值，以千瓦（KW）、兆瓦（MW）、吉瓦（GW）为单位计。电量和负荷是两回事，电量是一段时间内的用电 总和。4. 额定频率：按国家标准规定，我国所有交流电 力系统的额定频率为50Hz。25HZ系统在特殊情 况下有可能存在，但是不可能有哪个国家把25HZ 作为国家电网的工频。灯泡会闪烁5. 最高电压等级：是指该系统中最高的电压等级 电力线路的额定电压。7.

11、电力系统并网运行的优越性（1）减少了系统的备用容量，使电力系统的运 行具备有灵活性。各地区可以通过电力网互相支 援，为保证电力系统所必须的备用机组也可大大 地减少。（2）形成的电力系统，便于发展大型机组。（3）形成大的电力系统，便于利用大型动力资 源，特别是能充分发挥水利发电厂的作用。（4）通过合理地分配负荷，降低了系统的高峰 负荷，提高了运行的经济性。（5）提高了供电的可靠性。由于大型电力系统 的构成，使得电力系统的稳定性提高，同时对用 户供电的可靠程度相应提高了，特别是构成了环 网，对重要用户的供电就有了保证。当系统中某 局部设备故障或某部分线路检修时，可以通过变 更电力网的运行方式，对用

12、户连续供电，以减少 由于停电造成的损失。8. 能源的分类一次能源和二次能源（按生成条件）（2）常规能源与新能源（按发展应用状况）非再生能源和可再生能源（按循环恢复能力） 含能体能源和过程性能源（按能源存在和转移 形式）清洁能源和非清洁能源（按环境污染程度）9. 风电与抽水蓄能的关系？由于风电受自然因素影响较大，风电的运行，对 电网的影响比较大。我国风电资源目前主要集中 在我国北部地区，这些地区用电负荷比较小，对 风电消纳能力有限，因此造成了风电上网困难。 输电线路配套不能满足风电输送需求。根据规划 到2020年我国风电装机容量要达到2.0亿kW, 这些容量主要集中在华北、西北、东北地区。这 些

13、地区因用电负荷较小，只能消纳很少部分，大 部分需要外送全华中、华东等经济比较发达、对 能源需求规模较大的地区进行消纳。但不论把风 电送到哪里，鉴于风电运行的特点，必须要采取 一定手段，才能够很好的消纳风电。如不采取措 施，消纳2.0亿kW的风电是非常困难的。目前在风电资源比较丰富的地区，不能很好的消 纳风电的另外一个原因，就是电网缺乏有效的调 节手段。在目前消纳风电比较有效的手段，就是配套建设 一定规模的抽水蓄能电站。根据目前的研究成果，在2020年规划建设2.0亿 kW风电容量，考虑电网本身的需要，需要配套 建设约1.0亿kW的蓄能电站，才能够很好的将 规划建设的风电容量消纳。根据对风电的特

14、性进 行研究，在电网负荷低谷时段，弃风率达到60%， 而在其他时段弃风不要超过30%，这样风电95% 的电量可以得到有效利用。因此单从配合风电考虑，约需要配套风电容量的 3040%的蓄能电站容量，可以使建设的风电容 量能够在电网内消纳。我国对蓄能电站的需求规模是比较大的，按照 2020年1.0亿kW的需求规模，分析，在现状的 基础上，还要增加约80000MW，因此蓄能电站 在我国发展前景良好。10. 电力系统的运行特点重要性。（影响国民经济）快速性。（接近光速，事故发生时间以毫秒计算） 同时性。（电能不能大量储存，生产、传输、分 配和消费同时进行）11. 抽水蓄能电站所具备的功能发电：向电力系

15、统提供电能调峰填谷调频：快速起动，随时增荷或减荷，起到调整周 波的作用，有助于保持频率并提高电网的稳定 性。调相：稳定电网电压事故备用黑启动：出现系统解列事故后，要求机组在无电 源的情况下迅速起动。12. 抽水蓄能电站在电力系统中的作用1. 改善电网运行的作用抽水蓄能机组是水电机组，启动快速，适用负荷 范围广，在电力系统中能还好地替代火力机组，担任调峰作用。作为水电机组，抽水蓄能机组有很强的负荷跟随 能力，在电网中可起调频作用。可以作为系统的备用机组。2. 在能源利用上的作用 降低电力系统燃料消耗 改变能源结构 提高火电设备利用率 降低运行消耗3. 在提高水电效益方面的作用 缓解发电与灌溉的用水矛盾 调节长距离输送的电力 充分利用水力资源对环境没有不良的影响13. 抽水蓄能电站静态及动态效益？抽水蓄能电站在电网中由顶峰填谷作用而产生 的经济效益，称为静态效益。包括：1）容量效益： 由于抽水蓄能电站的站址选择受到的限制较 少，常能选在地形良好、地质条件优越、地点靠 近用电中心的位置；其造价一般低于常规水电站 或火电站以及核电站的造价； 抽水蓄能电站一般无防洪、灌溉、航运等综合 利用要求，建设成本低。 建设周期比常规水电站要短，运行费用比火电 站要低。 在电网中缺少调峰电源时，建设抽水蓄能电站 可减少火电或其它类型电源的装机