抽水蓄能电站工作原理

 新闻资讯     |    时间:2022-09-27 06:49:59 作者:kok登录 来源:kok网页版

  电力的生产、输送和使用是同时发生的,一般情况下又不能储存,而电力负荷的需求却瞬息万变。一天之内,白天和前半夜的电力需求较高(其中最高时段称为高峰);下半夜大幅度地下跌(其中最低时段称为低谷),低谷有时只及高峰的一半甚至更少。鉴于这种情况,发电设备在负荷高峰时段要满发,而在低谷时段要压低出力,甚至得暂时关闭,为了按照电力需求来协调使用有关的发电设备,需采取一系列的措施。

  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将水放出发电,并流入下水库。在整个运作过程中,虽然部分能量会在转化间流失,但相比之下,使用抽水蓄能电站仍然比增建煤电发电设备来满足高峰用电而在低谷时压荷、停机这种情况来得便宜,效益更佳。除此以外,抽水蓄能电站还能担负调频、调相和事故备用等动态功能。因而抽水蓄能电站既是电源点,又是电力用户;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。抽水蓄能电站有发电和抽水两种主要运行方式,在两种运行方式之间又有多种从一个工况转到另一工况的运行。

  1. 发电功能。常规水电站最主要的功能是发电,即向电力系统提供电能,通常的年利用时数较高,一般情况下为3000-5000h。蓄能电站本身不能向电力系统供应电能,它只是将系统中其他电站的低谷电能和多余电能,通过抽水将水流的机械能变为势能,存蓄于上水库中,待到电网需要时放水发电。蓄能机组发电的年利用时数一般在800~1000h 之间。蓄能电站的作用是实现电能在时间上的转换。经过抽水和发电两种环节,它的综合效率为75%左右。

  2. 调峰功能。具有日调节以上功能的常规水电站,通常在夜间负荷低谷时不发电,而将水量储存于水库中,待尖峰负荷时集中发电,即通常所谓带尖峰运行。而蓄能电站是利用夜间低谷时其他电源(包括火电站、核电站和水电站)的多余电能,抽水至上水库储存起来,待尖峰负荷时发电。因此,蓄能电站抽水时相当于一个用电大户,其作用是把日负荷曲线的低谷填平了,即实现填谷。填谷的作用使火电出力平衡,可降低煤耗,从而获得节煤效益。蓄能电站同时可以使径流式水电站原来要弃水的电能得到利用。

  3. 调频功能。调频功能又称旋转备用或负荷自动跟随功能。常规水电站和蓄能电站都有调频功能,但在负荷跟踪速度(爬坡速度)和调频容量变化幅度上蓄能电站更为有利。常规水电站自起动到满载一般需数分钟。而抽水蓄能机组在设计上就考虑了快速起动和快速负荷跟踪的能力。现代大型蓄能机组可以在一两分钟之内从静止达到满载,增加出力的速度可达每秒1 万kW,并能频繁转换工况。最突出的例子是英国的迪诺威克蓄能电站,其6 台300MW 机组设计能力为每天起动3~6 次;每天工况转换40 次;6 台机处于旋转备用时可在10s达到全厂出力1320MW。

  4. 调相功能。调相运行的目的是为稳定电网电压,包括发出无功的调相运行方式和吸收无功的进相运行方式。常规水电机组的发电机功率因数为0.85~0.9,机组可以降低功率因数运行,多发无功,实现调相功能。抽水蓄能机组在设计上有更强的调相功能,无论在发电工况或在抽水工况,都可以实现调相和进相运行,并且可以在水轮机和水泵两种旋转方向进行,故其灵活性更大。另外,蓄能电站通常比常规水电站更靠近负荷中心,故其对稳定系统电压的作用要比常规水电机组更好。

  抽水蓄能电站是利用电力负荷低谷时的电能抽水至上水库,在电力负荷高峰期再放水至下水库发电的水电站。将电网负荷低时的多余电能,转变为电网高峰时期的高价值电能,有力地保障电力系统安全。此外,抽水蓄能电站因启停灵活而成为保障电力系统调频、调相、黑启动等电网操作的首选电源,被称为水电“皇冠上的明珠”。

  截至2017年5月,我国抽水蓄能电站装机容量达到2773万千瓦,超过日本成为世界上抽水蓄能电站装机容量最大的国家。在建机组容量3095万千瓦,我国抽水蓄能在建和运行电站机组容量均居世界第一。

  抽水蓄能电站相当于特高压清洁能源输送的“蓄电池”,具有促进新能源消纳,减少污染排放等优点。还记得那些年准备建设的抽水蓄能电站么?现在工程进行到了什么阶段了呢?去看看吧!

  2015年9月,总投资约120亿元的梅州(五华)抽水蓄能电站项目全面开工建设,是梅州历史上投资最大的基建工程,被誉为梅州市的“一号工程”。

  该电站规划总装机容量240万千瓦,首期建设4台30万千瓦的立轴单级混流可逆式机组,投资70.52亿元。项目建成投产后,将主要承担广东电网调峰填谷、调频调相和事故备用功能。

  目前项目主要是推进通风洞、交通洞、自流排水洞以及上下库连接公路和下库右岸公路等各项前期工程建设。

  由华电集团承建的周宁抽水蓄能电站总投资约67亿元,电站装机容量120万千瓦,年发电量12亿千万时,计划于2022年全面竣工。

  作为华电集团首个抽蓄电站工程,周宁抽水蓄能电站积极探索新的安全生产管理手段,充分发挥“互联网+&”便捷高效的技术优势,加快推进互联网技术与安全生产的深度融合,全面提升安全生产工作的科学性、规范性和实效性。

  琼中抽水蓄能电站作为海南首个抽水蓄能电站及昌江核电站的重要配套工程,该电站将对保障核电投运后海南电网的安全、稳定和经济运行发挥重要作用。

  琼中抽水蓄能电站目前已累计完成约24亿元投资,2017年7月14日,在琼中抽水蓄能电站下水库,当天,下水库水位247.57米,离正常蓄水位253米还差5.43米,目前该电站正在完善其他配套设施,力争年底投产发电。

  电站分两期开发建设,于2016年实现同步建设,共安装12台30万千瓦的可逆式水泵水轮机和发电电动机组。两期总投资192.37亿元,计划于2021年首台机组发电,2023年12台机组全部投产运行,截至2017年7月31日,丰宁抽水蓄能电站两期工程已累计完成投资43.18亿元。

  该电站利用“大数据、云计算、物联网、移动互联”等新技术、新手段,全面推进数字化大坝、物联网+物资管控系统、机组设备远程诊断等新技术应用及“区片制”和“架子队”等管理模式创新,科技创新引领能力突出。

  电站建成后将保障京津及冀北电网安全,促进河北省北部的风电、太阳能发电等大规模发展,满足电网调峰要求,维护电网安全、稳定运行,为2022年北京冬奥会提供坚强的电力保障。

  深圳抽水蓄能电站被列入国家可再生能源发展“十二五”规划,是广东省和深圳市重点建设项目,目前工程总体进度完成68.3%,计划年内实现首台机组投产。

  深圳抽水蓄能电站是西电东送的落点和粤港电网的连接点。电站装机容量4×300MW,概算静态投资49.48亿元,动态投资59.79亿元,主体工程建设工期69个月。电站调节性能为日调节,日调节满发时间为6.37h,事故备用满发时间1h。电站年平均抽水用电量19.55亿千瓦时,平均年发电量15.11亿千瓦时。

  泰安抽水蓄能二期工程总投资约100亿元,规划装机规模6×300兆瓦,作为国家规划的重大能源基础设施建设项目,是泰安市单体投资规模最大的项目之一。

  泰安抽水蓄能电站二期项目会和徂汶景区融合发展。目前,景区规划初步方案已确定,正在进行详细规划设计;项目上、下水库连接道路与景区道路、济泰东部高速公路连接线衔接方案正在研究,上库主干公路绿化提升规划由北京林业大学完成初步设计,徂徕山环山路北段进入招投标程序,济泰东部高速公路连接线衔接方案正在规划设计。正常蓄水位选择、枢纽布置比选、施工总布置规划三个专题报告编制预计7月上旬完成,可研报告和地灾及压矿、稳评、能评、环评、地震、水土保持、取水、防洪等专项报告正在加快编制。

  2017年7月26日,由中国葛洲坝集团第二工程有限公司承建的文登抽水蓄能电站主体工程正式开工建设。

  文登抽水蓄能电站总装机容量180万千瓦,共安装6台单机容量30万千瓦的单级混流可逆式水泵水轮机组,设计年平均发电量27.1亿千瓦时,年抽水电量36.1亿千瓦时,为一等大(1)型工程,总投资85.67亿元。

  施工总工期为76个月,预计首台机组将于2022年5月开始发电。建成后,电站不仅可以改善山东电网电源结构单一的不合理情况,满足电网调峰要求,提高电网经济运行效益,带动经济发展,而且每年可减少二氧化碳排放量42万吨,减少二氧化硫排放量0.48万吨,将有效改善当地环境状况。

  2017年7月8日,由中国电建水电七局承建的广东阳江抽水蓄能电站输水发电系统土建工程项目正式开工。

  阳江抽水蓄能电站位于广东省阳江市,是国家和广东省的重点建设工程,也是目前国内核准建设的单机容量最大、净水头最高、埋深最大的抽水蓄能电站,规划总装机容量240万千瓦。电站建成后,预计每年可节约系统标煤约39.6万吨,可减少温室气体排放量1.28万吨,可进一步满足广东省经济发展对电力需求的快速增长。

  2017年6月9日,洛宁抽水蓄能电站项目正式获得河南省发改委核准批复,标志着该项目进入开工建设阶段。

  洛宁抽水蓄能电站位于河南省洛阳市洛宁县涧口乡境内,装机规模140万千瓦,额定水头604米,安装4台单机容量为35万千瓦单级立轴定转速混流可逆式水泵水轮发电电动机组。总工期为75个月,本工程静态投资71.98亿元,工程总投资88.77亿元。

  2017年6月20日,浙江缙云抽水蓄能电站项目成功取得浙江省发展改革委核准文件。这标志着浙江缙云抽水蓄能电站项目已全面完成前期工作。

  浙江缙云抽水蓄能电站项目为丽水市第一个百亿投资项目,位于丽水市缙云县方溪乡和大洋镇境内,安装6台30万千瓦抽水蓄能机组,总装机容量180万千瓦。浙江缙云抽水蓄能电站项目建成后,将有效促进节能减排,改善电力装机结构,拉动地方经济社会发展。

  2017年8月1日,湖北通山县人民政府与中广核新能源有限公司湖北分公司负责人签约大幕山抽水蓄能电站项目。标志着蓄能电站项目即将进入全面实质性建设阶段。

  大幕山抽水蓄能电站项目总投资70亿元。项目拟装机容量1200MW,装机4台,年发电容量6.58亿KWH,年抽水量8.77亿KWH。项目建设总工期75个月,其中施工准备期6个月,主体工程施工期57个月,完建期12个月。首台机组发电工期63个月。项目取得核准后6个月内开工建设。

  抽水蓄能电站是把下水库的水用泵抽到上水库,在上水库中蓄水,相当于储存了电能,当上水库的水向下流时,可推动水轮发电机组发电释放能量。读“我国某地抽水蓄能电站景观图”和“原理示意图”,完成下列各题。

  1.从抽水蓄能电站工作原理示意图中可以看出,该电站将水从低处水库抽到高处水库,提高水的势能,增加下流速度,从而实现发电。

  据此推测,该电站发电时期为用电量高峰时期,而在用电较少的时期,将部分电能用于抽水,从而调节不同时期的电力供应。

  2.从上题分析可知,上水库的主要作用是蓄积由下水库所抽调的水,而下水库的主要作用是发电。上水库海拔高,库容面积小,工程建设的难度较大。

  3.根据抽水蓄能电站工作原理推测,该电站发电时期为用电量高峰时期,而在用电较少的时期,将部分电能用于抽水,因此把下水库的水用泵抽到上水库的时间主要集中在用电量较少的后半夜。返回搜狐,查看更多