為了讓大家更加全面清楚的了解儲(chǔ)能，小編特意開設(shè)了科普小課堂，每一期都會(huì)講一些關(guān)于儲(chǔ)能的小知識(shí)點(diǎn)，歡迎大家關(guān)注北極星儲(chǔ)能網(wǎng)微信哦!本期的主題是儲(chǔ)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(fù)荷低谷時(shí)把多余電能轉(zhuǎn)化為水的勢(shì)能儲(chǔ)存，抬高系統(tǒng)的最小負(fù)荷，達(dá)到“填谷”的效果;在負(fù)荷高峰時(shí)將水的勢(shì)能轉(zhuǎn)化為電能，降低系統(tǒng)的最大負(fù)荷，達(dá)到“削峰”的效果，這“一抽一發(fā)”，起到了雙倍調(diào)峰的作用。
知識(shí)點(diǎn)1：抽水蓄能原理
說簡(jiǎn)單點(diǎn)，抽水蓄能電站就是在勢(shì)能與電能之間相互轉(zhuǎn)換。負(fù)荷低谷時(shí)段，利用電網(wǎng)內(nèi)部消耗不掉的電能將下水庫(kù)的水抽到上水庫(kù)，轉(zhuǎn)換成水的勢(shì)能儲(chǔ)存起來，此時(shí)抽水蓄能電站是電網(wǎng)內(nèi)的一個(gè)用戶;到電網(wǎng)用電高峰的時(shí)候，轉(zhuǎn)化為水輪發(fā)電機(jī)模式，將上水庫(kù)的水放到下水庫(kù)來發(fā)電，從而完成水的勢(shì)能到電能的轉(zhuǎn)換，達(dá)到彌補(bǔ)用電缺口的目的。這時(shí)，抽水蓄能電站是電網(wǎng)內(nèi)的一個(gè)發(fā)電站。
知識(shí)點(diǎn)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(jìn)入上水庫(kù)(以補(bǔ)充蒸發(fā)、滲漏損失)，而作為能量載體的水體基本保持一個(gè)定量，只是在一個(gè)周期內(nèi)，在上、下水庫(kù)之間往復(fù)利用;廠房?jī)?nèi)安裝的全部是抽水蓄能機(jī)組，其主要功能是調(diào)峰填谷、承擔(dān)系統(tǒng)事故備用等任務(wù)，而不承擔(dān)常規(guī)發(fā)電和綜合利用等任務(wù)。
(2)混合式抽水蓄能電站：其上水庫(kù)具有天然徑流匯入，來水流量已達(dá)到能安裝常規(guī)水輪發(fā)電機(jī)組來承擔(dān)系統(tǒng)的負(fù)荷。因而其電站廠房?jī)?nèi)所安裝的機(jī)組，一部分是常規(guī)水輪發(fā)電機(jī)組，另一部分是抽水蓄能機(jī)組。相應(yīng)地這類電站的發(fā)電量也由兩部分構(gòu)成，一部分為抽水蓄能發(fā)電量，另一部分為天然徑流發(fā)電量。所以這類水電站的功能，除了調(diào)峰填谷和承擔(dān)系統(tǒng)事故備用等任務(wù)處，還有常規(guī)發(fā)電和滿足綜合利用要求等任務(wù)。
按水庫(kù)調(diào)節(jié)性能分：日調(diào)節(jié)、周調(diào)節(jié)、季調(diào)節(jié)抽水蓄能電站
(1)日調(diào)節(jié)抽水蓄能電站：其運(yùn)行周期呈日循環(huán)規(guī)律。蓄能機(jī)組每天頂一次(晚間)或兩次(白天和晚上)尖峰負(fù)荷，晚峰過后上水庫(kù)放空、下水庫(kù)蓄滿;繼而利用午夜負(fù)荷低谷時(shí)系統(tǒng)的多余電能抽水，至次日清晨上水庫(kù)蓄滿、下水庫(kù)被抽空。純抽水蓄能電站大多為日設(shè)計(jì)蓄能電站。
(2)周調(diào)節(jié)抽水蓄能電站：運(yùn)行周期呈周循環(huán)規(guī)律。在一周的5個(gè)工作日中，蓄能機(jī)組如同日調(diào)節(jié)蓄能電站一樣工作。但每天的發(fā)電用水量大于蓄水量，在工作日結(jié)束時(shí)上水庫(kù)放空，在雙休日期間由于系統(tǒng)負(fù)荷降低，利用多余電能進(jìn)行大量蓄水，至周一早上上水庫(kù)蓄滿。我國(guó)第一個(gè)周調(diào)節(jié)抽水蓄能電站為福建仙游抽水蓄能電站。
(3)季調(diào)節(jié)抽水蓄能電站：每年汛期，利用水電站的季節(jié)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(kù)蓄存起來，在枯水季內(nèi)放水發(fā)電，以增補(bǔ)天然徑流的不足。這樣將原來是汛期的季節(jié)性電能轉(zhuǎn)化成了枯水期的保證電能。這類電站絕大多數(shù)為混合式抽水蓄能電站。
按站內(nèi)安裝的抽水蓄能機(jī)組類型分：四機(jī)分置式、三機(jī)串聯(lián)式、二機(jī)可逆式
(1)四機(jī)分置式：這種類型的水泵和水輪機(jī)分別配有電動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)，形成兩套機(jī)組。已不采用。
(2)三機(jī)串聯(lián)式：其水泵、水輪機(jī)和發(fā)電電動(dòng)機(jī)三者通過聯(lián)軸器連接在同一軸上。三機(jī)串聯(lián)式有橫軸和豎軸兩種布置方式。
(3)二機(jī)可逆式：其機(jī)組由可逆水泵水輪機(jī)和發(fā)電電動(dòng)機(jī)二者組成。這種結(jié)構(gòu)為主流結(jié)構(gòu)。
按布置特點(diǎn)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(cè)。
(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(shí)點(diǎn)3：抽水蓄能選址
抽水蓄能電站具體建在什么地方需要認(rèn)真選址，選址主要滿足以下幾個(gè)條件。
(1) 上下水庫(kù)高度差：抽水蓄能用的是水的勢(shì)能，對(duì)于一定的蓄能量，上、下水庫(kù)的高度差(水頭)越大，所需的庫(kù)容越小，輸水道截面越小，機(jī)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(kù)的平均高度差在500m以上，有的已達(dá)1000m以上。但過高的高度差不但很難找到合適的地址，而且設(shè)備能承受的壓力也有限，目前單級(jí)的水泵水輪機(jī)最大工作水頭為600至700m，超過這個(gè)高度就要采用多級(jí)水泵水輪機(jī)，若用沖擊式水輪機(jī)與多級(jí)水泵雖然可運(yùn)行在更高的水頭，但要采用三機(jī)串連式機(jī)組。上、下水庫(kù)的平均高度差H是選址時(shí)首要條件。
(2) 上下水庫(kù)的水平距離：上水庫(kù)與下水庫(kù)之間的水平距離L決定了修筑輸水道的長(zhǎng)度，輸水道太長(zhǎng)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(kù)與下水庫(kù)之間的水平距離L是選址時(shí)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(kù)與下水庫(kù)，可以節(jié)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(kù)或利用高山盆地只需筑一部分堤壩就可以蓄水成水庫(kù)都是好方案。
(4) 補(bǔ)充水源：抽水蓄能電站雖靠自身水循環(huán)工作，但水會(huì)蒸發(fā)與滲漏，還必須有足夠的補(bǔ)充水源。抽水蓄能電站周圍要有高于下庫(kù)最高水位的足夠大的流域面積來向水庫(kù)集水，最好有高于上水庫(kù)最高水位的大面積流域。除了這以上主要條件外，地質(zhì)，地形條件涉及到施工難易與安全，也很重要。
知識(shí)點(diǎn)4：抽水蓄能結(jié)構(gòu)
既然是利用水的勢(shì)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(kù)和輸水發(fā)電系統(tǒng)組成。原則上來說，水量和落差越大，儲(chǔ)能就越多。
上水庫(kù)：上水庫(kù)一般建在高程較高、庫(kù)盆封閉性比較好、庫(kù)周邊平順、庫(kù)岸山體雄厚、庫(kù)周邊埡口少、庫(kù)區(qū)開闊、壩址河谷較窄的地方。例如豐寧抽水蓄能電站上水庫(kù)位于永利村上游灤河左岸灰窯子溝頂部，為一天然大庫(kù)盆，水庫(kù)四周地形具有良好的封閉性。
下水庫(kù)：下水庫(kù)一般由擋水建筑物和泄水建筑物組成，有時(shí)可利用已有的水庫(kù)。例如豐寧下水庫(kù)利用已有的豐寧水庫(kù)作為專用庫(kù)。另外，由于豐寧入庫(kù)泥沙含量大，加設(shè)了攔排沙設(shè)施(即攔沙壩和泄洪排沙洞)。
水道系統(tǒng)：連接上下水庫(kù)的就是水道系統(tǒng)，一般由(上水庫(kù))進(jìn)出水口、引水隧洞、引水調(diào)壓室、高壓管道、尾水調(diào)壓室、尾水隧洞、(下水庫(kù))進(jìn)出水口等組成。水道一般沿著山體埋設(shè)在地下。根據(jù)裝機(jī)臺(tái)數(shù)，水道系統(tǒng)可以是單管道，也可以是多管道;可以是單管單機(jī)，也可以是單管多機(jī)或多管多機(jī)。
廠房系統(tǒng)：核心區(qū)是電站的廠房系統(tǒng)，一般包括主廠房、副廠房、主變壓器室、開關(guān)站及出線場(chǎng)，以及母線洞、出線洞、進(jìn)廠交通洞、通風(fēng)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(guān)站及出線場(chǎng)布置于地面或地下洞室。
