6月12日，山東沂蒙、安徽金寨、河南天池三座抽水蓄能電站開(kāi)工動(dòng)員大會(huì)在北京召開(kāi)，這意味著位于臨沂市費(fèi)縣薛莊鎮(zhèn)境內(nèi)的山東沂蒙抽水蓄能電站工程正式開(kāi)建。該電站是魯南地區(qū)第一座抽水蓄能電站，建成后對(duì)山東電網(wǎng)，當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境以及沂蒙地區(qū)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展都將起到巨大推動(dòng)促進(jìn)作用。

 

沂蒙抽水蓄能電站位于臨沂市費(fèi)縣薛莊鎮(zhèn)境內(nèi)，電站樞紐工程由上水庫(kù)、下水庫(kù)、水道系統(tǒng)、地下廠房系統(tǒng)等建筑物組成。電站上、下水庫(kù)有效庫(kù)容分別為800萬(wàn)立方米、869萬(wàn)立方米，設(shè)計(jì)年發(fā)電量可達(dá)到20.08億kWh，年抽水用電量26.77億kWh。該項(xiàng)目由國(guó)家電網(wǎng)公司的全資子公司國(guó)家電網(wǎng)新源控股有限公司獨(dú)資開(kāi)發(fā)，工程總投資73.70億元。建設(shè)總工期78個(gè)月，預(yù)計(jì)2021年12月首臺(tái)機(jī)組投產(chǎn)發(fā)電，2022年12月四臺(tái)機(jī)組全部投產(chǎn)發(fā)電，工程完工。

沂蒙抽水蓄能電站示意圖

 

什么是抽水蓄能電站？

 

眾所周知，電力的生產(chǎn)、輸送和使用是同時(shí)發(fā)生的，一般情況下無(wú)法大量?jī)?chǔ)存，然而電力負(fù)荷的需求卻瞬息萬(wàn)變。一天之內(nèi)，白天和前半夜的電力需求較高，下半夜大幅度下跌，低谷有時(shí)只及高峰的一半甚至更少。這就可能出現(xiàn)負(fù)荷低谷時(shí)發(fā)電廠發(fā)電量超過(guò)了用戶需要，電力系統(tǒng)有剩余電能，負(fù)荷高峰時(shí)發(fā)電滿足不了用戶需要。鑒于這種情況，發(fā)電設(shè)備在負(fù)荷高峰時(shí)段要滿發(fā)，而在低谷時(shí)段要壓低出力，甚至得暫時(shí)關(guān)閉。

 

抽水蓄能電站就是為了解決電網(wǎng)高峰、低谷之間供需矛盾而產(chǎn)生的，是間接儲(chǔ)存電能的一種方式。抽水蓄能機(jī)組由可逆式水泵水輪機(jī)與發(fā)電電動(dòng)機(jī)組組成。在午夜電力系統(tǒng)負(fù)荷低谷時(shí)，可逆式水泵水輪機(jī)利用系統(tǒng)的多余電能將下庫(kù)的水抽到上庫(kù)中，將這些水量以位能的形式貯存起來(lái)。待白天和晚上，電力系統(tǒng)出現(xiàn)高峰負(fù)荷時(shí)，發(fā)電電動(dòng)機(jī)組將上庫(kù)的水放下來(lái)發(fā)電，補(bǔ)充系統(tǒng)不足的尖峰容量，滿足系統(tǒng)調(diào)峰需求。

地理位置示意圖

 

與常規(guī)水電站相比 抽水蓄能電站有哪些特點(diǎn)？

 

與常規(guī)水電站不同，抽水蓄能電站通過(guò)上下兩個(gè)水庫(kù)將水循環(huán)利用，它不僅能像常規(guī)水電站一樣發(fā)電，還能像水泵站那樣抽水，從而起到調(diào)峰填谷的作用，因而抽水蓄能電站也可以說(shuō)是貯存電能的水電站。

 

它的作用表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

 

(1)實(shí)現(xiàn)電能時(shí)間轉(zhuǎn)換

 

抽水蓄能電站本身不能向電力系統(tǒng)供應(yīng)電能，它只是將系統(tǒng)中其他電站的低谷電能和多余電能，通過(guò)抽水將水流的機(jī)械能變?yōu)閯?shì)能，存蓄于上水庫(kù)中，待到電網(wǎng)需要時(shí)放水發(fā)電。蓄能機(jī)組發(fā)電的年利用時(shí)數(shù)一般在800～1000h之間。抽水蓄能電站的作用是實(shí)現(xiàn)電能在時(shí)間上的轉(zhuǎn)換，經(jīng)過(guò)抽水和發(fā)電兩種環(huán)節(jié)，它的綜合效率為75%左右。

 

(2)節(jié)約能源調(diào)節(jié)峰谷

 

抽水蓄能電站是利用夜間低谷時(shí)其他電源(包括火電站、核電站和水電站)的多余電能，抽水至上水庫(kù)儲(chǔ)存起來(lái)，待尖峰負(fù)荷時(shí)發(fā)電。因此，蓄能電站抽水時(shí)相當(dāng)于一個(gè)用電大戶，其作用是把日負(fù)荷曲線的低谷填平了，即實(shí)現(xiàn)“填谷”。“填谷”的作用使火電出力平衡，可降低煤耗，從而獲得節(jié)煤效益。抽水蓄能電站同時(shí)可以使徑流式水電站原來(lái)要棄水的電能得到利用。

 

(3)快速負(fù)荷跟蹤

 

常規(guī)水電站和抽水蓄能電站都有調(diào)頻功能，但在負(fù)荷跟蹤速度和調(diào)頻容量變化幅度上抽水蓄能電站更為有利。常規(guī)水電站自起動(dòng)到滿載一般需數(shù)分鐘。而抽水蓄能機(jī)組在設(shè)計(jì)上就考慮了快速起動(dòng)和快速負(fù)荷跟蹤的能力?，F(xiàn)代大型蓄能機(jī)組可以在一兩分鐘之內(nèi)從靜止達(dá)到滿載，增加出力的速度可達(dá)每秒1萬(wàn)kW，并能頻繁轉(zhuǎn)換工況。

 

(4)穩(wěn)定電網(wǎng)電壓

 

抽水蓄能機(jī)組相比常規(guī)水電機(jī)組在設(shè)計(jì)上有更強(qiáng)的調(diào)相功能，無(wú)論在發(fā)電工況或在抽水工況，都可以實(shí)現(xiàn)調(diào)相和進(jìn)相運(yùn)行穩(wěn)定電網(wǎng)電壓，并且可以在水輪機(jī)和水泵兩種旋轉(zhuǎn)方向進(jìn)行，故其靈活性更大。

 

另外，蓄能電站通常比常規(guī)水電站更靠近負(fù)荷中心，故其對(duì)穩(wěn)定系統(tǒng)電壓的作用要比常規(guī)水電機(jī)組更好。

 

(5)自啟動(dòng)為事故備用

 

抽水蓄能電站也是電力系統(tǒng)的理想備用電源。抽水蓄能機(jī)組啟動(dòng)迅速、運(yùn)行靈活、升荷速度快、調(diào)荷幅度大，因而能作為黑啟動(dòng)的電源，在電網(wǎng)發(fā)生大面積故障并停電后，不依賴別的網(wǎng)絡(luò)幫助，通過(guò)系統(tǒng)中具有自啟動(dòng)能力的發(fā)電機(jī)組，逐步恢復(fù)故障區(qū)域的供電。

 

選址費(fèi)縣因地理位置優(yōu)越

 

據(jù)了解，2010年4月和5月，國(guó)網(wǎng)新源控股有限公司先后兩次與中國(guó)水電顧問(wèn)集團(tuán)北京勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院、山東省電力集團(tuán)公司、臨沂市電力公司、費(fèi)縣人民政府一道對(duì)沂蒙站址的石嵐、上冶兩個(gè)站點(diǎn)進(jìn)行了大規(guī)模的現(xiàn)場(chǎng)查勘，啟動(dòng)沂蒙項(xiàng)目預(yù)可行性研究工作。

 

“沂蒙抽水蓄能電站地理位置優(yōu)越，地形地質(zhì)條件較好，交通便利，工程規(guī)模適中，建設(shè)條件良好，是山東省較好的蓄能電站點(diǎn)。”山東沂蒙抽水蓄能有限公司工程部主任蘇勝威介紹。

 

2010年10月水利水電規(guī)劃設(shè)計(jì)總院會(huì)同山東省發(fā)改委在濟(jì)南市主持召開(kāi)山東省抽水蓄能電站選點(diǎn)規(guī)劃報(bào)告審查會(huì)議，審查意見(jiàn)明確指出，“根據(jù)山東電網(wǎng)2020年抽水蓄能電站需求分析，綜合考慮區(qū)域負(fù)荷分布特點(diǎn)、抽水蓄能電站資源條件和布局要求，同意沂蒙站點(diǎn)為2020年新增抽水蓄能電站規(guī)劃站點(diǎn)”，并明確“沂蒙站點(diǎn)距離魯南電源基地和負(fù)荷中心較近，水頭較高，規(guī)模適中”，推薦沂蒙站點(diǎn)盡快開(kāi)展前期勘測(cè)設(shè)計(jì)工作。

 

我省未來(lái)將有三座蓄能電站

 

目前我省已經(jīng)投運(yùn)一座抽水蓄能電站——泰安抽水蓄能電站。據(jù)了解，泰安抽水蓄能電站是國(guó)家級(jí)重點(diǎn)建設(shè)項(xiàng)目，也是我省第一個(gè)大型水電工程，于2000年2月23日開(kāi)工，上水庫(kù)主體土建工程于2001年7月1日開(kāi)工，2005年4月30日主體工程全部完工，2005年5月31日開(kāi)始蓄水，2007年8月28日完成竣工驗(yàn)收。

 

泰安抽水蓄能電站為國(guó)家“十五”重點(diǎn)工程，位于泰安市泰山風(fēng)景區(qū)西南麓，距泰安市5km，該電站為日調(diào)節(jié)純抽水蓄能電站，主要擔(dān)負(fù)山東電網(wǎng)的調(diào)峰、填谷任務(wù)，兼有調(diào)頻、調(diào)相及事故備用等功能。工程總投資43.26億元，電站裝機(jī)總?cè)萘?00萬(wàn)千萬(wàn)時(shí)。沂蒙抽水蓄能電站建成后，年發(fā)電量達(dá)20.08億kwh，年抽水電量26.77億kwh，綜合效率為75%，將與已建的泰安和待建的文登抽水蓄能電站在山東電網(wǎng)中形成魯中、魯南、魯東三足鼎立的態(tài)勢(shì)，共同保障山東電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。

 

全國(guó)范圍內(nèi)呈加快建設(shè)趨勢(shì)

 

近年來(lái)，我國(guó)抽水蓄能電站的建設(shè)步伐呈現(xiàn)加快趨勢(shì)，據(jù)水電總院數(shù)據(jù)，截至2014年年底，全國(guó)已經(jīng)建成24座抽水蓄能電站，總裝機(jī)容量2181萬(wàn)千瓦，占全國(guó)水電總裝機(jī)比重約7.2%。目前，我國(guó)抽水蓄能電站的設(shè)計(jì)、施工和制造水平不斷提升，已形成了較為完備的規(guī)劃、設(shè)計(jì)、建設(shè)、運(yùn)行管理體系，相繼建成了廣州、天荒坪、泰安、惠州、仙游等一批具有世界水平的抽水蓄能電站。