抽水蓄能電站設(shè)計(jì)方案

1、抽水蓄能電站設(shè)計(jì)方案1抽水蓄能電站的作用抽水蓄能電站屬于一種有效的電網(wǎng)調(diào)峰設(shè)施，其運(yùn)行時(shí)的主要特征為：（1）可以迅速地啟停，且快速地對(duì)急劇發(fā)生變化的負(fù)荷作出反應(yīng)，適用于黑啟動(dòng)、 系統(tǒng)調(diào)頻、無(wú)功調(diào)節(jié)、快速對(duì)負(fù)荷進(jìn)行跟蹤等輔助性的功能中。（2）除了可以提供給系統(tǒng)峰荷電能，還能幫系統(tǒng)消除低谷電能 1。由此可見(jiàn)，抽水蓄能電站 的建設(shè)對(duì)于電力系統(tǒng)穩(wěn)定、安全運(yùn)行具有重要意義。抽水蓄能電站以水泵抽水 方式把電力系統(tǒng)內(nèi)多余的電能轉(zhuǎn)成上水庫(kù)水勢(shì)能，隨后在電力系統(tǒng)需要的時(shí)候， 經(jīng)水輪發(fā)電機(jī)把勢(shì)能轉(zhuǎn)成電能。在通常情況下，抽水蓄能電站具備下水庫(kù)、上 水庫(kù)、高地、高壓引水系統(tǒng)、低壓尾水系統(tǒng)以及抽水蓄能機(jī)組等，其整體結(jié)構(gòu)

2、 如圖1所示。2工程概況以及抽水蓄能電站施工供電接入系統(tǒng)設(shè)計(jì)概述2.1工程概況。如今某地水電調(diào)峰的能力約為2000MW,很多時(shí)候都不符合當(dāng)?shù)匦枨蟆Ｒ虼?，為了確保當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)可以穩(wěn)定、安全地工作，亟需建設(shè)抽水蓄 能電站。經(jīng)過(guò)深入探討，當(dāng)?shù)卣?guī)劃建設(shè)抽水蓄能電站1座，裝設(shè)300MW相關(guān)機(jī)組共4臺(tái)。2.2設(shè)計(jì)方案選擇及優(yōu)化注意事項(xiàng)。（1）設(shè)計(jì)方案應(yīng)當(dāng)具備較強(qiáng) 的靈活性，同時(shí)在符合技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的前提下，最大限度地減少投資。（2）方案中供電接入系統(tǒng)需要有科學(xué)的潮流流向，以便保證電力在高峰期也能被安全、穩(wěn) 定地輸送出去；同時(shí)確保低谷抽水靈活簡(jiǎn)便，能夠符合電力系統(tǒng)穩(wěn)定、安全的 運(yùn)行需求。（3）方案應(yīng)保證發(fā)電廠可以

3、方便地管理抽水蓄能電站。（4）方案需 要便于對(duì)電網(wǎng)接線以及電壓等級(jí)等進(jìn)行簡(jiǎn)化。（5）方案應(yīng)當(dāng)與當(dāng)?shù)卣w電網(wǎng)的 發(fā)展方向相符合。2.3設(shè)計(jì)方案選擇及優(yōu)化主要思路。有關(guān)部門在對(duì)各種方案進(jìn) 行比選時(shí)，需要綜合考慮工程總體造價(jià)、接入點(diǎn)、潮流、電壓等級(jí)以及線路整 體的路徑等。3方案具體設(shè)計(jì)3.1選擇接入點(diǎn)。經(jīng)過(guò)實(shí)地勘察，此工程周邊有5座變電站，規(guī)格分別為220kV的變電站2座（A、B站），1000kV的變電站1座（C站）以及500kV的變 電站2座（D、E）,且每一座變電站都接入間隔供電廠。經(jīng)過(guò)調(diào)查分析，其中A站周邊電量已經(jīng)處于平衡狀態(tài)，如果抽水蓄能電站被接入到此220k V的變電站，極易致使電力外送的

4、容量受到限制，所以優(yōu)先將此變電站予以排除。3.2方案制定。設(shè)計(jì)人員按照當(dāng)?shù)貙?shí)際狀況，設(shè)計(jì)出以下四種設(shè)計(jì)方案：（1）從電站中直出220kV的線路3回，其中2回被接入到500kV的D變電站，另外1回被接入到 220kV的B變電站，其線路的長(zhǎng)度是42km以及51N,且導(dǎo)線的截面為L(zhǎng)GJ-2 x 630JL2（2）從電站中直出500kV的線路2回，被接入到 C變電站的500kV 一側(cè)，其線路的長(zhǎng)度是49N,且導(dǎo)線的截面為L(zhǎng)GJ-4X 400L2 （ 3）從電站中直出 500kV的線路2回，被接入到500kV的E變電站，其線路的長(zhǎng)度是53N,且導(dǎo)線 的截面同（2）。（4）從電站中直出500kV的線路2回

5、，被接入到500kV的D變 電站，其線路的長(zhǎng)度是51N,且導(dǎo)線的截面同（2）。3.3比選方案。3.3.1投資總 額。經(jīng)過(guò)計(jì)算可知，四種方案的投資總額分別為26013萬(wàn)元、24166萬(wàn)元、25633萬(wàn)元以及23467萬(wàn)元，方案（1）投資總額最多，方案（4）投資總額最少。 3.3.2短路電流。經(jīng)過(guò)實(shí)地勘察可知，當(dāng)?shù)厮阶罡叩亩搪冯娏鳛?00kV的網(wǎng)架短路電流，為了確保輸電穩(wěn)定、安全，還需要對(duì)當(dāng)?shù)囟搪冯娏骷右杂行拗?。?jīng)過(guò)設(shè)計(jì)調(diào)查可知，方案（3）短路電流達(dá)到極限，若采用此方案，需要對(duì)短路 電流加以限制。當(dāng)前我國(guó)最常用的限制方式為電網(wǎng)解環(huán)” 2。需要注意的是，若采用 電網(wǎng)解環(huán)”，會(huì)增加一定程度的投資總

6、額。3.3.3潮流的整體分布。經(jīng)過(guò) 有關(guān)人員的調(diào)查、統(tǒng)計(jì)和計(jì)算可知，各個(gè)方案整體的分布潮流都比較合理、科 學(xué)，無(wú)線路過(guò)載”隱患，然而方案（2）會(huì)在某些時(shí)候接近輸送線路極限功率， 若用此方案，有關(guān)部門為了避免突破輸送線路極限功率，就應(yīng)當(dāng)采用相應(yīng)的控 制方式，這在一定程度上也會(huì)增加投資總額。3.3.4工程實(shí)施方式。對(duì)于（1）方案而言，其接入線路的路徑類似方案（4）,然而需要跨越3次河流，同時(shí)還需 要跨越高速公路，沿途主要的地形多為丘陵以及山區(qū)，占比分別是66%與35%相比于其他方案，此方案線路的總體長(zhǎng)度最長(zhǎng)，且具備最大的工程量。對(duì)于（2）方案而言，其一共有12回的出線，其中僅有2回能夠讓抽水蓄能電

7、站進(jìn)行接入， 然而接入的難度非常大，加之經(jīng)過(guò)勘測(cè)，若想接入此2回，需要使周邊其余4回的線路進(jìn)行停電才能順利施工，這極易影響當(dāng)?shù)氐恼w電網(wǎng)運(yùn)行。對(duì)于（3）方案而言，其接入的線路會(huì)跨越1條河、3條高速公路以及5條單回的線路，加之 存在占比為45%的山區(qū)地形，使得實(shí)際施工會(huì)存在許多難題。對(duì)于（4）方案而 言，其接入的線路需要繞過(guò)1座縣城、2條高速路、1條省道、1條國(guó)道、1條鐵 路、1座水庫(kù)、1個(gè)風(fēng)景區(qū)、1條河以及2條單回線路，而途徑山區(qū)的占比僅為 19%，且施工環(huán)境良好，制約因素極少，總體的施工難度很低。通過(guò)對(duì)上述四 個(gè)方面的對(duì)比可知，方案（4）的施工難度最低，且總體投資金額也很低，所以 在本文涉及

8、的工程中，選擇方案（4）。4主接線方案4.1發(fā)電機(jī)和變壓器組的接線方式。對(duì)于發(fā)電機(jī)和主變壓器組而言，可選擇 的接線方式主要有三種，即單元接線，聯(lián)合式單元接線以及擴(kuò)大式單元接線， 三種接線方式如圖2所示。圖2三種單元接線方式（1）第一種接線方式：此方 式連接形式很簡(jiǎn)潔，相關(guān)設(shè)施布置思路很明確，可靠性也較高。然而，若選用 此接線方式便需要4回高壓出線，與方案（4）進(jìn)線2回的方式不符；（2）第二 種接線方式：此方式連接形式也很簡(jiǎn)潔，相關(guān)設(shè)施布置思路也較為明確。在此 方式中，整體的進(jìn)線可以降低至 2回，與方案（4）相符，同時(shí)也使布置、接線 更簡(jiǎn)便，最大限度地降低了相關(guān)資金投入3;（ 3）第三種接線方式：此方式連接形式較為繁復(fù)，雖然進(jìn)線的回路數(shù)也符合方案 （4）,然而經(jīng)過(guò)多年實(shí)踐可知， 其可靠性較差。因此，經(jīng)過(guò)比對(duì)，本工程發(fā)電機(jī)和主變壓器組選擇第二種聯(lián)合式單元接線”方式。4.2開(kāi)關(guān)站的主接線方式。對(duì)于開(kāi)關(guān)站而言，其主接線方式可供選擇的方式主要有三項(xiàng)，即角型接線、3/2接線以及雙母線接線。其中，角型接線方式中，任何設(shè)施出現(xiàn)故障都不會(huì)影響整體供電，