抽水蓄能發(fā)電技術(shù)羅遠(yuǎn)福市公開課一等獎(jiǎng)省賽課獲獎(jiǎng)?wù)n件

抽水蓄能發(fā)電技術(shù)羅遠(yuǎn)福抽水蓄能發(fā)電技術(shù)羅遠(yuǎn)福第1頁知識(shí)回顧什么是抽水蓄能電站？在電網(wǎng)用電高峰時(shí)，將海拔高上水庫水放至下水庫，將水勢(shì)能轉(zhuǎn)化為電能輸送電網(wǎng)；用電低谷時(shí)將下水庫水抽到上水庫，將電能以勢(shì)能形式存放下來，消納電網(wǎng)中多出電量。發(fā)揮“調(diào)峰填谷”作用水電站。

抽水蓄能發(fā)電技術(shù)羅遠(yuǎn)福第2頁知識(shí)回顧電力系統(tǒng)負(fù)荷日、周、年需求改變特點(diǎn)？抽水蓄能發(fā)電技術(shù)羅遠(yuǎn)福第3頁知識(shí)回顧電力系統(tǒng)負(fù)荷峰、間、谷時(shí)段？（峰8:30-11:3018:00-23:00）

（尖10:30—11:3019：00-21:00）

（谷23:00-7:00）

抽水蓄能發(fā)電技術(shù)羅遠(yuǎn)福第4頁知識(shí)回顧為何要用抽水蓄能電站？1、調(diào)峰2、填谷3、適應(yīng)新能源接入電網(wǎng)4、與大容量火電、核電配合使用5、受地域影響小、環(huán)境保護(hù)抽水蓄能發(fā)電技術(shù)羅遠(yuǎn)福第5頁知識(shí)回顧抽水蓄能電站分類？（1）純抽水蓄能電站：上水庫沒有天然徑流起源，抽水與發(fā)電水量相等，循環(huán)使用；（2）混合式抽水蓄能電站：上水庫有天然徑流起源，既利用天然徑流發(fā)電，又利用由下水庫抽水蓄能發(fā)電；（3）調(diào)水式抽水蓄能電站：從位于一條河流下水庫抽水至上水庫，再由上水庫向另一條河流下水庫放水發(fā)電。抽水蓄能發(fā)電技術(shù)羅遠(yuǎn)福第6頁此次課知識(shí)：（1）抽水蓄能電站調(diào)整規(guī)律；（2）抽水蓄能電站利用水頭；（3）抽水蓄能電站機(jī)組型式；（4）抽水蓄能電站組成；（5）抽水蓄能電站不足。抽水蓄能發(fā)電技術(shù)羅遠(yuǎn)福第7頁抽水蓄能電站調(diào)整規(guī)律：按其調(diào)整規(guī)律分為3類：1、日調(diào)整電站；2、周調(diào)整電站；3、季調(diào)整電站。水庫分類？抽水蓄能發(fā)電技術(shù)羅遠(yuǎn)福第8頁日調(diào)整電站：如抽水蓄能電站在夜間和午間系統(tǒng)負(fù)荷低谷時(shí)抽水，在上下午及晚間負(fù)荷高峰時(shí)發(fā)電，天天都按此規(guī)律操作，則稱為日調(diào)整電站。這種電站水庫容量按每日調(diào)蜂發(fā)電量來決定。抽水蓄能發(fā)電技術(shù)羅遠(yuǎn)福第9頁日調(diào)整電站經(jīng)典運(yùn)行方式：經(jīng)典運(yùn)行方式可能是：抽水：11一13時(shí)，22時(shí)—次日6時(shí)；發(fā)電；10一11時(shí)，14—16時(shí)，19—22時(shí)。抽水蓄能發(fā)電技術(shù)羅遠(yuǎn)福第10頁周調(diào)整電站：有電力系統(tǒng)不展現(xiàn)日循環(huán)規(guī)律而為周循環(huán)規(guī)律。每七天都按一定規(guī)律抽水和發(fā)電抽水蓄能電站，則稱為周調(diào)整電站。按周調(diào)整規(guī)律運(yùn)行電站所需水庫庫容要比日調(diào)整大些。抽水蓄能發(fā)電技術(shù)羅遠(yuǎn)福第11頁周調(diào)整電站經(jīng)典運(yùn)行方式：在一周五個(gè)工作日中，蓄能機(jī)組天天都有一定次數(shù)發(fā)電和抽水，不過天天發(fā)電量多于抽水量，故上水庫蓄水量遠(yuǎn)天降低，到了周末水庫已靠近于放空，但因周末工業(yè)負(fù)荷很小，這兩天不發(fā)電只抽水，到星期一早上水庫又薔滿了水。

抽水蓄能發(fā)電技術(shù)羅遠(yuǎn)福第12頁季調(diào)整電站：如利用徑流式水電站豐水期季節(jié)性電能將水抽到另一個(gè)水庫中存蓄起來，到枯水季節(jié)再放下來發(fā)電，則稱為季調(diào)整抽水蓄能電站。抽水蓄能發(fā)電技術(shù)羅遠(yuǎn)福第13頁季調(diào)整電站舉例：

1、在西歐一些國(guó)家，早年發(fā)展抽水蓄能就是從季節(jié)性蓄水開始。在汛期利用工業(yè)多出電能把河水抽到山上水庫蓄起來，枯水季節(jié)放下來發(fā)電。

2、多山國(guó)家冬季都有大旦積雪，春季溶化后成為上水庫水源。

3、我國(guó)葛洲壩水電站因?yàn)檠b機(jī)容量很大(2715Mw)而確保出力很小(700Mw)，也在考慮在其附近修建一座抽水蓄能電站來調(diào)整一段時(shí)間水量。抽水蓄能發(fā)電技術(shù)羅遠(yuǎn)福第14頁季調(diào)整電站舉例：確保出力：

因?yàn)樗娬緛硭?，受自然條件影響很大，并不是每個(gè)時(shí)期來水都能供發(fā)電機(jī)組滿負(fù)荷運(yùn)行，于是有一個(gè)發(fā)電出力率問題。

依據(jù)多年水文資料統(tǒng)計(jì)計(jì)算，水電站在較長(zhǎng)時(shí)段工作中，該供水期所能發(fā)出對(duì)應(yīng)于設(shè)計(jì)確保率平均出力，稱作該水電站確保出力。

葛洲壩容量(2715Mw)而確保出力

(700Mw)江口電站容量(300Mw)而確保出力

(49.7Mw)抽水蓄能發(fā)電技術(shù)羅遠(yuǎn)福第15頁抽水蓄能電站利用水頭：最小水頭：最大水頭：額定水頭：

設(shè)計(jì)水頭：關(guān)于水頭概念：什么是水頭?發(fā)電機(jī)發(fā)出額定功率時(shí)，水輪機(jī)所需最小工作水頭。水輪機(jī)含有最高效率水頭。抽水蓄能發(fā)電技術(shù)羅遠(yuǎn)福第16頁抽水蓄能電站利用水頭：混合式蓄能電站受天然落差限制，水頭普通不超出150一200m。如我國(guó)在常規(guī)水電站增裝蓄能機(jī)組崗南、密云、潘家口、響洪甸等都是水頭100m以下電站。抽水蓄能發(fā)電技術(shù)羅遠(yuǎn)福第17頁抽水蓄能電站利用水頭：純蓄能電站趨向于使用高水頭。因?yàn)樵谌萘亢托钅芰肯嗤瑮l件下，有效水頭越高，所需要流量和庫容越小，單位造價(jià)就可減，故抽水蓄能電站造價(jià)隨水頭增大而降低。我國(guó)高水頭蓄能電站如廣州、十三陵、天荒坪等利用水頭已到400—600m或更高，國(guó)外使用單級(jí)水泵水輪機(jī)蓄能電站已用到700m以上，使用多級(jí)水泵水輪機(jī)蓄能電站已用到水頭1300m。抽水蓄能發(fā)電技術(shù)羅遠(yuǎn)福第18頁抽水蓄能電站機(jī)組型式：水輪機(jī)機(jī)組型式？1、還擊式水輪機(jī)。A、混流式水輪機(jī)(HL)B、軸流式水輪機(jī)（軸流定槳式水輪機(jī)(ZD)、軸流轉(zhuǎn)槳式水輪機(jī)(ZZ)）C、斜流式水輪機(jī)(XL)D、貫流式水輪機(jī)（貫流定獎(jiǎng)式水輪機(jī)(GD)和貫流轉(zhuǎn)槳式水輪機(jī)(GZ)）2、沖擊式水輪機(jī)。A、水斗式水輪機(jī)（(切擊式)水輪機(jī)(CJ)）B、斜擊式水輪機(jī)(XJ)C、雙擊式水輪機(jī)(SJ)抽水蓄能發(fā)電技術(shù)羅遠(yuǎn)福第19頁抽水蓄能電站機(jī)組型式：一、四機(jī)式機(jī)組：1、國(guó)外早期抽水蓄能電站：使用是單獨(dú)水泵機(jī)組和水輪機(jī)組，即水泵配以電動(dòng)機(jī)，水輪機(jī)配以發(fā)電機(jī)，形成四機(jī)式機(jī)組。特點(diǎn)：1、部件多、故障點(diǎn)多2、投資較大抽水蓄能發(fā)電技術(shù)羅遠(yuǎn)福第20頁抽水蓄能電站機(jī)組型式：2、近代：少數(shù)水電站因裝機(jī)容量有裕度，加裝大型水泵在負(fù)荷低谷時(shí)將水抽回水庫以增加總調(diào)峰發(fā)電量，也是四機(jī)式裝置一個(gè)方式。如我國(guó)白山水電站在5臺(tái)300Mw水輪發(fā)電機(jī)組已運(yùn)行多年后，現(xiàn)在準(zhǔn)備增裝2臺(tái)150Mw大型離心泵。抽水蓄能發(fā)電技術(shù)羅遠(yuǎn)福第21頁抽水蓄能電站機(jī)組型式：二、三機(jī)式機(jī)組：將水泵、水輪機(jī)與電機(jī)連接在一起三機(jī)式機(jī)組，又稱組合式機(jī)組。近年，組合式機(jī)組逐步進(jìn)可逆式機(jī)組所取代。但在高水頭范圍，如600一800m或更高，組合式機(jī)組仍是很含有競(jìng)爭(zhēng)力。抽水蓄能發(fā)電技術(shù)羅遠(yuǎn)福第22頁三機(jī)式機(jī)組：前提條件：

機(jī)組水泵和水輪機(jī)都能夠按電站詳細(xì)要求設(shè)計(jì)，故能確保在各自條件下高效率運(yùn)行。抽水蓄能發(fā)電技術(shù)羅遠(yuǎn)福第23頁抽水蓄能電站機(jī)組型式：特點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：

同時(shí)水泵和水輪機(jī)都向同一方向旋。在切換工況時(shí)不需停機(jī)，增加了機(jī)組調(diào)整靈活性。缺點(diǎn)：主機(jī)投資高，整體尺寸大。抽水蓄能發(fā)電技術(shù)羅遠(yuǎn)福第24頁抽水蓄能電站機(jī)組型式：三、二機(jī)式機(jī)組：從50年代起，出現(xiàn)了將水泵和水輪機(jī)合并成一個(gè)機(jī)器可逆式水泵水輪機(jī)，或稱二機(jī)式機(jī)組。它向一個(gè)方向旋轉(zhuǎn)為水輪機(jī)工況，向另一方向旋轉(zhuǎn)為水泵工況。抽水蓄能發(fā)電技術(shù)羅遠(yuǎn)福第25頁二機(jī)式機(jī)組：特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，造價(jià)低。除低水頭范圍內(nèi)使用一些斜流式機(jī)組外，大多數(shù)蓄能電站均使用混流式機(jī)組。抽水蓄能發(fā)電技術(shù)羅遠(yuǎn)福第26頁二機(jī)式機(jī)組級(jí)數(shù)：

水頭更高時(shí)，單級(jí)泵極難保持高效率，故需采取多級(jí)可逆式水泵水輪機(jī)。在歐洲現(xiàn)在有蓄能電站使用4—6級(jí)高水頭水泵水輪機(jī)。抽水蓄能發(fā)電技術(shù)羅遠(yuǎn)福第27頁二機(jī)式機(jī)組級(jí)數(shù)：

水頭更高時(shí)，單級(jí)泵極難保持高效率，故需采取多級(jí)可逆式水泵水輪機(jī)。在歐洲現(xiàn)在有蓄能電站使用4—6級(jí)高水頭水泵水輪機(jī)。抽水蓄能發(fā)電技術(shù)羅遠(yuǎn)福第28頁抽水蓄能電站組成：1、上、下水庫2、引水系統(tǒng)（高壓部分、低壓部分）3、電站廠房抽水蓄能發(fā)電技術(shù)羅遠(yuǎn)福第29頁抽水蓄能電站上、下水庫：（1）、上水庫（2）、下水庫人工修筑水庫，其容量除應(yīng)滿足全天發(fā)電所需水量外，另有一定備用庫容，以抵消蒸發(fā)和滲漏。據(jù)預(yù)計(jì)，大型蓄能電站每年損耗水量可達(dá)100一200萬m3。抽水蓄能發(fā)電技術(shù)羅遠(yuǎn)福第30頁水庫分類？大型水庫：總庫容在1億立方米以上；中型水庫：總庫容在1000萬立方米以上；?。ㄒ唬┬退畮欤嚎値烊菰?00萬立方米以上；?。ǘ┬退畮欤嚎値烊菰?0萬立方米以上。江口電站庫容：3.02億m3，裝機(jī)規(guī)模300MW獅子灘電站庫容：7.48億m3，裝機(jī)規(guī)模48MW銀盤電站總庫容：3.2億m3，裝機(jī)規(guī)模600MW抽水蓄能發(fā)電技術(shù)羅遠(yuǎn)福第31頁抽水蓄能電站引水系統(tǒng)（高壓部分）：相同點(diǎn)：蓄能電站引水系統(tǒng)高壓部分包含上庫進(jìn)水口、引水隧洞、壓力管道和調(diào)壓室。抽水蓄能發(fā)電技術(shù)羅遠(yuǎn)福第32頁不一樣點(diǎn)：1、上庫進(jìn)水口在發(fā)電時(shí)是進(jìn)水口，但在抽水時(shí)是出水口，故稱為進(jìn)出水口。為滿足雙向水流要求，進(jìn)出水口應(yīng)按兩種工況最不利條件設(shè)計(jì)。抽水蓄能發(fā)電技術(shù)羅遠(yuǎn)福第33頁不一樣點(diǎn)：2、常規(guī)水電站在進(jìn)水口都裝有攔污柵。在蓄能電站中，因水泵工況出水十分湍急，對(duì)攔污柵施加很大推力和振動(dòng)力，所以攔污柵是進(jìn)出水口設(shè)計(jì)一個(gè)主要項(xiàng)目。

抽水蓄能發(fā)電技術(shù)羅遠(yuǎn)福第34頁不一樣點(diǎn)：3、蓄能電站引水隧洞上分岔管在發(fā)電工況時(shí)流向是分流，在抽水工況則是合流，為使兩個(gè)方向水流損失都能最小，需要進(jìn)行專門試驗(yàn)研究。抽水蓄能發(fā)電技術(shù)羅遠(yuǎn)福第35頁抽水蓄能電站引水系統(tǒng)（低壓部分）：

地下電站尾水部分(低壓部分)是有壓。設(shè)計(jì)中要尤其注意過渡過程中可能出現(xiàn)負(fù)壓，普通需在機(jī)組下游修建尾水調(diào)壓井。調(diào)壓井作用？抽水蓄能發(fā)電技術(shù)羅遠(yuǎn)福第36頁抽水蓄能電站廠房：

中低水頭抽水蓄能電站或?yàn)閴魏笫交驗(yàn)橐?，都可使用地面廠房。高水頭蓄能電站幾乎沒有例外都采取地下廠房，不少中低水頭蓄能電站也使用地下廠房。因?yàn)樗每栈阅鼙人啓C(jī)要差，機(jī)組中心必須安放在比常規(guī)水輪機(jī)更低高程。水電站廠房分類？抽水蓄能發(fā)電技術(shù)羅遠(yuǎn)福第37頁四、水電站組成介紹4、廠房：地面式廠房—河床式、壩后式、引水式

地下式廠房

溢流式廠房分類：抽水蓄能發(fā)電技術(shù)羅遠(yuǎn)福第38頁4、廠房：河床式：

建在河床中間作為檔水建筑物一部分，并直接承受上游水壓力形成水電站水頭水電站廠房抽水蓄能發(fā)電技術(shù)羅遠(yuǎn)福第39頁壩后式：

壩后式廠房通常是指布置在非溢流壩后、與壩體銜接廠房。抽水蓄能發(fā)電技術(shù)羅遠(yuǎn)福第40頁用引水道如明渠、隧洞、管道等集中河流流量和水頭水電站。引水式：抽水蓄能發(fā)電技術(shù)羅遠(yuǎn)福第41頁4、廠房：溢流式：

廠房布置在溢流壩后，洪水經(jīng)過廠房頂下泄

抽水蓄能發(fā)電技術(shù)羅遠(yuǎn)福第42頁4、廠房：地下式：抽水蓄能發(fā)電技術(shù)羅遠(yuǎn)福第43頁抽水蓄能電站廠房：不一樣：高水頭蓄能電站機(jī)組中心已達(dá)尾水面以下70一80m，廠房?jī)?nèi)全部管道都要承受很大壓力，廠房本身防滲漏問題也需尤其設(shè)計(jì)。

因?yàn)榧瓤拷?fù)荷中心又含有很高水頭站址不甚好尋找，選址一個(gè)出路就是向地下發(fā)展。美國(guó)即將建造兩座大型抽水蓄能電站都利用地面上小湖為上庫，將廠房放到廢棄礦井下面，將已經(jīng)有坑道擴(kuò)大而形成下水庫，壓力隧洞和各種通道都是垂直。抽水蓄能發(fā)電技術(shù)羅遠(yuǎn)福第44頁抽水蓄能電站不足：(1)如電網(wǎng)容量和希望裝設(shè)抽水蓄能電站容量相比是較小，則蓄能電站有可能發(fā)揮不了應(yīng)有作用。另外在小電網(wǎng)中裝設(shè)小型蓄能電站時(shí)，往往為節(jié)約電站設(shè)備投資傾向于機(jī)組抽水直接由電網(wǎng)起動(dòng)，這種起動(dòng)方法在國(guó)內(nèi)外均已經(jīng)有先例，但機(jī)組直接起動(dòng)對(duì)電網(wǎng)電壓不利影響必須給以足夠考慮。抽水蓄能發(fā)電技術(shù)羅遠(yuǎn)福第45頁抽水蓄能電站不足：(2)在抽水蓄能電站實(shí)踐中證實(shí)，蓄能機(jī)組在電網(wǎng)中起調(diào)整作用方式是多方向。遏有電網(wǎng)中特殊情況，可能要求蓄能電站多發(fā)電，或在發(fā)電過程中轉(zhuǎn)變?yōu)槌樗樗^程中轉(zhuǎn)變?yōu)榘l(fā)電，所以在規(guī)劃蓄能電站時(shí)候，確定上下水庫庫容應(yīng)留有一定余地。