專題02-抽水蓄能電站(講義)-備戰(zhàn)2023年高考地理熱點探究例析專題

年高考地理熱點例析專題02抽水蓄能電站【真題探究】29.（2022年6月浙江高考地理真題）閱讀材料，完成下列問題。(13分)材料一

南方電網(wǎng)由廣東等五省區(qū)電網(wǎng)構成，并與港澳電網(wǎng)相連，大規(guī)模的西電東送是區(qū)域資源優(yōu)化配置的必然要求。廣東電網(wǎng)的調峰任務主要由西部送電承擔，省內的火電、燃機采取晝啟夜停的方式參與調峰，其承擔的調峰量在電力負荷高峰季節(jié)較為明顯。從調峰、調頻、電網(wǎng)安全穩(wěn)定性及經(jīng)濟運行要求來看，廣東建設適當?shù)某樗钅茈娬臼潜匾?。?9題圖材料二

下圖為南方電網(wǎng)電力資源分布略圖。下表為廣東電網(wǎng)主要機組各類特性指標表。(1)說出南方電網(wǎng)電力資源東西互補性強的主要原因。(3分)(2)根據(jù)表中信息，指出廣東電網(wǎng)建設適當?shù)某樗钅茈娬镜暮侠硇浴?4分)(3)分析廣東建設抽水蓄能電站對“西電東送”輸電效益的有利影響。(6分)【答案】(1)西部常規(guī)能源豐富，東部能源需求量大；東西部電力負荷季節(jié)差異明顯。(2)抽水蓄能調峰能力強、速度較快，谷電轉為峰電，提升價值；水電占比低，調節(jié)作用有限；火電、燃機調節(jié)速率慢。(3)改善電源的運行環(huán)境，提高火電運行效率和水能利用率；增加西電東送電量，提高綜合效益；提高輸電線路的利用率，降低輸電成本；促進節(jié)能環(huán)保，提高電網(wǎng)安全穩(wěn)定性?！痉治觥勘绢}以南方電網(wǎng)調峰、調頻為背景材料，涉及到電力資源的空間分布、電站建設的必要性、西電東送的有利影響，主要考查學生調動知識、運用知識的能力，培養(yǎng)學生區(qū)域認知、綜合思維的學科核心素養(yǎng)。（1）從圖中可以看出南方電網(wǎng)中的西部地區(qū)分布著煤炭、珠江上游、瀾滄江上游有很多水電站，能源資源分布廣；而東部城市多，工業(yè)發(fā)達，耗能高，能源需求量大；夏季為雨季水力發(fā)電量大，西部電力負荷小，而東部夏季制冷耗電量大，電力負荷大。（2）由表中數(shù)據(jù)可以分析可知，抽水蓄能調節(jié)負荷升降速度較快、調峰能力強，利用谷電廉價的電能轉化為水能，在用電高峰時，可以將水能轉化為電能，提升了谷電時電能的價值，由圖中可看出水電僅占10%，水電占比低，調節(jié)作用有限；火電、燃機占比雖大，但調節(jié)速率慢。（3）抽水蓄能利用谷電廉價的電能轉化為水能，在用電高峰時，又可以將水能轉化為電能，改善電源的運行環(huán)境，提高火電運行效率和水能利用率；抽水蓄能可以增加西電東送的總電量，經(jīng)過電能與水能的相互轉化，提高能源綜合效益；由圖可知，抽水蓄能電站主要建在東部用電需求多的地區(qū)，可以減少輸電量，提高輸電線路的利用率，降低輸電成本；抽水蓄能可以補充用電高峰期的用電量，減少火電的使用，促進節(jié)能環(huán)保，提高電網(wǎng)運行安全?！緹狳c解密】定義：抽水蓄能電站利用電力負荷低谷時的電能抽水至上水庫，在電力負荷高峰期再放水至下水庫發(fā)電的水電站，又稱蓄能式水電站。它可將電網(wǎng)負荷低時的多余電能，轉變?yōu)殡娋W(wǎng)高峰時期的高價值電能，還適于調頻、調相，穩(wěn)定電力系統(tǒng)的周波和電壓，且宜為事故備用，還可提高系統(tǒng)中火電站和核電站的效率。我國抽水蓄能電站的建設起步較晚，但由于后發(fā)效應，起點卻較高，近年建設的幾座大型抽水蓄能電站技術已處于世界先進水平。2、國際發(fā)展現(xiàn)狀：抽水蓄能是世界各國保障電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行的重要方式，歐美國家建設了大量以抽水蓄能和燃氣電站為主體的靈活、高效、清潔的調節(jié)電源，其中美國、德國、法國、日本、意大利等國家發(fā)展較快，抽水蓄能和燃氣電站在電力系統(tǒng)中的比例均超過10%。據(jù)國際水電協(xié)會（IHA）發(fā)布的2021全球水電報告，截至2020年底，全球抽水蓄能裝機規(guī)模為1.59億千瓦，占儲能總規(guī)模的94%。有超過100個抽水蓄能項目在建，2億千瓦以上的抽水蓄能項目在開展前期工作。3、我國發(fā)展現(xiàn)狀：我國抽水蓄能電站建設雖然起步比較晚，但由于后發(fā)效應，起點卻較高，已經(jīng)建設的幾座大型抽水蓄能電站技術已處于世界先進水平。例如：廣州一、二期抽水蓄能電站總裝機容量2400MW，為世界上最大的抽水蓄能電站;天荒坪與廣州抽水蓄能電站機組單機容量300MW，額定轉速500r/min，額定水頭分別為526m和500m，已達到單級可逆式水泵水輪機世界先進水平;西龍池抽水蓄能電站單級可逆式水泵水輪機組最大揚程704m，僅次于日本葛野川和神流川抽水蓄能電站機組。十三陵抽水蓄能電站上水庫成功采用了全庫鋼筋混凝土防滲襯砌，滲漏量很小，也處于世界領先水平。天荒坪、張河灣和西龍池抽水蓄能電站采用現(xiàn)代瀝青混凝土面板技術全庫盆防滲，處于世界先進水平。4、作用：一是解決電力系統(tǒng)日益突出的調峰問題。二是發(fā)揮調壓調相作用，保證電網(wǎng)電壓穩(wěn)定。三是發(fā)揮事故備用作用，保障電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行。此外，抽水蓄能電站還具有黑啟動、系統(tǒng)特殊負荷等功能，這些優(yōu)良性能在被逐漸認識和推廣應用的同時，進一步推動了我國抽水蓄能電站發(fā)展。5、優(yōu)勢：（1）規(guī)模大，集中式能量儲存，成本較低、生態(tài)環(huán)保性良好、安全性高，是目前技術最成熟、應用最廣泛的電力儲能技術；（2）我國抽水蓄能電站起點較高，近年建設的幾座大型抽水蓄能電站技術已處于世界先進水平；（3）其能量轉換效率在70%~75%左右，最高可達80%~85%；（4）負荷響應速度快(10%負荷變化需10秒鐘)，從全停到滿載發(fā)電約5分鐘，從全停到滿載抽水約1分鐘；（5）適合于配合核電站、大規(guī)模風力發(fā)電、超大規(guī)模太陽能光伏發(fā)電，同時具備調峰填谷、調頻調相、事故備用和黑啟動等多種功能。6、缺點：（1）建站選址要求高，廠址的選擇依賴地理條件，有一定的難度和局限性；（2）建設周期長和動態(tài)調節(jié)響應速度慢等；（3）與負荷中心有一定距離，需長距離輸電。7、應用實施：（1）保障電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行和電力有序供應①充當事故應急電源，保障系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行。②作為黑啟動電源。

③承擔系統(tǒng)尖峰負荷，保障電力有序供應。（2）提升清潔能源利用水平①實現(xiàn)新能源消納“雙升雙降”。②有效應對新能源裝機占比持續(xù)提升給系統(tǒng)帶來的調節(jié)壓力。（3）改善系統(tǒng)發(fā)、配、用各環(huán)節(jié)性能①提升火、核、水電的綜合利用率。②配電側促進分布式發(fā)電順利并網(wǎng)。③減少頻率偏差，提升了用戶側電能質量。8、選址要求：（1）足夠的水源保證：水源保證是抽水蓄能電站建設的基礎和前提。抽水蓄能電站在正常運行中存在水面蒸發(fā)、滲漏和結冰等多種形式的水量損失。當入庫的天然徑流不能滿足電站的補水要求時，就需要考慮補水措施。所以在抽水蓄能電站選址初期一般選擇下水庫集水面積較大或附近有較好水源保證的地區(qū)，這樣可以滿足初期蓄水和運行期水量的損耗。（2）選擇適中的水頭：所謂水頭是指上、下水庫的高度差。目前，普遍認為抽水蓄能電站的經(jīng)濟水頭為330~600米，最高不超過700米。因為水頭過高會增加電站設備的復雜性，從而提高電站的造價。如果水頭太低，為了保證一定的裝機規(guī)模，電站的發(fā)電流量就會較大，電站裝機容量的單位造價也將變大。（3）最大水頭與最小水頭比的要求：抽水蓄能電站最大水頭與最小水頭之比應該限制在1.25以下。除此之外，選取水庫水頭時要考慮水庫的消落深度一般保證在8%-12%以內。（4）水庫壩體不宜過高：抽水蓄能電站的上、下水庫一般都需要建壩。下水庫作為主要的水源水庫，其來水量和水面一般較大，壩體也就相應較低。上水庫主要利用山體間的山谷或山體開挖、筑壩成庫，庫盆相對較小，在滿足一定水量的條件下，一般需要較高的壩體。而隨著壩體的加高，電站的投資也會增加。當壩體達到一定的高度時，投資增長比例就會變大，甚至是成倍的增長。一般來說，壩體高度建議不超過100米。（5）距高比的要求：距高比(L/H)即上、下水庫引水口之間水平距離L與電站平均水頭H之比。在平均水頭一定的條件下，距高比的數(shù)值越小，輸水系統(tǒng)線路越短，相應的系統(tǒng)水頭損失越小，電站的效率越高，電站投資越小。如果距高比過小，輸水系統(tǒng)和發(fā)電系統(tǒng)等不易布置，且增大施工難度。根據(jù)國內外的經(jīng)驗，電站的距高比小于10為宜。（6）對地理位置的選擇：站址的地理位置要選擇在電網(wǎng)負荷中心帶或其附近，以保證電站有便利的接、送電條件。另外，站址區(qū)有較好的交通條件，也會為電站的建設奠定良好的外部基礎。（7）對地質條件的要求：站址應選擇在工程地質條件較好的地區(qū)。地質條件決定水工建筑物的難度、工程量和造價等，此外還要特別注意水庫滲漏等問題。我國早期建設的抽水蓄能電站基本都建在偏遠的山區(qū)，周邊的居民都非常稀少，其主要的原因是抽水蓄能電站建設工程涉及大量開挖，爆破和地下洞室作業(yè)，作業(yè)面多，安全風險大，管理難度高。但是現(xiàn)在，越來越多的抽水蓄能電站進入大眾視野，有些抽水蓄能電站在建設完成后逐漸成為了當?shù)氐木皡^(qū)，有些抽水蓄能電站更是直接建在了景區(qū)。以深圳抽水蓄能電站為例，其選址位于國家5A級生態(tài)旅游示范區(qū)東部華僑城旅游景區(qū)。9、未來發(fā)展前景：在大力發(fā)展綠色清潔能源的今天，抽水蓄能電站是構建新型電力系統(tǒng)的重要基礎。隨著節(jié)能減排的需求越來越高，人們對抽水蓄能電站的認識定將更加廣泛，它是未來電力系統(tǒng)清潔發(fā)展的必然選擇。《關于進一步完善抽水蓄能價格形成機制的意見》的出臺，通過確定穩(wěn)定收益率、完善成本疏導機制、推動抽蓄電站參與電力市場等多種方式，形成了可靠的政策預期，將吸引社會各界資本投資建設抽蓄電站，促進抽水蓄能加快發(fā)展，為服務“雙碳”目標、構建新型電力系統(tǒng)提供有力支撐。10、未來發(fā)展建議一是完善規(guī)劃、實施政策后評估，引導電站健康發(fā)展。在規(guī)劃、核準新建抽蓄電站時，引入效果評價機制，并對現(xiàn)有抽蓄電站實際利用效果進行綜合評估，防止盲目建設和資源浪費，避免不必要的成本增長;要做好選點規(guī)劃，統(tǒng)籌協(xié)調電網(wǎng)與抽蓄電站的配套建設，減少網(wǎng)絡約束，保證抽蓄電站發(fā)揮應有作用;要落實投資主體責任，強化電網(wǎng)、電站批復剛性約束。二是制定標準規(guī)程，進一步發(fā)揮抽蓄電站作用。建議根據(jù)抽蓄電站運行要求和特點，綜合考慮系統(tǒng)頂峰需求、低谷深度調峰、電網(wǎng)事故備用和可再生能源全額保障性收購等因素制定調度標準，防止“建而不用”或“過度使用”。電力調度機構要根據(jù)有關規(guī)定，抓緊制定具體調度運行規(guī)程，報國家能源局及所在地派出機構備案。抽蓄電站要嚴格執(zhí)行調度指令，規(guī)范運行行為，同時加強設備管理，合理制定檢修計劃，確保隨調隨用。三是加強監(jiān)管考核，確保政策落地。建議加大抽蓄電站運行調度等情況的監(jiān)管力度，建立健全監(jiān)管和考核機制，明確考核標準及監(jiān)管措施，定期發(fā)布運行調度情況和監(jiān)管考核信息。加強日常監(jiān)管，重點對頂峰發(fā)電、調峰、調頻、事故備用、可再生能源消納以及價格成本等情況進行檢查，促進抽蓄電站規(guī)范運行?！緹狳c檢測】現(xiàn)代經(jīng)濟發(fā)展和復雜電網(wǎng)催生了電能儲備需求，抽水蓄能是其中一種重要方式。抽水蓄能電站有上、下兩個水庫，將下庫的水輸?shù)缴蠋鞎r就是抽水蓄能，消耗電能轉換為水的勢能，待需要時再轉為電能。下圖為我國某發(fā)電站實時負荷率變化曲線。讀圖，完成下面小題。1．修建抽水蓄能電站的目的是（

）A．穩(wěn)定電能供應 B．彌補發(fā)電不足 C．促進節(jié)能減排 D．改善大氣環(huán)境2．抽水蓄能電站一般布局在（

）A．較大型發(fā)電站附近 B．水能貧乏區(qū) C．發(fā)電量不足的地區(qū) D．大城市附近3．若該發(fā)電站發(fā)電機組的穩(wěn)定負荷在80%～90%范圍之內，該區(qū)域的抽水蓄能電站（

）A．8時～10時，上庫的水流向下庫 B．10時～20時，下庫的水流向上庫C．22時～6時，下庫的水流向上庫 D．20時～22時，上庫的水流向下庫抽水蓄能電站是利用電力負荷低谷時的電能抽水至上水庫，在電力負荷高峰期再放水至下水庫發(fā)電的水電站，讀圖，完成下面小題。4．上、下水庫水道水流運行方向及時間組合正確的是（

）A．上行前半夜 B．上行后半夜 C．下行整夜 D．下行后半夜5．抽水蓄能電站的主要優(yōu)點是（

）A．發(fā)電量大 B．減少能耗 C．節(jié)省投資 D．儲能便利抽水蓄能電站是利用電力負荷低谷時的電能抽水至上水庫，在電力負荷高峰期再放水至下水庫發(fā)電的水電站。羊卓雍錯（湖）抽水蓄能電站（簡稱“羊湖電站”）利用羊卓雍錯與雅魯藏布江之間的落差，發(fā)電時，引羊卓雍錯的湖水至雅魯藏布江邊的發(fā)電廠，尾水泄入雅魯藏布江。抽水運行時，引水系統(tǒng)將雅魯藏布江水引入羊卓雍錯。與常規(guī)水電站相比，能有效提高水能資源利用率。下圖為羊卓雍錯（湖）抽水蓄能電站位置示意圖。據(jù)此完成下面小題。6．羊湖電站比常規(guī)水電站的水能資源利用率高的原因是（

）A．發(fā)電設備先進 B．生產(chǎn)需求量大 C．旱雨兩季分明 D．工程建設量小7．羊湖電站的正常運行對羊卓雍錯的影響是（

）A．水量增加 B．面積擴大 C．生態(tài)破壞 D．鹽度下降8．閱讀圖文材料，回答下列問題。2022年2月，第二十四屆冬奧會在北京順利舉辦。冬奧會實現(xiàn)了奧運史上首次所有場館100%綠電供應，為保證奧運會能源供應，我國在河北豐寧自主設計和建造了世界最大的抽水蓄能電站（下圖）。12臺機組總裝機容量360萬千瓦，是世界最大的“超級充電寶”；當電網(wǎng)發(fā)生異常情況時，蓄能機組可在3到5分鐘內迅速響應，為斷電區(qū)域供電。(1)結合圖簡述抽水蓄能電站的運行方式。(2)分析抽水蓄能電站所在地區(qū)的電力供需特點。(3)說明北京冬奧會修建大型抽水蓄能電站的原因。參考答案：1．A

2．A

3．C【解析】1．根據(jù)題干分析可知，抽水蓄能電站主要是儲蓄用電低谷時多余的電能，在用電高峰期重新發(fā)電，達到穩(wěn)定電能供應的功能，A正確。抽水蓄能發(fā)電需要抽蓄水才能發(fā)電，不能提供穩(wěn)定的電能，B錯誤。抽水蓄能電站發(fā)電需要消耗額外電能抽水，不是節(jié)能的發(fā)電方式，C錯誤。根據(jù)材料“現(xiàn)代經(jīng)濟發(fā)展和復雜電網(wǎng)催生了電能儲備需求”可知抽水蓄能電站的建設是為了滿足經(jīng)濟發(fā)展和復雜電網(wǎng)的電能儲備需求，并非改善大氣環(huán)境，D錯誤。故答案選A。2．抽水蓄能電站作為一種調節(jié)電網(wǎng)穩(wěn)定功能的附屬電站，一般建在大型發(fā)電廠附近，用來及時調整電網(wǎng)電量，A正確。水能豐富區(qū)可直接利用水能發(fā)電，不需再抽水蓄能，B錯誤。由于抽水蓄能發(fā)電需要抽蓄水才能發(fā)電，其發(fā)電穩(wěn)定性受到一定限制，無法作為發(fā)電量不足地區(qū)的穩(wěn)定供電來源，C錯誤。抽水蓄能發(fā)電需要較大面積的土地，大城市附近土地成本較高，D錯誤。故答案選A。3．根據(jù)題干分析可知，22時-6時為電網(wǎng)耗電低谷。負荷率較低，多余的發(fā)電量用來抽水上行，實現(xiàn)蓄能，C正確。根據(jù)圖片分析，8時-10時，以及20時-22時，發(fā)電機組負荷率在80%-90%左右，負荷量較為穩(wěn)定和理想，此時不需要使上庫的水流向下庫進行發(fā)電，AD錯誤。10時-20時發(fā)電機組負荷率超過90%，負荷較大，此時不應再耗費電能使下庫的水流向上庫，B錯誤。故答案選C?！军c睛】抽水蓄能電站的作用：1.解決電力系統(tǒng)日益突出的調峰問題；2.發(fā)揮調壓調相作用，保證電網(wǎng)電壓穩(wěn)定；3.發(fā)揮事故備用作用，保障電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行；4.利用用電低谷用電量小的時候抽水蓄能，待用電高峰時沖鋒，高峰低谷互相彌補；5.低谷時，發(fā)電機組也可以滿負荷出力自發(fā)自用提供給抽水機抽水蓄能，提高了機組利用時間，同時可以更多的在電價高的時候多發(fā)多供，提高經(jīng)濟效益。4．B

5．D【解析】4．根據(jù)材料，抽水蓄能電站是利用電力負荷低谷時的電能抽水至上水庫，在電力負荷高峰期再放水至下水庫發(fā)電的水電站。而夜間用電低谷出現(xiàn)于后半夜，總體電價最低，因此該時段利用電能將水抽至上水庫進行儲存。B正確，ACD錯誤，所以選B。5．抽水蓄能電站由于抽取水量非常有限，庫容--般不是很大，因此發(fā)電量不大，A錯誤；這一過程中，能耗并未減少，B錯誤；由于水電站的建設技術難度要求高，投資較大，C錯誤；它是利用電力負荷低谷時的電能抽水至上水庫，在電力負荷高峰期再放水至下水庫發(fā)電的水電站，是一種較為便捷的儲能方式，D正確，所以選D?！军c睛】抽水蓄能電站按水庫調節(jié)性能可分為：(1)日調節(jié)抽水蓄能電站:其運行周期呈日循環(huán)規(guī)律。(2)周調節(jié)抽水蓄能電站:運行周期呈周循環(huán)規(guī)律。(3)季調節(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，抽到上水庫蓄存起來，在枯水季內放水發(fā)電，以增補天然徑流的不足。6．C

7．D【解析】6．羊卓雍錯流域和雅魯藏布江流域受季風影響，旱季和雨季分明，雨季可利用水電的多余電量進行抽水蓄能，旱季則利用湖水進行發(fā)電，緩和旱季水電不足的局面，C正確；西藏經(jīng)濟相對落后，發(fā)電設備不先進，生產(chǎn)需求量較小，AB錯誤；水能資源利用率高與工程建設量大小無關，D錯誤。所以選C。7．引湖水發(fā)電的同時也引走了湖中的礦物質，改變了原來礦物質只進不出的狀況，抽取雅魯藏布江淡水入湖，都會使羊卓雍錯湖水鹽度降低，D正確；發(fā)電用水量與抽水量相對平衡，總體上保持羊卓雍錯水量，面積不會擴大，對生態(tài)環(huán)境影響較小，ABC錯誤。所以選D。【點睛】抽水蓄能電站利用電力負荷低谷時的電能抽水至上水庫，在電力負荷高峰期再放水至下水庫發(fā)電的水電站。又稱蓄能式水電站。它可將電網(wǎng)負荷低