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工動員大會在北京召開，這意味著位于臨沂市費縣薛莊鎮(zhèn)境內(nèi)的山東沂蒙抽水蓄能電站工程正式開建。該電站是魯南地區(qū)第一座抽水蓄能電站，建成后對山東電網(wǎng)，當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境以及沂蒙地區(qū)經(jīng)濟社會發(fā)展都將起到巨大推動促進(jìn)作用。

 

沂蒙抽水蓄能電站位于臨沂市費縣薛莊鎮(zhèn)境內(nèi)，電站樞紐工程由上水庫、下水庫、水道系統(tǒng)、地下廠房系統(tǒng)等建筑物組成。電站上、下水庫有效庫容分別為800萬立方米、869萬立方米，設(shè)計年發(fā)電量可達(dá)到20.08億kWh，年抽水用電量26.77億kWh。該項目由國家電網(wǎng)公司的全資子公司國家電網(wǎng)新源控股有限公司獨資開發(fā)，工程總投資73.70億元。建設(shè)總工期78個月，預(yù)計2021年12月首臺機組投產(chǎn)發(fā)電，2022年12月四臺機組全部投產(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)、輸送和使用是同時發(fā)生的，一般情況下無法大量儲存，然而電力負(fù)荷的需求卻瞬息萬變。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，低谷有時只及高峰的一半甚至更少。這就可能出現(xiàn)負(fù)荷低谷時發(fā)電廠發(fā)電量超過了用戶需要，電力系統(tǒng)有剩余電能，負(fù)荷高峰時發(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)荷高峰時段要滿發(fā)，而在低谷時段要壓低出力，甚至得暫時關(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，是間接儲存電能的一種方式。抽水蓄能機組由可逆式水泵水輪機與發(fā)電電動機組組成。在午夜電力系統(tǒng)負(fù)荷低谷時，可逆式水泵水輪機利用系統(tǒng)的多余電能將下庫的水抽到上庫中，將這些水量以位能的形式貯存起來。待白天和晚上，電力系統(tǒng)出現(xiàn)高峰負(fù)荷時，發(fā)電電動機組將上庫的水放下來發(fā)電，補充系統(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？

 

與常規(guī)水電站不同，抽水蓄能電站通過上下兩個水庫將水循環(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是貯存電能的水電站。

 

它的作用表現(xiàn)在以下幾個方面：

 

(1)實現(xiàn)電能時間轉(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，通過抽水將水流的機械能變?yōu)閯菽埽嫘钣谏纤畮熘?，待到電網(wǎng)需要時放水發(fā)電。蓄能機組發(fā)電的年利用時數(shù)一般在800～1000h之間。抽水蓄能電站的作用是實現(xiàn)電能在時間上的轉(zhuǎn)換，經(jīng)過抽水和發(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，抽水至上水庫儲存起來，待尖峰負(fù)荷時發(fā)電。因此，蓄能電站抽水時相當(dāng)于一個用電大戶，其作用是把日負(fù)荷曲線的低谷填平了，即實現(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。抽水蓄能電站同時可以使徑流式水電站原來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)水電站自起動到滿載一般需數(shù)分鐘。而抽水蓄能機組在設(shè)計上就考慮了快速起動和快速負(fù)荷跟蹤的能力。現(xiàn)代大型蓄能機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kW，并能頻繁轉(zhuǎn)換工況。

 

(4)穩(wěn)定電網(wǎng)電壓

 

抽水蓄能機組相比常規(guī)水電機組在設(shè)計上有更強的調(diào)相功能，無論在發(fā)電工況或在抽水工況，都可以實現(xiàn)調(diào)相和進(jìn)相運行穩(wěn)定電網(wǎng)電壓，并且可以在水輪機和水泵兩種旋轉(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，故其對穩(wěn)定系統(tǒng)電壓的作用要比常規(guī)水電機組更好。

 

(5)自啟動為事故備用

 

抽水蓄能電站也是電力系統(tǒng)的理想備用電源。抽水蓄能機組啟動迅速、運行靈活、升荷速度快、調(diào)荷幅度大，因而能作為黑啟動的電源，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，通過系統(tǒng)中具有自啟動能力的發(fā)電機組，逐步恢復(fù)故障區(qū)域的供電。

 

選址費縣因地理位置優(yōu)越

 

據(jù)了解，2010年4月和5月，國網(wǎng)新源控股有限公司先后兩次與中國水電顧問集團北京勘測設(shè)計研究院、山東省電力集團公司、臨沂市電力公司、費縣人民政府一道對沂蒙站址的石嵐、上冶兩個站點進(jìn)行了大規(guī)模的現(xiàn)場查勘，啟動沂蒙項目預(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。”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)計總院會同山東省發(fā)改委在濟南市主持召開山東省抽水蓄能電站選點規(guī)劃報告審查會議，審查意見明確指出，“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、抽水蓄能電站資源條件和布局要求，同意沂蒙站點為2020年新增抽水蓄能電站規(guī)劃站點”，并明確“沂蒙站點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”，推薦沂蒙站點盡快開展前期勘測設(shè)計工作。

 

我省未來將有三座蓄能電站

 

目前我省已經(jīng)投運一座抽水蓄能電站——泰安抽水蓄能電站。據(jù)了解，泰安抽水蓄能電站是國家級重點建設(shè)項目，也是我省第一個大型水電工程，于2000年2月23日開工，上水庫主體土建工程于2001年7月1日開工，2005年4月30日主體工程全部完工，2005年5月31日開始蓄水，2007年8月28日完成竣工驗收。

 

泰安抽水蓄能電站為國家“十五”重點工程，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，電站裝機總?cè)萘?00萬千萬時。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，共同保障山東電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行。

 

全國范圍內(nèi)呈加快建設(shè)趨勢

 

近年來，我國抽水蓄能電站的建設(shè)步伐呈現(xiàn)加快趨勢，據(jù)水電總院數(shù)據(jù)，截至2014年年底，全國已經(jīng)建成24座抽水蓄能電站，總裝機容量2181萬千瓦，占全國水電總裝機比重約7.2%。目前，我國抽水蓄能電站的設(shè)計、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、建設(shè)、運行管理體系，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。