抽水蓄能电站的站址选择及规划

王璐琰武汉大学动力与机械学院

抽水蓄能电站的站址选择及规划

王璐琰
武汉大学动力与机械学院

摘要：我国抽水蓄能电站起步较晚，但近年来发展速度较快，抽水蓄能发电在我国电力系统中已占不可或缺的一部分。抽水蓄能电站的站址规划与电站是否能充分发挥作用有着密不可分的关系。通过抽水蓄能电站站址规划中的各种基本条件，进行符合条件后的站址普查和最终的站址选择。

关键词：抽水蓄能电站；站址规划；建设条件；站址普查；站址选择

近年来，随着我国电力工业的发展和市场经济的推进，一些威胁着电力系统稳定的问题逐渐暴露出来，例如水电比例低、电源结构不合理、缺乏灵活高效并且可靠的调峰手段等。除此之外，用户对供电质量越来越高的要求，使得拉闸限电也已不再适合当今社会的发展要求。

为了解决电网的这些问题，最好的办法就是不断优化电源结构。在此背景下，抽水蓄能电站应运而生，并且为了适应不同的实际环境，衍生出很多不同的类型，如地面式抽水蓄能电站、地下式抽水蓄能电站及其他特殊布置形式。在我国电力系统中大放异彩，成为我国电力系统的一个必要组成部分。

能够在电力系统中发挥独一无二的作用，抽水蓄能电站站址的规划就显得极为重要。其规划关系到多方面的考虑因素，如建设条件、站址普查和站址选择等。

先从建设条件来说，其内部又包含了地形条件、地质条件和地理位置等。

抽水蓄能电站的地形条件直接关系到电站的建设规模、经济指标、工程参数及其能够在电力系统中所发挥的作用。根据实验数据和实际经验所得，当蓄能量一定时，平均水头越大，所需的调节库容越小，而且水库的规模也会越小，相应地，坝高、输水道和厂房尺寸也会随之减小[1]。再具体来讨论平均水头，实验发现选择上、下水库天然高差大的站址是最为合适的，因为它是自然形成的，不需要额外的工程代价，而如果从别的方面来提高平均水头的话，都会受到不同因素的限制，经济性和可行性都不高。

地形条件中还包括一个很重要的部分，就是上、下水库的地形条件。根据选点经验来看，有利的地形条件一般满足以下要求：（1）具有完整且基本封闭的库盆。如果库盆不完整，库岸地形支离破碎，有很多的缺口，这样就会加大工作量，需建设布置副坝，并且由于往往这些缺口处地形条件都较为复杂，将会是水库防渗的薄弱环节，导致稳定性差，不利于建设。（2）库岸山体雄厚、库周边坡平顺，并且库区具有能满足蓄能要求的水库容积。（3）坝址比降较小，沟底高程较高，河谷较窄，坝址的轴线应该与下游陡峭底坡具有一定且较远的距离。对于两岸山坡的要求是，坡度适中且坡面平顺。进洞条件较好，方便取水[2]。

从地质条件来说，由于抽水蓄能电站一般地下工程较多，所以对建筑物的抗震要求较高，应将站址选在区域稳定性条件较好的地区。在站址选择过程中，水库渗透条件为一个不能不考虑的重要因素，对于上水库来说，不理想的渗透水量其实就是电能损失。

对于日调节抽水蓄能电站来说，上、下水库的水位变化是极为剧烈和频繁的，如天荒坪抽水蓄能电站一天之内上、下水库水位会有40多米的升、降变化。这样的变化就需要库岸足够稳定，不会出现滑坡、塌方的可能。除此之外，为了保证地下工程施工和运行安全，地下厂房及输水系统应具有足够的埋藏深度，尽可能处于厚层、均质、块状结构的坚硬完整岩体内。

从地理位置来看，抽水蓄能电站一般应位于供电地区负荷中心附近。在负荷高峰时，电网输电系统基本处于满载状态，处于供电地区负荷中心的抽水蓄能电站，可以通过架设较短的输电线路来将电力输送给电网，缓解供电压力。在负荷低谷时，电网输电系统处于非满载状态，距离较近的优点能够使不另设或者少设输电线路来利用输电系统的空闲输电能力输送抽水能力成为可能[3]。尽可能利用电网已有的输电线路的空闲输送容量，可以使输电线路的长度大大缩短，减少输电损失，同时也能节省建设初期的线路成本。

除了上述的地形条件、地质条件和地理条件外，一个具有高效率的抽水蓄能电站的站址还应具备水源条件、施工条件和水库淹没条件等。

根据站址选择的基本条件，开始在大范围内进行站址普查。站址初选的第一步是在地形图上寻找适合建造抽水蓄能电站的地点，选择若干个条件较好的地点作为研究对象。需要注意的是，在地形图上选择的地点并不一定就是很好的站址选择，还需要用其他的材料，如区域地质资料，来进行筛选。剔除掉具有明显问题的站址，余下的站址作为进一步的研究对象。

在确定好研究对象后，就要进行实地勘察，这是站址规划过程中的重要步骤，决定了所勘查地区能否继续作为站址选择的研究对象。现场查勘还是以站址选择的基本条件为基准，逐一进行仔细查勘。对于利用已建水库的查勘，还应着重了解水库原有的综合利用情况，研究如何协调抽水蓄能与其他用水部门的关系。

经过一系列的现场勘查后，剔除不符合条件的站址对象。作为普查成果将具备开发条件的站址编入普查报告，这将成为后续开发建设的重要资料依据。

经筛选下来基础条件较好的站点，可以初步拟定工程布置方案，初估工期、投资和工程量，重新计算包括装机容量、年抽水耗电量、年发电量、抽水扬程等在内的主要参数和指标。结合数据和勘察的实际情况，对每个站点的优、缺点进行对比、评述，以备接下来的工作。

通过技术性和经济型的比较，从已选定的、具有较好建设条件的站址中，根据电网调峰的要求和各站址具体的建设条件，来进行进一步的比较、分析及论证。然后，优胜劣汰，推荐出最具有开发价值的抽水蓄能电站的站址，开始进行电站实际的规划和建设。

任何事物都有两面性，建造抽水蓄能电站也不例外。抽水蓄能电站的建造会在一定范围内对当地的自然、经济和社会等环境造成影响，这是不可避免的。如果在规划建设过程中对每个阶段都予以重视，将造成的不利影响变为有利影响也不是没有可能。这样建造出来的抽水蓄能电站不仅能够保障供电的稳定性和提高电力系统的经济效益，而且还能促进当地地区的经济和社会多方面发展。

参考文献：

[1]张克诚.抽水蓄能电站水能设计[M].北京：中国水利水电出版社，2007.

[2]万永华.抽水蓄能电站规划及运行[M].北京：中国水利水电出版社，1996.

[3]董述春，张德旺.抽水蓄能电站[M].北京：水利电力出版社，1989.

作者简介：王璐琰（1994-）女，汉族，河南汝州人，本科生，武汉大学动力与机械学院。