分享

抽水蓄能电站的工作原理

 高观点笃者 2024-03-11 发布于河南

   抽水蓄能水电站是利用电网中负荷低谷时的电力,由下水库抽水到上水库蓄能,待电网高峰负荷时,放水回到下水库发电的水电站。

   抽水蓄能电站是技术成熟、运行可靠且较为经济的调峰电源和储能电源,也是构建新一代电力系统的重要电源。抽水蓄能水电站的原理是通过把低处的水抽到高处来蓄集能量,待电力系统需要时再发电的水电站。

抽水蓄能式发电(Pumped-storagehydroelectricity),是一种储能方式,但并不是能量来源。当电力需求低时,多出的电力产能继续发电,推动电泵将水泵至高位储存,到电力需求高时,便以高位的水作发电之用。此法可以改善发电机组的使用率,在商业上非常重要。

图片

图片

图片

▲世界上最大的抽水蓄能电站是美国巴斯县抽水蓄能电站(BathCountyPumpedStorageStation),装机容量达3003MW。

图片

▲中国最大的抽水蓄能电站是广东惠州抽水蓄能电站(HuizhouPumpedStoragePowerStation),装机容量为2448MW。

惠州抽水蓄能电站A厂房

图片

▲中国第二大的抽水蓄能电站是广东抽水蓄能水电站(GuangdongPumpedStoragePowerStation),装机容量为2400MW。

图片

▲中国在建的抽水蓄能电站居世界第一。装机容量在1000MW以上有三座:丰宁抽水蓄能电站(FengningPumpedStoragePowerStation,装机容量3600MW,2019-2021年建成)、绩溪抽水蓄能电站(JixiPumpedStoragePowerStation,装机容量1800MW,2018年建成)和荒沟抽水蓄能电站(HuanggouPumpedStoragePowerStation,装机容量1200MW,2019年建成)。

截至2017年11月底,国家电网抽水蓄能电站在建规模达到2175万千瓦,并且,预计到2020年,这个数字会增长到4800万千瓦。

  世界上最早的抽水蓄能电站是瑞士苏黎世的奈特拉抽水蓄能电站,建于1882年。

  中国抽水蓄能电站建设起步较晚。1968年在岗南水库安装了第一台斜流可逆式机组。之后,随着国内能源工业快速发展,核电和火电装机容量迅速增长,要求电力系统必须配备相应的抽水蓄能机组。

  20世纪80年代起,国内开始大力兴建大型抽水蓄能电站。截至2020年年底,我国抽水蓄能发电装机容量3149万千瓦,比上年增长4.0%。

  2020年,全国抽水蓄能发电量为335亿千瓦时,比上年增长5.0%;全国新增抽水蓄能发电装机容量120万千瓦。我国抽水蓄能电站投产和在建容量均居世界第一。

  目前,国家电网在运抽水蓄能电站22座,在建抽水蓄能电站30座。

   2016年,陕西镇安、江苏句容、辽宁清原、福建厦门、新疆阜康5个抽水蓄能电站工程开工;

      2017年,河北易县、内蒙古芝瑞、浙江宁海、浙江缙云、河南洛宁、湖南平江6个抽水蓄能电站工程开工;

      2019年,河北抚宁、吉林蛟河、浙江衢江、山东潍坊、新疆哈密5个抽水蓄能电站工程开工;

      2020年,山西垣曲、山西浑源、浙江磐安、山东泰安二期4个抽水蓄能电站工程开工。

安徽响水涧抽水蓄能电站

  我国第一座机组设备完全自主化的抽水蓄能电站。2011年10月,电站成功建成,标志着我国成功掌握了抽水蓄能机组设备研制的核心技术。

● 福建仙游抽水蓄能电站

● 浙江仙居抽水蓄能电站

  2013年4月,福建仙游抽水蓄能电站正式投产发电;2016年4月,浙江仙居抽水蓄能电站单机容量37.5万千瓦机组成功并网。我国大型抽水蓄能机组自主化设备不断获得推广应用。

● 吉林敦化抽水蓄能电站

  我国首座700米级水头抽水蓄能电站。总装机容量为140万千瓦,2021年6月4日,1号机组投产发电。

● 河北丰宁抽水蓄能电站
  丰宁电站建设创造了抽水蓄能电站四项第一(截止至2021年底)。装机容量世界第一。共安装1230万千瓦单级可逆式水泵水轮发电电动机组,总装机360万千瓦,为世界抽水蓄能电站之最。储能能力世界第一。12台机组满发利用小时数达到10.8小时,是华北地区唯一具有周调节性能的抽水蓄能电站。地下厂房规模世界第一。地下厂房单体总长度414米,高度54.5米,跨度25米,是最大的抽蓄地下厂房。地下洞室群规模世界第一。丰宁抽水蓄能电站地下洞室多达190条,总长度50.14千米,地下工程规模庞大。
抽水蓄能站的作用

      1)作为输电网投资升级的替代方案(延缓电网的升级与增容),提高关键输电通道、断面的输送容量或提高电网运行的稳定性
      2)作为新的手段,安装在输电网中以提升电网的输送能力,降低对输变电设备的投资。在配电网中,储能接入配电网可以减少或延缓配电网升级投资,并且分布在配电网中的储能还可以在相关政策和市场规则允许的条件下
为大电网提供调频、调峰、容量备用和电能质量治理等辅助服务。

(2023届天一二模)即时练习:

  混合式抽蓄能电站是兼具抽水蓄能和径流发电功能的水电站。2022年12月29日,雅砻江两河口混合式抽水蓄能电站(见图10)正式开工建设。该项目位于四川省甘孜州雅江县,建高场址海拔3000米,依托四川省内最大的水库——两河口水电站水库为上库,下游衔接梯级水电站牙根一级水电站水库为下库。建成后,它将成为世界最、海拔最高的混合式抽水蓄能“充电宝”。两河口周边地区新能源富集,据初步测算,风能、光伏能源规模是超过2000万千瓦。

图片

(1)说出在两河口水电站水库附近建设混合式抽水蓄能电站的有利条件。(6分)

(2)说明两河目口水电站上游的雅砻江干流上规划了若干级水电站的原因。(6分)

(3)推测雅砻江两河口混合式抽水蓄能电站蓄能效益最低的季节,并说明理由。

(6分)

(4)从能源开发利用的角度,说出该项目建成后产生的积极影响。(6分)

图片

参考答案:

    本题以雅砻江两河口混合式抽水蓄能电站建设为背景,考查能源资源开发利用等知识,旨在考查学生获取和解读地理信息、调动和运用地理知识、论证和探讨地理问题的能力,区域认知、综合思维的学科核心素养。

   答案要点:(1)可利用现有水库,工程投资小;水库淹没损失小,移民安置小;工程量小,建设周期短等。(每点2分,共6分,其他答案合理可酌情给分)

(2)该河段河流落差大,水能资源丰富;目前水能开发利用率低;我国的能源需求量巨大,能源缺口大;水电属于清洁能源,而清洁能源在我国能源消费结构中所占的比重较低。(任答3点得6分,其他可酌情给分)

(3)季节:夏季。(2分)

 理由:夏季正值汛期,雅砻江径流量大;两河口水电站水库和牙根一级水电站水库的水位高,留给蓄能的库容较小,因此蓄能效益较低。(每点2分,共4分。其他可酌情给分)

(4)促进雅砻江流域风、水、光能等清洁能源的协同集中开发;

  优化电网电源结构,保障国家能源安全;

可将波动较大的风电和光伏发电调整为供能稳定的优质电源等。(每点2分,共6分。其它可酌情给分)

    本站是提供个人知识管理的网络存储空间,所有内容均由用户发布,不代表本站观点。请注意甄别内容中的联系方式、诱导购买等信息,谨防诈骗。如发现有害或侵权内容,请点击一键举报。
    转藏 分享 献花(0

    0条评论

    发表

    请遵守用户 评论公约

    类似文章 更多