抽水蓄能電站的站址選擇及規劃

王璐琰武漢大學動力與機械學院

抽水蓄能電站的站址選擇及規劃

王璐琰
武漢大學動力與機械學院

摘要：我國抽水蓄能電站起步較晚，但近年來發展速度較快，抽水蓄能發電在我國電力系統中已占不可或缺的一部分。抽水蓄能電站的站址規劃與電站是否能充分發揮作用有著密不可分的關系。通過抽水蓄能電站站址規劃中的各種基本條件，進行符合條件后的站址普查和最終的站址選擇。

關鍵詞：抽水蓄能電站；站址規劃；建設條件；站址普查；站址選擇

近年來，隨著我國電力工業的發展和市場經濟的推進，一些威脅著電力系統穩定的問題逐漸暴露出來，例如水電比例低、電源結構不合理、缺乏靈活高效并且可靠的調峰手段等。除此之外，用戶對供電質量越來越高的要求，使得拉閘限電也已不再適合當今社會的發展要求。

為了解決電網的這些問題，最好的辦法就是不斷優化電源結構。在此背景下，抽水蓄能電站應運而生，并且為了適應不同的實際環境，衍生出很多不同的類型，如地面式抽水蓄能電站、地下式抽水蓄能電站及其他特殊布置形式。在我國電力系統中大放異彩，成為我國電力系統的一個必要組成部分。

能夠在電力系統中發揮獨一無二的作用，抽水蓄能電站站址的規劃就顯得極為重要。其規劃關系到多方面的考慮因素，如建設條件、站址普查和站址選擇等。

先從建設條件來說，其內部又包含了地形條件、地質條件和地理位置等。

抽水蓄能電站的地形條件直接關系到電站的建設規模、經濟指標、工程參數及其能夠在電力系統中所發揮的作用。根據實驗數據和實際經驗所得，當蓄能量一定時，平均水頭越大，所需的調節庫容越小，而且水庫的規模也會越小，相應地，壩高、輸水道和廠房尺寸也會隨之減小[1]。再具體來討論平均水頭，實驗發現選擇上、下水庫天然高差大的站址是最為合適的，因為它是自然形成的，不需要額外的工程代價，而如果從別的方面來提高平均水頭的話，都會受到不同因素的限制，經濟性和可行性都不高。

地形條件中還包括一個很重要的部分，就是上、下水庫的地形條件。根據選點經驗來看，有利的地形條件一般滿足以下要求：（1）具有完整且基本封閉的庫盆。如果庫盆不完整，庫岸地形支離破碎，有很多的缺口，這樣就會加大工作量，需建設布置副壩，并且由于往往這些缺口處地形條件都較為復雜，將會是水庫防滲的薄弱環節，導致穩定性差，不利于建設。（2）庫岸山體雄厚、庫周邊坡平順，并且庫區具有能滿足蓄能要求的水庫容積。（3）壩址比降較小，溝底高程較高，河谷較窄，壩址的軸線應該與下游陡峭底坡具有一定且較遠的距離。對于兩岸山坡的要求是，坡度適中且坡面平順。進洞條件較好，方便取水[2]。

從地質條件來說，由于抽水蓄能電站一般地下工程較多，所以對建筑物的抗震要求較高，應將站址選在區域穩定性條件較好的地區。在站址選擇過程中，水庫滲透條件為一個不能不考慮的重要因素，對于上水庫來說，不理想的滲透水量其實就是電能損失。

對于日調節抽水蓄能電站來說，上、下水庫的水位變化是極為劇烈和頻繁的，如天荒坪抽水蓄能電站一天之內上、下水庫水位會有40多米的升、降變化。這樣的變化就需要庫岸足夠穩定，不會出現滑坡、塌方的可能。除此之外，為了保證地下工程施工和運行安全，地下廠房及輸水系統應具有足夠的埋藏深度，盡可能處于厚層、均質、塊狀結構的堅硬完整巖體內。

從地理位置來看，抽水蓄能電站一般應位于供電地區負荷中心附近。在負荷高峰時，電網輸電系統基本處于滿載狀態，處于供電地區負荷中心的抽水蓄能電站，可以通過架設較短的輸電線路來將電力輸送給電網，緩解供電壓力。在負荷低谷時，電網輸電系統處于非滿載狀態，距離較近的優點能夠使不另設或者少設輸電線路來利用輸電系統的空閑輸電能力輸送抽水能力成為可能[3]。盡可能利用電網已有的輸電線路的空閑輸送容量，可以使輸電線路的長度大大縮短，減少輸電損失，同時也能節省建設初期的線路成本。

除了上述的地形條件、地質條件和地理條件外，一個具有高效率的抽水蓄能電站的站址還應具備水源條件、施工條件和水庫淹沒條件等。

根據站址選擇的基本條件，開始在大范圍內進行站址普查。站址初選的第一步是在地形圖上尋找適合建造抽水蓄能電站的地點，選擇若干個條件較好的地點作為研究對象。需要注意的是，在地形圖上選擇的地點并不一定就是很好的站址選擇，還需要用其他的材料，如區域地質資料，來進行篩選。剔除掉具有明顯問題的站址，余下的站址作為進一步的研究對象。

在確定好研究對象后，就要進行實地勘察，這是站址規劃過程中的重要步驟，決定了所勘查地區能否繼續作為站址選擇的研究對象。現場查勘還是以站址選擇的基本條件為基準，逐一進行仔細查勘。對于利用已建水庫的查勘，還應著重了解水庫原有的綜合利用情況，研究如何協調抽水蓄能與其他用水部門的關系。

經過一系列的現場勘查后，剔除不符合條件的站址對象。作為普查成果將具備開發條件的站址編入普查報告，這將成為后續開發建設的重要資料依據。

經篩選下來基礎條件較好的站點，可以初步擬定工程布置方案，初估工期、投資和工程量，重新計算包括裝機容量、年抽水耗電量、年發電量、抽水揚程等在內的主要參數和指標。結合數據和勘察的實際情況，對每個站點的優、缺點進行對比、評述，以備接下來的工作。

通過技術性和經濟型的比較，從已選定的、具有較好建設條件的站址中，根據電網調峰的要求和各站址具體的建設條件，來進行進一步的比較、分析及論證。然后，優勝劣汰，推薦出最具有開發價值的抽水蓄能電站的站址，開始進行電站實際的規劃和建設。

任何事物都有兩面性，建造抽水蓄能電站也不例外。抽水蓄能電站的建造會在一定范圍內對當地的自然、經濟和社會等環境造成影響，這是不可避免的。如果在規劃建設過程中對每個階段都予以重視，將造成的不利影響變為有利影響也不是沒有可能。這樣建造出來的抽水蓄能電站不僅能夠保障供電的穩定性和提高電力系統的經濟效益，而且還能促進當地地區的經濟和社會多方面發展。

參考文獻：

[1]張克誠.抽水蓄能電站水能設計[M].北京：中國水利水電出版社，2007.

[2]萬永華.抽水蓄能電站規劃及運行[M].北京：中國水利水電出版社，1996.

[3]董述春，張德旺.抽水蓄能電站[M].北京：水利電力出版社，1989.

作者簡介：王璐琰（1994-）女，漢族，河南汝州人，本科生，武漢大學動力與機械學院。