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作为传统成熟的储能技术,抽水蓄能利用水作为储能介质,通过电能与势能相互转化,实现电能的储存和管理。水的势能是能量的来源。
因此,在选址经济性上,一个应该遵循的基本原理是:在蓄能量一定的情况下,假如上、下水库的高度差(即水头,H)越大,那么所需的库容越小,输水道截面越小,机组直径越小,厂房就可减小,自然就能缩减投资。
目前,许多大型抽水蓄能电站的上、下水库的平均高度差在500米以上,有的已达800米。但过高的高度差,在工程实际中,不但很难找到合适的地址,而且设备能承受的压力也有限。选址还要根据实际情况,综合考量作出决策。
结合工作实践与业内经验交流,本人对抽水蓄能电站选址的经济性问题,总结了几点业界普遍性认识:
一、上水库的选择对抽水蓄能电站的经济性影响最大,要同样重视上水库的地质与地形条件。最好选择具有天然库盆、不需要靠大量开挖和填筑形成水库的地形条件。地质条件中尤其要关注库盆的渗漏特性,选择不需要全库盆防渗的上水库库址。
二、下水库的选择对抽水蓄能电站的经济性也有相当程度的影响。要重点关注河流的泥沙条件,应选择含沙量低,不需要筑拦沙坝的库址。至于下水库是选择新建还是租赁,各有利弊,需具体考量。新建一次性投资大,但租赁需要承担从建设到运维全生命周期的费用,且可能造成管理上的麻烦。
三、上、下水库的选址还必须考虑两者间距离问题。水库间的水平距离L决定了修筑输水道的长度,长度越长,工程量越大,自然投资就越大,而且输水的阻力大,直接造成了水头损失。反之,则投资小,经济性好。一般来说,距高比(L/H)要小于10。
四、水道的选择对经济性也有一定影响。其中,关键是高压管道衬砌形式的选择,即围岩的工程地质条件是否支持非钢板衬砌。从实践情况看,我国北方地区多选择加钢板,而南方区域有不少非钢板衬砌的实例,直接用钢筋混凝土衬砌,能节约不少投资造价。而对于补水较困难的地区而言,围岩的渗漏性也是衬砌形式选择的影响因素。
五、地下厂房条件对电站经济性影响较小,只要地质条件满足基本要求,选址时不必过多考虑。至于厂房辅助洞室,如通风洞、交通洞长度的不同,对投资影响较小,但直接影响发电工期,对电站动态经济性有一定影响,也需注意。
六、机电投资在电站总投资中所占比例较大,但对站址选择时经济性影响较小。站址自然条件的不同,对机电造价投资差别并不大。水泵水轮机,尤其是高水头水泵水轮机对过机泥沙含量有非常苛刻的要求,如涉及到拦沙坝修建必要时,就会影响经济性。此外,机组稳定性对上、下水库水位变幅的要求,在选址时也需考虑。
此外,为减少输电线路投资和节能降耗,选址应尽量靠近负荷中心、枢纽变电站、大型火电厂、核电站及风电光伏电源侧,同时兼顾地区综合平衡和支持欠发达地区发展等因素。
(作者:陈泓宇 系调峰调频公司一级技术专家、建设管理分公司副经理)
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