论如何选择一个好的抽水蓄能电站？

三、外部条件

移民和环境问题，其实质是处理公共资源占用与补偿的问题。是一个共赢，多赢的过程。

1．建设征地移民安置

抽水蓄能电站建设征地处理范围包括上、下水库淹没影响区和枢纽工程建设区。抽水蓄能电站虽有两个水库，但由于水库相对较小，有的是利用天然湖泊或已有水库，故建设征地处理范围往往远小于常规水电站用地范围；由于大部分库盆是挖出来的，枢纽工程建设区往往包含水库淹没区，所以枢纽工程建设区占工程建设征地范围的比重远大于常规水电站。

水库淹没区主要包括水库正常蓄水位以下的淹没区域，以及洪水回水区域和水库影响区。

枢纽工程建设区主要包括枢纽工程建筑物及工程永久管理区。枢纽工程建设区根据各地块用途确定临时用地区和永久占地区。临时用地使用后可以恢复原用途。

确定了建设征地处理范围，重要的后续工作是开展建设征地实物指标调查，做到“知己知彼”。主要是调查建设征地处理范围内的人口、土地、建筑物、构筑物、文物古迹、矿产压覆等的数量、质量、权属和其他属性等。

对于决策来说，主要关心建设征地是否涉及到重大的敏感因素，比如说是否涉及永久基本农田、一级公益林、重要村镇、重大文物古迹和矿产压覆等的规模和数量。

2．生态环境保护

抽水蓄能电站建设须坚持“生态优先、绿色发展”原则。

避让环境敏感区是项目可行的重要前提。环境敏感区是指依法设立的各级各类保护区域和对建设项目产生的环境影响特别敏感的区域，选择站点时应首先筛选并避让环境敏感区，主要包括生态保护红线、国家公园、自然保护区、风景名胜区、世界文化和自然遗产地、饮用水水源保护区、森林公园、地质公园、湿地公园、水产种质资源保护区等。此外，还需分析站点与国土空间、城乡建设、“三线一单”等相关规划的符合性与协调性。

环保措施是减少环境影响的重要举措。工程如果不涉及环境敏感区，从环保角度基本就可行了，但是工程建设必然会对水、气、声、生态环境产生一定的影响，需要采取一系列的针对性措施消除或者缓解不利影响，如生产废水和生活污水处理、下泄生态流量等。

景观打造是实现抽蓄高质量发展的重要途径。抽蓄电站一般位于生态环境较好的山地丘陵区，工程建成后形成上下两个水库，经过生态修复及景观打造，可纳入风景名胜区或者旅游景区，实现电站与环境的和谐发展，践行绿水青山就是金山银山理念。如浙江长龙山抽水蓄能电站已纳入天荒坪省级风景名胜区核心景区―江南天池内，衢江抽水蓄能电站已纳入烂柯山-乌溪江省级风景名胜区三级保护区内。

四、工程设计

抽水蓄能电站的工程设计主要包括工程规模、水工建筑物、施工组织设计、机电及金属结构等内容。

1．工程规模

抽水蓄能电站的工程规模主要包括装机容量、连续满发小时数，水库的主要特征水位等参数。

抽水蓄能电站的装机容量、连续满发小时数选择，要综合考虑需要和可能两方面的因素。需要指的是电力系统的需求，可能指的是电站自己的建设条件。一般的方法，是在分析不同电力系统对于抽水蓄能电站的功能定位，以及电力系统对于连续满发小时数的要求基础上，合理的拟定装机容量方案和连续满发小时数，并通过电力生产模拟，经技术经济综合比较选定装机容量和连续满发小时数。

在实践中，一种简便初拟装机容量和满发利用小时数的方法，是首先根据水头范围确定单机容量，然后根据抽水蓄能天然储能量确定总装机和满发利用小时数。目前，在300m~500m水位落差范围，以额定容量30万千瓦的机组设计制造技术成熟、稳定运行条件好，工程实践经验最为丰富（这是为什么大部分已在建的抽水蓄能电站的装机容量一般是30万千瓦的偶数倍，兼顾考虑到分散布局的要求，最后以120万千瓦居多的原因）。在初步选定单机容量后，通过上、下水库的地形地质条件，并考虑到发电工况和抽水工况的水头损失，分析抽水蓄能电站的天然储能量。比如通过初步分析，某抽水蓄能电站上、下库平均水位落差450m左右，则单机容量选择30万千瓦较为适宜；上、下水库的天然储能量约660万千瓦时， 那么可以考虑选择4台机组，即总装机容量120万千瓦；结合电力系统需求，在天然情况基础上对水库进行一些扩挖后，使总的储能量达到720万千瓦时，相应即为6h时的连续满发小时数。

水库的特征水位主要包括正常蓄水位、死水位和洪水位等，一般是在连续满发小时数、装机容量选定后，进行这些水库特征水位的选择。

2．水工建筑物

前面是滚滚的江水,身后是灯火辉煌,我们的生活就是这样,战斗着奔向前方。

——《水利建设者之歌》

抽水蓄能的水工建筑物一般包括上水库、下水库，输水系统，地下厂房及开关站等。上、下水库的设计要点是要通过最小的工程代价来获得较大的库容。上水库大多采用开挖与筑坝相结合的方式，以面板堆石坝居多。抽水蓄能电站的水库渗漏问题，可以根据地质情况，采用全库防渗、库周帷幕防渗等多种方式，防渗材料可采用沥青混凝土面板、土工膜、黏土铺盖等。

抽水蓄能电站示意图

抽水蓄能电站水库必须采用全库盆防渗时，大坝防渗形式应与库盆防渗形式统筹考虑，尽量避免或减少不同防渗结构间的接缝处理，提高可靠性。库底采用高回填的全库盆防渗，库底防渗结构应注意适应高回填产生的大变形或不均匀变形。

抽水蓄能电站的水头高，输水道结构所承担的压力大，根据水头、围岩地质条件、岔管尺寸等的不同，可以采用钢衬、钢筋混凝土衬砌等多种方式。

此外，为了保障电站的防洪安全，抽水蓄能电站还需要布置泄洪建筑物等，不在此详述。

3．施工组织设计

抽水蓄能电站的施工组织设计的主要任务包括：研究工程施工条件、施工导流、料源规划、主体工程施工、施工交通运输、施工工厂设施、施工总布置、施工总进度（施工工期）等方面的内容。

在设计工作中要充分利用站址地形地质条件，结合施工条件和工程设计方案，以集约节约用地的原则，初拟工程施工方案、土石方平衡及施工总布置方案等，尽量不占、少占耕地，降低工程造价。

作为建设大国，我国的建设管理与施工水平世界闻名。近年来，我国抽水蓄能在在绿色施工、关键装备研发应用、智能建造方面进行了许多有益的探索，部分施工技术已达到或领先国际水平。主要体现在筑坝施工技术日趋成熟、高压岔管施工技术取得新进展、复杂地质条件下的地下厂房洞室群开挖支护技术已有大量成功实践、斜井竖井施工技术与装备不断创新、机械化智能化建设成绩斐然，TBM在隧洞施工方面取得突破等方面。

4．机电及金属结构

抽水蓄能电站一般采用立轴单级混流可逆式蓄能机组。在水泵水轮机水力开发方面，我国已经具备700m水头段、单机容量40万千瓦的水泵水轮机设计制造能力，以及100m～700m水头段、单机容量40万千瓦及以下诸多蓄能机组的设计、制造、安装、调试及投产。从电站水头方面来看，在建的吉林敦化、广东阳江、浙江长龙山抽水蓄能电站额定水头均超过650m，处于世界前列；已经核准的浙江天台抽水蓄能电站额定水头724m，是世界额定水头最高的抽水蓄能电站，机组总体设计制造难度处于世界领先水平。在发电电动机开发方面，我国已建和在建抽水蓄能电站大型发电电动机均为立轴、三相、全空冷、可逆式同步电机。浙江长龙山抽水蓄能电站有2台机组额定转速达到600r/min、额定容量35万千瓦，部分机组已经投产的广东阳江抽水蓄能电站发电电动机额定转速500r/min、额定容量达到40万千瓦，发电电动机总体制造能力达到处于世界先进水平。此外，机电及金属结构还包括水力机械、电气工程、控制保护、金属结构等方面的大量内容，在此不再赘述。

我国抽水蓄能电站装备制造正在朝着高水头、大容量、高可靠性、宽变幅、可变速以及自主化、国产化等方向快速发展。

五、经济指标

一个抽水蓄能的建设条件、外部影响，在确定工程设计方案后，最终主要体现为一个指标，就是工程的单位千瓦静态投资，单位千瓦静态投资越低项目经济性越好。

抽水蓄能电站工程建设条件个体差异明显，单位千瓦静态投资与工程建设条件和装机规模密切相关。2021年，我国核准11座抽水蓄能电站，平均单位千瓦静态投资5367元/千瓦；完成预可研工作的项目14个，平均单位千瓦静态投资5425元/千瓦。

根据初步统计，2022年正在推进前期工作的大型抽水蓄能项目单位千瓦静态投资一般在5000～7000元/千瓦之间。受区域地质条件的不同，不同区域的抽水蓄能的单位千瓦静态投资平均水平差异较大，一般来说，南方、华东、华中地区电站建设条件相对较优，单位千瓦静态投资相对较低，西北地区因工程地质条件差，水源条件较差，单位造价水平相对国内其他区域较高。

对于投资决策来说，需要重点考虑项目的单位千瓦静态投资，但是不能唯单位千瓦静态投资论英雄，否则就可能会导致企业出现盲目扩大规模的冲动。主要体现在以下几个方面：

一是提高规划阶段初拟的装机规模。对于这种情况，要辩证来看。以规划阶段初拟装机规模120万千瓦的某项目为例，其机组组成为4台30万千瓦的机组。如果水头范围适宜，随着技术进步，具备选择单机35万千瓦的条件，那么经过技术经济综合比较后，是可以考虑推荐140万千瓦作为预可阶段代表性方案的。但是如果原来规划的4台30万千瓦的机组，现在考虑增加2台机组，变成6台30万千瓦的机组，即电站装机规模从120万千瓦增加到180万千瓦，那么一般认为这个变化已经改变了工程的功能定位，需要进一步统筹考虑规划符合性、电力系统需要、工程建设条件等因素综合决定。总体来看，机组台数增加应属于规划调整的范畴。

二是降低满发利用小时数。如果把抽水蓄能比作充电宝。那么装机容量可以当作输出功率，满发利用小时数是充电宝可以用多久。对于抽水蓄能电站，在储存能量相同的情况下，是可以对于满发利用小时数和装机容量进行综合比较的。目前一般来说，根据电力系统需要，日调节的抽水蓄能满发利用小时数按照6h考虑。如果电站建设条件较好，在花费代价不大的情况，适当增加机组的满发利用小时数是合适的，同样的单位千瓦静态投资，满发利用小时数更高的电站在系统中可以发挥的作用更大。但是曾经出现过这样的想法，即把装机容量大幅增加（120万千瓦→180万千瓦），满发利用小时数减少（6h→4h）。这样虽然单位千瓦静态投资可以大幅降低，但是对于系统来说，较短的利用时长不能满足系统需求，在电网中的作用也是要大打折扣的。

世有伯乐，然后有千里马。千里马常有，而伯乐不常有。故虽有名马，祗辱于奴隶人之手，骈死于槽枥之间，不以千里称也。

岂只东华门外唱名者方是好男儿？

愿天下有情人都成了眷属，是前生注定事莫错过姻缘。

衷心祝愿，每个优秀的抽水蓄能项目都能得配良缘。

今天，你选中你心仪的抽水蓄能了么？

我有很多研究抽水蓄能的朋友。这是一篇由朋友们一起完成，写给朋友们看的文章。在水电总院赵增海副院长、彭才德咨询、刘一兵副总经济师、朱方亮主任提出的“五维一体”评价体系的基础上，在马伟主任的大力支持下，会同彭森良（地质）、何万通（地质）、彭幼平（水库）、王伟营（环保）、王东胜（环保）、武明鑫（水工）、李祥（施工）、赵良英（机电）、周小溪（造价）等多位领导、专家和规划部的任伟楠、崔正辉、刘纳等同志共同完成此文。抽水蓄能电站建设是一个全专业的系统工程，受作者自身认识所限，本文内容难免疏忽、甚至挂一漏万，谨此抛砖引玉，欢迎大家的批评指正。再次对大家宝贵的意见和辛苦的工作表示衷心的感谢。

参考书目：

［1］《抽水蓄能电站设计》，中国电力出版社，2012年

［2］《2021年抽水蓄能产业发展报告》，中国水利水电出版社，2022年