论如何选择一个好的抽水蓄能电站？

关关雎鸠，在河之洲；

窈窕淑女，君子好逑。

我有一个朋友，正值壮年，身体很是健硕。虽多日未通音讯，但料来无妨。这一日偶遇，他看起来却十分憔悴，不禁让我大为担心，走上前欲问端详。

他长叹口气，缓缓道来：我最近喜欢上了一个姑娘。可谓是“巧笑倩兮，美目盼兮”，皆动我心弦。但家中父母在堂，尚有疑虑，故久未成聘。“衣带渐宽终不悔，为伊消得人憔悴”，致我今日若此。我素知你见多识广，今日既然有缘相遇，想请你帮参谋端详。若是缘分天定，自当六礼具备，以后两姓联姻，一堂缔约，良缘永结，匹配同称。以白头之约，书向鸿笺，好将红叶之盟，载明鸳谱。若是事有不谐，也当“解怨释结，更莫相憎；一别两宽，各生欢喜。”对啦，这个姑娘她复姓抽水，双名蓄能。

此言听罢，我自是气不打一处出。明明是你们领导让你判断抽水蓄能电站是否具有投资价值，却被你说的这么清新脱俗。“良缘由夙缔，佳偶自天成”，感情之事又岂容我置喙。但既然说到了抽水蓄能电站，前一段我刚请教了一位前辈高人，历经百十余个抽水蓄能项目的建设实践，他给我讲了“五维一体”的评价体系。分别是地理位置、建设条件、外部条件、工程设计、经济指标。你若有意，就且听我为你细细道来。

一、地理位置

房地产界有一句老话，“LOCATION、LOCATION、LOCATION”，就是“位置、位置、还是位置”。这句华尔街名言被李嘉诚引用后，广为传播。

在对抽水蓄能项目的综合评价中，地理位置也同样是第一位的。抽水蓄能功能定位，主要服务于电网或是服务于大型新能源基地开发。所以抽水蓄能电站地理位置的好坏，主要就是两点：一是距离负荷中心近，二是距离新能源大基地近。

目前我国已建、在建的抽水蓄能电站大多位于所在电网的负荷中心，比如广州抽水蓄能电站（240万千瓦）距广州市90公里，十三陵抽水蓄能电站（80万千瓦）距北京市40公里，天荒坪抽水蓄能电站（180万千瓦）距离杭州57公里，深圳抽水蓄能电站（120万千瓦）位于深圳市区。

已在建抽水蓄能项目分布图（截至2021年底）

此外，为了满足新能源快速发展需要，围绕着水风光一体化开发、沙漠戈壁荒漠新能源大基地开发，在新能源基地附近，也可以规划新建一批抽水蓄能电站。比如目前在新疆、甘肃、陕西、内蒙、山西等地规划的抽水蓄能电站，除了满足当地电网的需要，主要就是为了新能源基地服务。

所以对于抽水蓄能电站综合评价的第一点，就是先看她生在了哪个位置。一般来说，抽水蓄能应该遵循分散布局的原则，重点向电网负荷中心和新能源集中区域附近布局，此外，对于没有布局抽水蓄能站点的地区，在具有较好资源条件时，也应该优先考虑。

二、建设条件

1．地形条件

地形条件分析主要包括水头、距高比，以及上、下水库的天然有效库容。抽水蓄能所存储的能量实质上是水的重力势能，等于高差和水库中水之重力的乘积。所以为了储存同样的能量，或者是增加上、下水库之间的高差，或者是增加抽水蓄能上、下水库的调节库容。

在具备条件的情况下，上、下水库之间的高差大一些要更加合适，这样可以减少上、下水库的规模和厂房、机电设备尺寸，减少工程投资。但是根据目前抽水蓄能机组的制造水平，高差过大也会导致机组制造难度加大，所以也不是越大越好。根据工程经验，一般落差在400～700m之间较为适宜。如：十三陵抽水蓄能电站额定水头430m；仙居抽水蓄能电站额定水头447m；天池抽水蓄能电站额定水头510m；天荒坪抽水蓄能电站额定水头526m；西龙池抽水蓄能电站额定水头640m；敦化抽水蓄能电站额定水头655m。目前，我国已建抽水蓄能电站利用落差最高的是长龙山抽水蓄能电站、额定水头710m；在建抽水蓄能电站利用落差最高的是天台抽水蓄能电站、额定水头724m。

距高比是水平距离和上、下水库高差之间的比值，一般来说小一点比较合适，可以减少输水系统的工程量、节约工程投资。但是根据工程经验，距高比过小容易引起工程布置以及高陡边坡等问题，所以一般距高比在2～10之间比较合适。如：长龙山抽水蓄能点站距高比3.1；惠州抽水蓄能点站距高比是8.3。

当上、下水库库盆地形较开阔时，就可以在较小的库盆面积内形成满足储能的需要，否则就需要扩大库盆面积或通过扩库开挖来获得调节库容，增加占地和工程量。对于装机容量120万千瓦、满发利用小时数为6h的抽水蓄能电站，利用水头400m、500m、600m时发电调节库容分别需约800万m3、700万m3、600万m3左右。在此基础上，还需考虑死库容、水损备用库容等因素，最终确定水库总库容。为满足水库库容要求，需结合天然地形通过筑坝或库内扩挖形成。

此外，上水库一般汇水面积较小，工程防洪可通过适当增加坝高解决。因此，上水库库盆出口部位狭窄的沟谷是理想的筑坝之地，可显著减少坝体填筑工程量。

2．地质条件

指点六朝形胜地，惟有青山如壁。

——元·萨都剌

地质条件主要包括区域构造稳定性、上、下水库及其枢纽区工程地质条件、输水发电系统工程地质条件和天然建筑材料等。

抽水蓄能电站挡、泄水建筑物应避开活动性断层，水库区不宜有大型滑坡、崩塌、泥石流等不良地质现象，地下厂房洞室群宜避开软弱或破碎岩体，当通过工程布置依然无法规避这些情况时，地质条件就制约了抽水蓄能电站的建设。

即便抽水蓄能电站避开了上述制约因素，地质条件也很大程度上影响着工程成本。通俗来说，就是项目所在区域的地震越少见，岩石越坚硬，越有利于降低抽水蓄能电站建设成本。

根据抽水蓄能电站建筑物的特点和电站运行特性，其主要工程地质问题可以归纳为以下几个方面：

（1）与常规电站相比，抽水蓄能电站站址、库址比选余地较大，可以通过站址普查和站点规划阶段的地质工作筛除地质条件较差或工程处理难度较大的站点，地质勘探工作在这一阶段的作用尤为重要。

而世之奇伟、瑰怪，非常之观，常在于险远，而人之所罕至焉，故非有志者不能至也。

——宋·王安石

安徽石台抽水蓄能电站上坝址查勘

（2）地下工程洞室群多、高压隧洞洞段长且内水压力大，埋藏深、规模较大，需充分论证围岩稳定问题，确定隧洞围岩开挖方法、支护和衬砌型式、范围和深度等。

（3）抽水蓄能水库库容一般较小，且运行期抽水成本高，需严格控制上水库渗漏量。而上水库多位于山顶部位，周边普遍存在低邻谷，有相当一部分站点为利用优势地形选于岩溶负地貌地区，水库邻谷渗漏和岩溶渗漏问题较普遍，需要重点关注，并控制好施工质量。

（4）抽水蓄能电站大坝填筑有用料在库盆内的分布状态是决定料源利用率的关键因素，当死水位以上的库盆开挖区有用料储量刚好满足大坝填筑要求且无表层剥离料时，就达到了料源挖填平衡的理想状态。当表层剥离料较厚时，可通过坝料分区解决剥离料上坝利用问题。因此，通过有效勘察手段建立相对精确的上、下水库地质模型对库盆挖填平衡设计至关重要。

（5）水库运行期间水位骤升骤降频繁、变幅大，抽水蓄能电站运行方式对库岸边坡稳定影响大，就对库岸边坡地质条件提出了更高的要求，当不满足稳定安全系数要求时，就要放缓开挖坡比或加大支护强度，造成工程成本增加。

（6）抽水蓄能电站全库盆防渗库盆地基对变形、排水和均一性要求较高，尤其是岩溶地区的全防渗库盆地基，库底岩溶塌陷、地基不均匀变形、岩溶水反向顶托、岩溶负压、岩溶洼地覆盖层塌陷等问题需足够重视。

（7）由于抽水蓄能电站高差较大，可逆式机组对过机泥沙含量的控制要求较高，需注意进出水口部位边坡后缘冲沟固体物源和汛期洪积物入库的防护和排导处理。

（8）抽水蓄能电站不会形成高坝大库，绝大多数站点上、下水库坝高和人工开挖边坡均不超过150m，坝基和高边坡工程地质问题处理难度相对常规电站的高坝大库较小。

3．成库条件

上、下水库最好都要有适宜筑坝成库的地形条件。一般来说，400～500m左右的利用落差，按照120万千瓦装机、满发利用小时数6h考虑，即抽水蓄能上、下水库的调节库容需求在600万～800万m3左右。有的抽水蓄能站点天然就有一个“肚子”，通过筑坝很容易形成水库库容，这样的话通过建坝蓄水即可。但是有的抽水蓄能站点库区天然库容小，需要通过开挖才能形成库容，这样会带来两个问题，一是开发成本相对较高，二是库容需要大量开挖，电站的储能量不宜过大。

除库容需求外，抽水蓄能水库工程还要考虑水库防渗、土石方挖填平衡、坝型选择等，经技术经济综合比较确定设计方案。通俗来讲，如果通过筑坝可以形成一个水库，采用局部防渗，成库条件就相对较好（见图2.3-1）；如果通过大量开挖形成一个“盆”，并采用了全库盆防渗型式，则成库条件相对一般（见图2.3-2和2.3-3）。

以成库条件较好的广州抽水蓄能电站为例，上、下成库条件均相对较好，可以通过筑坝成库，上水库库容2408万m3、下水库库容2342万m3。

图2.3-1 广州抽水蓄能电站上水库

（库状上库）

另以天荒坪抽水蓄能电站为例，上水库位于大溪左岸支沟的沟源洼地，由主坝、四座副坝、进/出水口及库周山体围绕而成，水库南端洼地布置主坝，东、北、西、西南四个垭口布置副坝。成库条件中等，总库容912万m3。

图2.3-2天荒坪抽水蓄能电站上库

（盆状上库）

图2.3-3 呼和浩特抽水蓄能电站上库蓄水前

（盆状上库）

4．水源条件

抽水蓄能电站和常规水电站不一样，就是一“盆”清水在上、下库之间来回倒腾，抽水的时候把水从下库倒到上库，发电的时候把水从上库放下来回到下库。所以抽水蓄能电站的水源问题，主要是为了满足初期蓄水，即先把水库的水蓄起来，以及补充日常运行时因为蒸发、渗漏等减少的水量。抽水蓄能库容一般在1000万m3量级，对于水量的要求不高。水源条件在降雨量大、河网密集的区域一般并不会成为抽水蓄能电站建设的限制条件。但是对于西北等相对干旱的区域，水源条件成为了重要的制约因素。有些地方具备建设抽水蓄能的地形地质条件，但是方圆几十公里可能都没有可以用于蓄水的水源。