储能水电站也即抽水蓄能水电站 , 其主要包括上水库、下水库以及水泵水轮机 , 其工作原理是:在用电低谷时期 , 利用电网中多余的电能将水从下水库抽到上水库 , 在用电高峰时期 , 再利用上水库中的水体流向下水库发电 。在抽水、水发电的过程中都会进行能量损失 , 现阶段控制水泵和水轮机的效率在90%以上是完全可以做到的 , 也就是效率到达80%是理论上可以做到的 , 但在实际运行情况下 , 一般都会低于80% , 而对于这种类型的电站其更应该看重的是效益 , 而非效率 。
抽水蓄能电站的工作原理
抽水蓄能电站看似是一种比较傻的做法 , 因为用电抽水、再用水发电 , 无疑会造成能量损失 , 也就是得不偿失 , 其实这却是电力行业一个难以解决的巨大问题 , 那就是电能无法储存 , 既然无法储存 , 在用电低谷时段 , 一旦电网有富裕的电能 , 就会造成浪费 , 与其浪费 , 还不如先将水抽到高处 , 暂时储存起来 , 虽然这种做法有一定的能量损耗 , 但是也比白白浪费强 。
抽水蓄能电站工作原理图
而等到用电高峰时段 , 则可以将高处储存起来的水体下泄下来进行发电 , 从而在高峰时段发电 , 以弥补电网供电的不足 , 那么这种用电模式就诞生了一种新型的水电站 , 也即抽水蓄能电站 。
通过这种工作方式 , 就可以知道抽水蓄能电站要做的工作是:抽水、储存水、水力发电 , 所以其必须的四个部件是:水泵(抽水)、水轮机(发电)、上水库和下水库(用来存放水) , 其中水泵和水轮机可以共用 , 也就是可逆式的水轮泵机 。
抽水蓄能电站的能量损耗
抽水蓄能电站的能量损耗主要包括两部分损耗 , 抽水损耗和发电损耗 。对于抽水损耗 , 可以理解为泵机损耗、水头损耗 , 泵机损耗也可以理解为泵机电能转化的效率 , 能量不可能是百分之百的转化 , 所以泵机会有一定的效率 , 一般情况下 , 其效率会随着功率而变化 , 在额定功率附近 , 其效率一般最高 , 现阶段技术可以达到93%~95%;水头损失则可以理解为水体在管道内摩擦、水体经过弯道、进口等部位的水体能量损失 , 这部分和管道长度、设置有关系 , 但是占比不是很大 , 一般也就1%以内 , 也就在抽水过程中 , 将转化效率控制在90%是可以的 。
水轮机的综合特性曲线(中心点为效率最高区)
同样在发电过程中 , 其损耗也包括水轮机损耗和水头损耗 , 其原理与上面相同 , 一般情况下 , 在水轮机额定出力附近 , 其效率最高 , 对于不同形式的机组不同 , 例如叶片设置、进口形式等等 , 一般情况下 , 其额定效率也可以控制在90%以上;水头损失和抽水过程类似 , 但是一般也不太大 , 也就是发电过程中 , 将转化效率控制在90%也是可以做到的 。
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