抽水蓄能电站机组保护国产化改造

黑麋峰抽水蓄能机组国产化与水力优化总结回顾黑麋峰抽水蓄能机组国产化与水力优化总结回顾近年来，随着我国经济的飞速发展和能源需求的不断增长，水电产业扮演着至关重要的角色。

黑麋峰地下水电站的建设与投产，标志着我国抽水蓄能技术的进一步发展与成熟。

本文将综述黑麋峰抽水蓄能机组的国产化与水力优化过程，并从技术和环境角度进行回顾与总结。

一、国产化的成果黑麋峰抽水蓄能机组自2013年开始建设，历时数年，于2018年全面投入运营。

其建设和投产过程中，充分发挥了我国工程技术人员的智慧和勇气，使得原本依赖进口的关键技术得以突破。

在单位功率装机投资方面，与进口设备相比节省了约30%的资金，使得抽水蓄能技术在我国的推广和应用成为可能。

国产化的成功主要得益于两个方面的创新：一是对机组自身结构和设计的全面改进，二是对关键设备的国产化替代。

在机组结构和设计方面，工程师们通过大量实验和模拟计算，充分考虑山区复杂地质环境，对设备结构进行了全面优化，使其在复杂地形和多变水位条件下的性能更加稳定可靠。

在关键设备国产化方面，通过与国内企业进行技术合作和创新，突破了进口设备的垄断，使得我国拥有了自主可控的抽水蓄能核心技术。

二、水力优化的效果黑麋峰抽水蓄能机组的水力优化工作以提高机组的性能和效率为目标，主要分为流量调控和能效提升两个方面。

在流量调控方面，工程师们设计了一套先进的自动调度系统，通过对库区水位的实时监测和分析，精确控制进、出水口的开度和调节。

这样一来，机组的出力可以根据电网需求实时调控，有效解决了传统蓄能机组在调度灵活性上的瓶颈。

同时，优化后的调度系统能够准确预测更长时段内的水能消耗和补充，合理安排机组运行时间和出力，最大限度地满足电网负荷需求。

能效提升主要通过技术创新和设备更新来实现。

工程师们对机组的水轮机、除骨（石）装置、泵和发电机进行了全面改进。

特别是在水轮机设计方面，采用了先进的涡轮设计理论和流场模拟软件，使得机组的转速和效率都得到了大幅提升。

抽水蓄能电站施工中的环境保护与生态恢复抽水蓄能电站是一种使用水力能转化为电能的装置，它通过将水从低位水库泵送至高位水库，在需求高峰期释放水流以缓解电网压力。

然而，在抽水蓄能电站的建设和运营过程中，存在一些环境保护和生态恢复的问题。

本文将就这些问题展开讨论，提出相应的解决方案。

一、水体环境保护在抽水蓄能电站的建设过程中，水体环境的保护至关重要。

一方面，在水库兴建期间，会对周边水域生态系统造成影响。

另一方面，在运营过程中，抽水和发电会对水体的水质产生一定的影响。

为了解决这些问题，施工方需要采取一系列的环境保护措施。

首先，在水库兴建期间，需要完善的水土保持措施，如搭建固定式或可移动式的挡板，避免泥沙流失到水域中。

其次，需要建立水域监测体系，及时发现水质异常情况并采取相应的修复措施。

此外，为了减少对水体生态系统的影响，应该在抽水和发电过程中合理控制水质的变化。

二、植被恢复与生态保护抽水蓄能电站建设往往涉及大面积土地开垦，这对地表植被和生态系统可能产生一定的破坏。

因此，在施工结束后，进行植被恢复和生态保护显得尤为重要。

在施工过程中，应该坚持生态优先原则，尽量保留原有的植被，并在兴建期间保护其生长环境。

在施工结束后，应进行植被恢复工作，如进行人工造林或种植草坪，以保持土壤稳定和风化控制。

此外，应适度增加绿化覆盖率，安排合理的植物种类，为生态系统中的动植物提供良好的栖息环境。

三、生物多样性保护抽水蓄能电站的建设和运营可能对当地的生物多样性产生一定的影响。

水库的兴建和水位的变化会影响到鱼类及其它水生生物的繁殖和迁徙。

因此，需采取相应的措施来保护当地的生物多样性。

为了保护水生生物，可以在施工期间采取鱼类迁移措施，将鱼类转移至其他适宜的水域，避免其被困在施工区域。

同时，在运营期间，可以设置鱼类通过设施，提供良好的鱼类迁行环境。

此外，需要进行定期生物调查，了解当地生物多样性状况，及时发现问题并采取相应的保护措施。

四、废弃物处理抽水蓄能电站的建设过程中会产生大量的废弃物，如渣土、石渣和建筑垃圾等。

我国抽水蓄能电站的现状和展望赵士和中国水电工程顾问集团公司从抽水蓄能电站诞生和发展的历史来看，它是所在地区经济和电力系统发展到一定程度的产物，世界各国是这样，我国也是这样。

上个世纪90年代以前，我国已建成岗南（2×11MW）、密云（2×13MW）、潘家口（3×90MW）和台湾明湖（4×250MW）抽水蓄能电站，进入90年代以来，相继建成广州（8×300MW）、十三陵（4×200MW）、天荒坪（6×300MW）和台湾明潭（6×267MW）四座大型抽水蓄能电站以及溪口（2×40MW）、响洪甸（2×40MW）、羊湖（4×22.5MW）、天堂（2×35MW）和沙河（2×50MW）等中型抽水蓄能电站。

抽水蓄能电站因为能够顶尖峰，填低谷，并有调频、调相、旋转备用、紧急事故备用和黑起动等功能，尤其是它具有负荷跟踪速度快的特点，故一经投入使用，就会对改善电网的经济性和稳定性起了很大作用，显示出其在现代电网中不可替代的位置。

目前抽水蓄能电站的发展势头，正由沿海向内地，东部往中、西部地区逐步扩展，在各地都有一批抽水蓄能电站正在兴建中，如浙江桐柏（4×300MW）、江苏宜兴（4×250MW）、山东泰安（4×250MW）、安徽琅琊山（4×150MW）、河北张河湾（4×250MW）、吉林白山（2×150MW）、河南宝泉（4×300MW）和回龙(2×60MW)、以及山西西龙池（4×300MW）等。

湖北白莲河（4×300MW）和广东惠州（8×300MW）抽水蓄能电站项目建议书已获批准。

许多抽水蓄能电站正在开展预可行性研究或可行性研究工作，如浙江的天荒坪二期（2100MW）、乌龙山（2400MW）和仙居（1500MW），江苏溧阳（1500MW）和无锡马山（700MW），山东文登（1800MW）、河北丰宁（3600MW）、辽宁蒲石河(1200MW)、湖南黑麇峰（1200MW）、重庆盘龙（1200MW）、四川木格措（210MW）、福建仙游（1200MW）和广东深圳（2400MW）等。

我国抽水蓄能电站发展现状与前景分析摘要：抽水蓄能电站也就是应用电力负荷低谷时的电能抽水到上水库，在电力负荷高峰阶段放水到下水库发电的水电站，当前已经在国内广泛应用。

文章中首先对国内抽水蓄能电站当前发展情况进行了阐述，并提出当前发展过程中所存在着的几点问题，后结合当前国内外发展经验分析了我国抽水蓄能电站的发展前景，包括电源结构方面、服务质量方面、未来需求方面、有序规划建设方面等。

经由全文分析与阐述旨在为进一步推动抽水蓄能电站在我国的发展提供相关建议。

关键词：抽水蓄能电站；发展现状；前景前言电力供应是现代人类社会发展的基础需求，随着人们生活水平的不断提升，对于电力资源的需求在不断上涨，且对于供电服务质量的要求也越来越高。

为确保电网的安全稳定运行，抽水蓄能电站作为可调节性且安全较高的特殊电站，逐渐成为保障我国电网的重要举措。

虽然抽水蓄能电站自身具有着众多的优势，但毕竞在我国发展的时间较短，为此，有必要针对其应用问题展开更为深人的研究，促使其经济效益与社会效益能够发挥到最大化。

国家能源局在《抽水蓄能中长期发展规划（2021—2035年）》中指出，“十四五”期间要开工建设1.8亿千瓦的抽水蓄能电站，到2025年投产抽水蓄能电站总规模达到6200万千瓦；“十五五”要开工建设8000万千瓦的抽水蓄能电站，到2030年投产抽水蓄能电站总规模达到2亿千瓦；“十六五”要开工建设4000万千瓦的抽水蓄能电站，到2035年投产抽水蓄能电站总规模达到3亿千瓦。

1抽水蓄能电站1.1抽水蓄能电站工作原理抽水蓄能电站不同于一般的水力发电站。

一般的水力发电站是只安装发电机组，将高水位的水一次使用后弃之东流。

抽水蓄能电站安装有抽水一发电两用机组，既能抽水，又能发电。

在白天和后半夜，水库放水，高水位的水通过两用机组，此时两用机组作为发电机，将高水位的水的机械能转化为电能，向电网输送,解决用电高峰时电力不足；到后半夜，电网处于低谷，电网中不能储存电能，这时将两用机组作为抽水机（利用机组可反向旋转），利用电网中多余的电能将低水位的水抽向高水位的水库中，这样在用电低谷时把电网中多余的电能转化为水的机械能储存在水库中，到用电高峰水库放水，又将水的机械能通过发电机转化为电能，向电网输送。

关于抽水蓄能电站的若干问题一、电力系统基本概念1-1 什么是电力系统负荷电力系统用电负荷是电力系统中某一时刻所有各种用电设备，如电动机、电热、照明等消耗电力的总和。

电力系统的用电负荷加上网络中消耗的功率称为供电负荷，再加上各发电厂厂用功率总称为电力系统的发电负荷。

电力负荷是电力系统规划、设计、运行和调度的主要依据，因此，系统负荷数据资料的搜集、积累、分析和预测工作很重要。

1-2 什么是基荷、腰荷、峰荷和峰谷差基荷是日负荷曲线图(见图1最小负荷以下的部分。

承担基荷的发电机组可以连续运行。

腰荷是在日负荷曲线图平均负荷和最小负荷之间的部分，它在一天内是有间断的，承担腰荷的机组一般需要间歇运行，如图1所示。

峰荷是日负荷曲线图平均负荷以上的部分，一般电网在一天内有2个或3个尖峰负荷，如图1所示。

承担峰荷的机组需要具有起停方便、能快速带上或卸掉负荷的能力。

峰谷差是日负荷图上负荷最高点和最低点的差值，近代电力系统呈现峰谷差愈来愈大的特征。

图1 电力系统日负荷图1-3 什么是日负荷率、平均负荷率、最小负荷率日负荷率是一天内的平均负荷与最高负荷的比率，也就是平均负荷率。

对于同样的用电量，如果日负荷率高，则所需投入远行的机组容量比较小；最高负荷与最低负荷的差额(峰谷差必然小，多数机组可接近额定容量运行，因而可提高运行的经济性。

最小负荷率是一天内最小负荷与最大负荷的比率。

如最小负荷率的数值低，则表示电力系统的高低负荷之间差别大，也就是峰谷差大。

采用抽水蓄能这种方式来储备电网负荷低谷时的电能，到负荷高峰时发电，是一种提高电力系统运行经济性的好措施。

1-11 什么是必需容量在电源规划中，水电站的装机容量由必需容量和重复容量两大部分组成。

必须容量是维持电力系统正常供电所必需的容量，由工作容量和备用容量(负荷备用容量、事故备用容量和检修备用容量所构成。

水电站的工作容量是指担任电力系统正常负荷的容量，亦即水电站按水库调节后的水流出力运行时对电力系统所能提供的发电容量，其值与水电站日平均出力、所在电力系统日负荷特性和它在电力系统日负荷图的工作位置有关，故在年电力平衡图(表上各月均不相同。

6第43卷 第12期2020年12月Vol.43 No.12Dec.2020水 电 站 机 电 技 术Mechanical & Electrical Technique of Hydropower Station1 引言张河湾电站原计算机监控系统随主机机电设备采购，由法国阿尔斯通供货，采用ALSTOM ALSPA P320产品。

下位机共设置10套现地控制单元（LCU），分别为4台机组LCU，1套公用LCU,1套SFC及开关站LCU，１套上库LCU、１套下库LCU、1套模拟屏、1套35 kV LCU。

张河湾电站用3年时间逐步完成国内抽水蓄能电站监控系统首次全面国产化升级改造，2018~2020年张河湾公司将原阿尔斯通 P320软件改造为国产监控系统软件，将4台机组、开关站、公用系统、上下库等10套下位机现地控制单元PLC 由原阿尔斯通C80-75 系列改造为国产系列PLC，改造后的监控系统性能更加强大，功能更加完善，人机界面更加友好，编程更加简单，运行更加稳定，维护更加便捷。

张河湾公司此次监控系统改造难度大、工期长，监控系统改造过程中创新性利用OPC网络协议实现了国产监控系统上位机软件和PLC与原阿尔斯通PLC之间的通信，实现了新老系统之间无扰切换。

改造过渡期间未影响机组正常稳定运行，可为其他抽蓄电站监控系统国产化改造提供借鉴。

2 实施背景张河湾监控系统自投产至今已有近10年时间，监控系统在软硬件平台的可靠性、售后服务的及时性，监控系统功能的扩充性，电站生产数据的分析挖掘等方面存在问题，主要设备故障率逐渐增高，原有监控厂商被GE收购，SUN工作站、C80-75 PLC、同期等设备均已经停产，导致其监控系统产品无法保障连续性的售后服务和技术支持，系统的软硬件均已不能进行进一步的维护和更新，监控系统的不稳定隐患已经严重威胁了电站的安全稳定运行，已经不能满足电站日益提高的运行管理的要求，并对电站的生产运行产生严重影响。

沙河抽水蓄能电站非电气量保护的优化
司红建;段德荣;魏力
【期刊名称】《水力发电》
【年(卷),期】2007(033)009
【摘要】针对沙河抽水蓄能电站非电气量保护存在的误动率高问题,对机组非电气量保护配置、运行情况、动作情况进行专项研究,提出非电气量保护防误动优化方案.经过保护优化,有效地减少了机组非计划停运,提高了机组运行可靠性.
【总页数】3页(P76-77,79)
【作者】司红建;段德荣;魏力
【作者单位】江苏沙河抽水蓄能发电有限公司,江苏,溧阳,213333;江苏沙河抽水蓄能发电有限公司,江苏,溧阳,213333;江苏沙河抽水蓄能发电有限公司,江苏,溧
阳,213333
【正文语种】中文
【中图分类】TM77(253)
【相关文献】
1.沙河抽水蓄能电站机组振摆监测保护系统国产化改进及应用 [J], 杨海学;钟守平;陈佳胜
2.抽水蓄能机组非电气量保护控制逻辑优化 [J], 杨洪涛;周建中;胡肇伟
3.天广直流换流变压器非电气量保护缺陷分析及改进建议 [J], 褚海洋;程果
4.电力变压器非电气量保护和中性点间隙保护的分析与探讨 [J], 崔吉峰
5.天广直流换流变压器非电气量保护缺陷分析及改进建议 [J], 褚海洋;程果
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抽水蓄能电站施工的生态环境修复与保护措施抽水蓄能电站作为一种重要的调节电力供应、平衡电网负荷的设施，在现代能源系统中占有重要地位。

尽管其为可再生能源提供了重要支持，施工过程中对生态环境的影响却不容忽视。

因此，实施有效的生态环境修复与保护措施是十分必要的。

施工前的环境评估施工开始前，进行全面的环境影响评估是首要步骤。

通过对施工区域生态环境进行详细调查，评估可能对水土、生物多样性及当地居民生活产生的影响。

这一过程需要充分考虑到水源、植物、动物栖息地以及潜在的文化遗产，确保在施工方案中增加生态保护的措施。

在评估过程中，可以借助地理信息系统（GIS）及遥感技术进行数据收集与分析。

对生态环境的敏感区域要特别关注，确保施工方案在这些区域能够采取有效的保护措施。

施工过程中的生态管理在施工过程中，要实施严格的生态管理方案，确保施工对周围环境的影响降至最低。

例如，施工现场需设置隔离带，减少扬尘和噪音对周围生态的影响。

这种方法能有效保护周边的植物和动物，降低生态破坏的可能性。

合理控制施工时间也相当重要。

在生态敏感期（如动物繁殖季节或植被生长季节）限制施工，是保护环境的有效策略。

采用生态友好的施工材料和技术，可降低对环境的负面影响。

例如，选择可降解材料来替代传统建筑材料，有助于减少施工过程中的污染。

水土保持措施水土保持是施工项目中的重要一环，尤其是在有山坡或水流的地方。

通过种植防护林、设置沉砂池和使用覆盖物等手段，可以有效防止水土流失。

在施工现场，稳定土壤结构以及保持原有植被，将有助于恢复生态。

在一些关键的河流和小溪周边，设置水土保持设施，降低施工造成的土壤侵蚀，确保水质不受到污染。

对于施工过程中可能出现的水体污染，及时采取应急措施也是必要的，如确保废水经过处理后再排放，避免对生态系统造成进一步的伤害。

生物多样性的保护在施工区域，保护生物多样性是一个长期任务。

对当地的动植物进行全面调查，评估施工对其栖息地及生态链的影响，并制定针对性的保护措施至关重要。

0　引言党的二十大报告提到“积极稳妥推进碳达峰、碳中和”。

在党中央、国务院的坚强领导下，抽水蓄能行业深入贯彻党的二十大精神，锚定“碳达峰、碳中和”目标，围绕构建新型能源体系建设，推动中国抽水蓄能事业实现新突破[1]。

抽水蓄能是目前技术最成熟、经济指标最优、能量规模最大的电力系统装置。

具有调峰、调频、调相、储能、系统备用、黑启动等六大基础功能[2]，担负着确保电力系统安全可靠运行、统筹电网安全发展、提升新能源消纳水平和改善系统各环节性能等作用[3]。

抽水蓄能是大电网安全稳定运行、新能源和可再生能源大规模接入电网的重要保障，是智能电网不可或缺的组成部分。

“双碳”目标方案的提出，抽水蓄能愈加彰显其系统性、共享性等特点，已然成为构建新型电力系统的决定性因素和不可或缺的组成部分[4]。

“十二五”期间，机组及其附属设备（发电电动机，水泵水轮机，调速器系统，励磁装置，进水阀）[5]，主要辅助设备（主变压器，GIS设备，高压电缆，发电机断路器，监控系统，继电保护系统，静止变频启动装置SFC）[6]等在关键领域取得重大技术突破并成功完成示范应用，打破了国外企业技术封锁和产品垄断格局，实现了机组成套设备的国产化设计制造[7，8]。

“十三五”期间，围绕抽水蓄能电站智能化、抽水蓄能机组的灵活控制[9]、电站安全与控制、网源协调、先进施工装备及新材料应用等重点方向，稳步推动抽水蓄能技术提升和快速发展，着重推进高水头抽水蓄能机组[10]、变速抽水蓄能[11]、智能抽水蓄能电站[12]、抽水蓄能服务能源互联网[13]、全断面岩石隧道掘进机施工[14]等关键技术研究及示范应用。

随着抽水蓄能工程建设技术不断突破，我国抽水蓄能技术也形成了一系列新的成果。

本文首先将回顾总结我国抽水蓄能电站自20世纪90年代至今的发展进程，重点介绍新形势下抽水蓄能电站的技术新突破，并针对未来的发展进行展望。

1　我国抽水蓄能电站的发展进程1.1　递进发展期（20世纪70年代至90年代末）改革开放后，在严重缺电的形势下，各地加快了电源建设，为解决京津唐电网的调峰问题，国家开始建设潘家口大型混合式抽水蓄能电站。

大型抽水蓄能机组国产化研制 型 蓄 国产 研制内 容一、抽水蓄能机组技术引进与消化 抽水蓄能机组技术引进与消化 二、国产化的 二、国产化的响水涧抽水蓄能机组 二 国产化的响水涧抽水蓄能机组 三、下 步国产化研制的走向 三 下一步国产化研制的走向抽水蓄能机组国产化大致分为三个阶段：根据国家发改委统一战略部署。

第一阶段，从2003年 第一阶段，从2003年4月开始，以宝泉、惠州和白莲河抽水蓄能电站为 依托工程，外方主包、中方（指哈电和东电）分包、外方向中方进 行技术转让。

行技术转让 第二阶段，从2005年 第二阶段，从2005年5月开始，以蒲石河、呼和浩特和黒糜峰抽水蓄能 电站为后续依托项目，中方主包、外方分包、外方提供技术支持。

电站为后续依托项目 中方主包 外方分包 外方提供技术支持 第三阶段，从2007年开始，以安徽响水涧、广东清远和福建仙游抽水蓄 第三阶段，从2007年开始，以安徽响水涧、广东清远和福建仙游抽水蓄 能电站为试点项目，总结并实践已经引进的先进技术，自主设计、 能电站为试点项目 总结并实践已经引进的先进技术 自主设计 自主制造，实现抽水蓄能电站机组设备制造的国产化。

一、抽水蓄能机组技术引进与消化技术引进宝泉、惠州、白莲河16台300MW抽水蓄能机组项目的技术转 让工作从2005年2月正式开始执行。

让工作从2005年2月正式开始执行 水泵水轮机技术转让的内容共8大项，40个子项 发电电动机技术转让的内容共7大项，39个子项 发电电动机技术转让的内容共7大项 39个子项 联合设计与分包制造培训内容水泵水轮机15项发电电动 机13项。

内容涵盖了机组机械设计、制造工艺、质量控 机 项 内容涵盖了机组机械设计 制造 艺 质量控 制和现场安装调试。

技术引进的消化与吸收水泵水轮机验证研究在技术转让的基础上，通过宝泉电站水轮机数值分析和试验验 在技术转让的基础上 通过宝泉电站水轮机数值分析和试验验 证，充分掌握流体分析计算软件和关键部件的设计与几何参数的选 择与优化方法。

沙河抽水蓄能励磁系统静差及调差率试验分析黄锐【摘要】沙河抽水蓄能机组励磁设备成功进行了国产化改造工作,使用南瑞继保的RCS-9400型励磁调节器.为检验其可靠性,对改造后的励磁系统进行了静差及调差率试验分析.结果:沙河励磁调节器调差极性正确,具备正常调差功能,其调差率和静差率满足规程要求.【期刊名称】《广西水利水电》【年(卷),期】2017(000)006【总页数】4页(P76-79)【关键词】RCS-9400;励磁调节器;静差试验;调差率试验【作者】黄锐【作者单位】江苏沙河抽水蓄能发电有限公司,江苏溧阳 213333【正文语种】中文【中图分类】TV743;TV737随着经济的飞速发展和科技的进步，我国的电力系统已经进入大机组、高电压、大网络的发展阶段。

大容量的电源与网络对于整个系统的稳定性提出了更高的要求。

沙河抽水蓄能电站位于江苏省溧阳市天目湖镇境内，距溧阳市区18 km，距常州103 km。

电站装机容量100 MW，按日调节运行。

其发电机励磁系统采用自并励励磁方式，励磁调节器为南瑞继保公司生产的RCS 9 400型励磁调节器，该调节器采用两路完全相同且独立的自动励磁调节器并联运行，两路通道间能相互自动跟踪，当一路调节器通道出现故障时，能自动无扰切换到另一通道运行，并发出报警。

单路调节器独立运行时，能满足发电机各种工况下正常运行，手动、自动电路能相互自动跟踪，自动回路故障时能自动无扰切换到手动。

本文通过对沙河机组的励磁系统进行调差极性检查、电压静差率和调差率的测定，确认机组调差极性正确，检验发电机负载变化时励磁调节器对机端电压的控制准确度，为电力系统安全稳定运行提供保障。

励磁系统静差和调差率试验的主要目的就是通过现场实测的方法，确认机组调差极性正确，检验发电机负载变化时励磁调节器对机端电压的控制准确度。

该试验和计算应遵从相应的规范规程要求[1-4]。

沙河机组励磁系统形式为自并励励磁方式。

发电机、主变、机组励磁调节器参数见表1。