跨过700米台阶：中国抽水蓄能电站高质量发展

抽水蓄能电站的水头，是指电站上水库与下水库之间的水位差，是决定电站能量转换效率和机组选型的关键参数。通常情况下，水头越高，转化为电能的机械能就越多，发电效率也就越高。

随着抽水蓄能技术水平的不断发展，我国高水头、大容量电站的数量越来越多。

据CPEM统计，目前国内700米级水头抽水蓄能电站项目有：

我国首座700米级水头抽水蓄能电站，是吉林敦化抽水蓄能电站，该电站的投产发电标志着我国首次实现了700米级超高水头、高转速、大容量抽水蓄能机组的完全自主研发、设计、制造和投运。

浙江省台州市天台抽水蓄能电站，额定水头724米，为全球水头最高。单级引水斜井长度达到483米，为国内最长，刷新多项世界和国内工程纪录。

1、相较于低水头电站，高水头抽水蓄能电站能够利用更高的水头落差进行发电，从而提高发电效率。

2、在某些地区，由于地质构造和水文条件的特殊性，只能建设高水头抽水蓄能电站。

3、虽然高水头抽水蓄能电站的设备和技术可能更复杂，但由于单位千瓦造价的降低，整体上可能具有更好的经济性。对于同样的装机容量，水头越高，发电流量越小，上、下库的库容也越小。这不仅可以缩小输水管道的直径，还可以减小厂房尺寸和机组尺寸，从而降低工程造价。

高水头电站虽能效突出，但需权衡技术难度与经济性。过高的水头也可能带来一系列问题，如设备复杂性增加、维护成本上升等：

1、设备要求与制造难度加大

高水头意味着抽水蓄能电站的水轮机、发电机等关键设备需要承受更大的水压和机械应力，这对设备的制造精度、材料选择和耐久性提出了更高要求。

2、机组稳定性要求更高

高水头条件下，水流在管道和水轮机中的流速会更快，这可能导致水流的不稳定性增加，影响机组的稳定运行。

为了确保机组的稳定运行，需要对水流进行精确的控制和调节，这增加了电站的技术复杂性和运行成本。

3、复杂的地质条件

高水头意味着斜井长度增加，而长斜井往往穿越复杂的地质条件，如断层、裂隙、软弱夹层等。这些不良地质条件可能对斜井的稳定性造成威胁，增加施工难度和风险，传统的施工方法可能无法适用。

4、施工难度加大

长斜井意味着钻孔深度加大，孔斜与方位角控制难度也随之提高。以天台抽水蓄能电站为例，该电站引水斜井长度达到483.4米，刷新了国内单级斜井长度的纪录。在如此长的斜井中，如何确保钻孔的精度和稳定性是一个巨大的挑战。在开挖过程中，需要采用定向钻、反井钻机或TBM等高效开挖设备，并配备专业的测斜纠偏技术。

图：浙江天台抽水蓄能电站三维透视图

5、高强水压

在高水头条件下，引水系统需要承受极大的水压。在长龙山抽水蓄能电站中，为扛住超强水压，引水系统下半段“披”了一身“铠甲”——洞内采用压力钢管衬砌，最大管径5米。斜井长达415米，倾角58度，而钢管安装管节最大重量达28吨，等同于14辆20尺集装箱的重量。这相当于在一段长陡坡上溜放、焊接巨型重量级钢材，施工难度前所未有。（素材来源：中国三峡集团）

随着市场需求的不断增加、技术进步的持续推动、政策支持和发展规划的落实以及经济效益和社会效益的显著提升，高水头抽水蓄能电站呈现出积极向好的态势。

西南：

随着西南地区经济的快速发展和新能源的大规模接入，电网对抽水蓄能电站的需求持续增长。

依托金沙江、大渡河、雅砻江、澜沧江等主要流域，一批水风光储一体化清洁能源基地正在加速建设中。

以雅砻江流域基地为例，该基地规划建设8座大型抽水蓄能电站。道孚抽水蓄能电站就是雅砻江流域水风光一体化基地的标志性项目。该电站具有超高水头、高海拔高寒、高地震烈度、机组高转速和大容量等特点，最大水头760.7米，仅次于在建的天台抽蓄电站，为国内第二高。

图：道孚抽水蓄能电站效果图

西北：

根据《抽水蓄能中长期发展规划（2021-2035年）》，为服务新能源大规模发展和电力外送需要，我国抽水蓄能电站将重点围绕新能源基地及负荷中心合理布局，重点布局在“三北”地区。

西北地区抽水蓄能电站通常位于高海拔地区，为了提高发电效率和储能能力，西北地区抽水蓄能电站通常采用高水头设计和大容量机组。