抽水蓄能電站，電網的“巨型充電寶”到底是如何工作的？

有多少人聽過抽水蓄能電站的 就是在山上建個上水庫 山腳再建個下水庫 用電低谷的時候 把水抽到山上存起來 用電高峯時再放水發電 要知道風力發電 在風力較小或無風時 無法滿足用電需求 因此需要一種大規模的儲能裝置 來平滑這種波動 抽水蓄能電站 正是目前技術最成熟 容量最大的儲能選擇之一 風大的時候 用多餘的電把水抽到山上 電就變成了水的勢能 沒風了電力不夠了 就把山上水庫的水放下來 推動水輪發電機發電 補上缺口形成循環 那這種電站是怎麼建起來的 選址是第一步 上庫得找那種 口袋狀的地形適合蓄水 下庫要麼用現成的河谷 要麼新建一座大壩 抽水蓄能電站的核心部分 都是建在很深的地下的 所以要先挖通往地下電站的隧道 工程師們通過爆破 在山體內挖出 數公里長的隧道網絡 這些隧道分爲 母線隧道和進出隧道 母線隧道主要用來通風 裝排水管 還有鋪設各種電纜 進出隧道則是 各種機械設備 電站設備 進出地下電站的主要通道 挖隧道的同時 還得同步修建水流通道 一條是從上水庫 引水的引水隧道 一條是把發完電的水 排出去的圍水隧道 隧道挖通後 就要在山肚子裏 挖出一個足球場大小的 巨大空腔 作爲地下電站廠房 緊接着修建垂直的水壓豎井 和水平的水壓平洞 豎井靠巨大落差 形成高壓水流 平洞則負責 將高壓水穩送到基阻 兩者都要用特殊混凝土 加固抵禦水流衝擊 地下施工的同時 上下水庫的大壩 也在同步建設 先挖大壩的地基 把地基夯實 築牢 然後用建設過程中 挖出來的岩石和混凝土 來澆築大壩 如果下庫用的是新建大壩 還得在大壩 和水接觸的上游一側 做防滲牆處理 防止漏水 大壩建好之後 需要在上庫建造取水口 下庫建造出水口 方便水流進出 再經過約一年的蓄水 才能具備發電條件 等所有建設工作都完成 就到了最關鍵的環節 發電 上庫的水仙晶 緩破引水隧道平穩 流至豎井 幾百米高的豎井 能形成巨大水壓 讓水流飛速清瀉 在輸水道和水壓豎井之間 還設有條壓井 它的作用就是 在水壓急劇變化的時候 吸收衝擊 保護管道 高壓水流經平洞 通過數米寬的進水閥 注入窩殼狀的管道 窩殼入口寬 出口窄 能保證水流勻速 衝擊水輪機 水輪機的周圍 還有一圈導液 通過調節進入水輪機的水量 來控制發電機的出力 同時它還能防止高壓水 突然湧進水輪機 最大限度保護設備 避免損壞 所以啓動的時候 導液會慢慢打開 讓水流平穩地流入水輪機 帶動水輪機旋轉 水輪機通過 軸與發電機連接 水輪機轉起來 就會帶動發電機旋轉 從而產生電力 水流通過水輪機後 會進入尾水管排出 尾水管是逐漸擴大的形狀 因爲離開水輪機的水 還帶有很快的動能 尾水管通過擴大截面 讓水流速度慢慢減慢 同時降低出口的壓力 減少能量浪費 最後水流沿着尾水隧道 流回下庫 完成一次放電過程 與常規水電站不同 抽水蓄能電站的發電機 有兩種作用 當水從上庫流向下庫時 它就是發電機生產電力 當需要把下庫的水抽回上庫 它就變成了電動機 起到水泵的作用 把水抽上去 抽水用的都是 電網裏多餘的電力 所以實際上並沒有 額外的電力成本 抽水蓄能電站的優點之一 是速度快 幾分鐘內就能滿負荷運轉 快速補充電力 而火電廠 核電廠 啓動一次需要好幾個小時 一座普通的抽水蓄能電站 能產生大約1000兆瓦的電力 裝機容量差不多 相當於一座核電站 但是核電站 需要24小時不間斷髮電 而抽水蓄能電站 卻能靈活配合電網需求 每天運行4至8小時 早期的抽水蓄能電站 是爲了解決 夜間電力過剩的問題 但現在主要是在 電力過剩的時候 消耗多餘的電力 穩定整個電力系統