具有上、下水库，利用电力系统中多余的电能，把下水库的水抽到上水库内，以位能的形式蓄能，需要时再从上水库放水至下水库进行发电的水电站（参见彩图Ⅵ—33、34）。

Ⅵ—33—2 天荒坪抽水蓄能电站上水库

Ⅵ—33—1 广州抽水蓄能电站上水库

林京摄

Ⅵ—34—1 十三陵抽水蓄能电站上水库

Ⅵ—34—2 十三陵水库

选自《昌平水旱灾害》

在抽水和发电的能量转换过程中（由电能转为水能，再由水能转为电能），输水系统和机电设备都有一定能量损耗。发电所得电能与抽水所用电能之比，是抽水蓄能电站的综合效率，早期在65%左右，近来提高到75%左右。抽水蓄能是利用电力系统低谷负荷时多余的低价电能，换取电力系统中十分需要的高价的峰荷电能，并具有旋转备用、负荷调整、调频、调相、增加电力系统可靠性等动态效益，在水电比重低的电力系统中是经济和必要的。

类型

按水流情况，抽水蓄能电站可分为3类。

纯抽水蓄能电站 上水库没有天然径流来源，发电的水循环使用，抽水与发电的水量相等，仅需补充蒸发和渗漏损失，见图1（a）。电站规模根据上下水库的有效库容、水头、电力系统的调峰需要和能够提供的抽水电量确定。

图1 抽水蓄能电站类型图

（a）纯抽水蓄能电站；（b）混合式抽水蓄能电站；（c）调水式抽水蓄能电站

水库一般为日或周调节。如能利用已建的水库、湖泊为上水库或下水库，可降低工程量及投资。中国1995年投入运行的十三陵抽水蓄能电站的下库是利用已建的十三陵水库。英国的迪诺维克抽水蓄能电站的上下水库都是利用天然湖泊修建的。

混合式抽水蓄能电站

上水库有天然径流来源，既可利用天然径流发电，又可利用由下水库抽蓄的水发电，见图1（b）。上水库一般建在江河上，另建的下水库用于抽水蓄能发电。这种混合式抽水蓄能电站可建在综合利用的水库电站中或常规水电站中。有的混合式抽水蓄能电站，抽水蓄能机组与常规水轮发电机组同装设在一个厂房里，如中国1992年投入运行的潘家口抽水蓄能电站，同一厂房内安装1台常规机组和3台抽水蓄能机组。由于抽水蓄能机组的水轮机吸出高度（H_s）负值比常规机组大，因而厂房布置较为复杂。也有的是常规机组和抽水蓄能机组分别装设在各自的厂房内，如法国的大屋抽水蓄能电站，设2个厂房，在布置上互不影响，但造价要高些。有时在下水库坝下还设一小型水电站。

混合式抽水蓄能电站的特点，是常规机组和抽水蓄能机组互为补偿，运行灵活，以改变由于综合利用各部门用水季节性强而导致不能常年发电的状况，提高电站的保证率，承担电力系统的事故备用。

调水式抽水蓄能电站

从位于一条河流的下水库抽水至上水库，再由上水库向另一条河流的下水库放水发电。这种蓄能电站可将水从一条河流调至另一条河流，它的特点是水泵站与发电站分别布置在两处，见图1（c）所示。

上、下水库

抽水蓄能电站的上水库和下水库，有下列几种情况：①上下水库都利用已有水库。两个水库可在同一条河流上，或在相邻的两条河流上，以取得更大的水头。②上下水库都利用位于不同高程的天然湖泊。③利用已有水库或天然湖泊为上水库，新建下水库。下水库可建在上水库的同一河流下游或相邻河流上，也可以利用废矿井或地下深处开掘地下水库。④利用已有水库、天然湖泊或海洋为下水库，新建上水库。⑤新建上水库和下水库。

调节性能

根据上下水库的有效库容和电力系统的要求，抽水蓄能电站的调节性能可分为：①日调节，运行周期以日为单位。水位在一日内由高水位降至低水位，再回升到高水位。纯抽水蓄能电站大多为日调节水库。②周调节，调节库容比同容量的日调节水库大些，运行周期以周为单位。库水位由周初开始变化，至周末再回升到原水位。库容要满足电站一周之内在电力系统中承担调峰、填谷运行需要的总水量。③季调节，调节周期以季为单位。上下水库所需的库容较大，常为混合式抽水蓄能电站。

图2 抽水蓄能电站在日、周负荷图上的工作情况

（a）在日负荷图上；（b）在周负荷图上

电站的作用

抽水蓄能电站在发电时作为发电厂，在抽水时作为电力用户。它在电力系统中具有如下作用：①调峰填谷。为电力系统提供灵活可靠的峰荷容量，并能吸收电力系统的剩余电量，充填低谷负荷，使同一容量起双倍作用，见图2。②调频。抽水蓄能机组启动、停机快，承卸负荷迅速灵活，适应电力系统负荷急剧增长和下降的变化，易于调整电力系统的周波。③事故备用。一般大中型机组从启动到满负荷只需1～3min；从调相至满负荷只需10 s；从抽水转换为发电需4～5min。在以火电和核电为主的电力系统中，抽水蓄能电站作为事故备用电源，尤为便捷和可靠。④同步调相运行。抽水蓄能电站的电机是同步发电机，可调节无功出力，维持电压稳定。⑤提高大型火电厂和核电站的经济效益。抽水蓄能电站和火电厂及核电站联合运行，可减少火电机组改变出力运行和开停机的次数，使核电站平稳运行，节省燃料，保证火电机组和核电机组的经济寿命及安全运行。

设点条件

抽水蓄能电站和常规水电站在规划、设计和工程布置方面的不同之处为：①电力系统的需要和可能是建设的首要条件。既要看电力系统是否有调峰的需要，又要看电力系统是否有多余的电量可供抽水，并要求距负荷中心近。②库容大小决定抽水蓄能电站的调节性能，是确定电站规模的一个重要条件。③在同样规模的条件下，水头愈高，所需库容愈小、流量愈小，因而水工建筑物、机组、厂房的工程量都相应减小，造价降低。现代兴建的抽水蓄能电站都尽量采用高水头。④上下水库之间的输水道长度（L）愈短，则输水系统工程量和水头（H）损失愈小，通常用L/H之值来衡量，一般经济限度为L/H＜10。⑤上水库防渗特别重要。水库渗漏，不仅损失发电水量，而且浪费抽水电量，影响经济效益。⑥输水系统（上下水库进出口及管道等）要考虑双向流水。⑦水泵和可逆式机组要求吸出高度大。机组安装高程一般低于下水库水位40～50m或更多，建地下厂房较好。

发展简况

抽水蓄能电站自1882年问世以来，发展迅速。到20世纪末，世界上已建、在建的抽水蓄能电站总装机容量达110 GW。中国抽水蓄能电站建设起步于20世纪60年代，90年代建成了世界上规模最大的广州抽水蓄能电站。下表为中国抽水蓄能电站指标。