从世界上第一个三峡工程到目前正在建设的白鹤滩水电站，中国有11个超级水电站。可以说，中国人对水电站非常熟悉。但是，你听说过抽水蓄能电站吗？

　　河北省承德市丰宁满族自治县有这样一个“特殊”水电站，分两期开发建设，总装机容量达3600兆瓦，预计2021年竣工，建成后，将成为世界上最大的装机容量抽水蓄能电站。

　　那么，抽水蓄能电站和普通水电站有什么区别呢？它的核心技术是什么？为什么要在京津冀地区建一个抽水蓄电站？让我们一一回答。

(一)没有天然水源也可以建水电站？抽水蓄能电站真的可以吗？

　　众所周知，一般水电站只有一个水库，蓄水是通过上游河流、湖泊或降雨完成的。当需要发电时，开门释放水，将蓄水的重力势能转化为流水的动能。巨大的水流促进水轮机的旋转，从而推动发电机的旋转和发电。整个过程只能由人力控制。可以说，水电站严重依赖自然条件，对水文等生态环境的影响巨大而深远。

　　从某种意义上说，抽水蓄能电站是人为干预的“升级版”水电站。建设抽水蓄能电站不需要完全依赖天然河流和湖泊。理想情况下，只要两者势能差，就可以直接在无水源处挖两个水库，然后向上下水库灌溉。

　　然而，这种成本是极其巨大的，因此抽水蓄能电站通常借助现有水电站水库和天然水库盆实现上下水库的供水。

　　抽蓄电站的工作原理非常简单。首先，将上下水库灌入水中，然后利用闸门和抽水泵“移动”水，利用重力势能发电。具体来说，在用电低谷期，比如深夜和上下班通勤，下水库的水是通过水泵抽水搬到上水库储存的。因此，上水库实际上是一个以势能形式储存能量的“大电池”。在用电高峰期，如工作时间和节假日，打开水库闸门放水，然后原理与水电站相同。冲洗后的水驱动水轮机旋转，驱动发电机发电。

(二)静态变频器中国已掌握抽水蓄能电站的核心技术

　　任何装置都有其核心装置和技术，抽水蓄能发电站也不例外。它的“心脏”是变频启动装置，也被称为静态变频器（Static Frequency Convertor，SFC）。

　　抽水蓄能机组发电时，与一般水力发电机组无异，而SFC在抽水时起作用。在抽水蓄能机组进入抽水工作模式之前，需要将机组并入电网，相当于连接“水泵”。如果这个“大泵”直接连接到电网上，会对电网产生很大的影响，造成频率冲击、电压不稳定等危害。

　　为了使机组无冲击接入电网，在接入电网之前，需要将机组从静态拖动到同步速度，以消除冲击的危害。完成这个过程的关键是SFC，可以说是抽水蓄能电站的核心。

　　通过交流-直流-交流变换，SFC可以通过不同频率的电流将机组逐渐加速到所需的速度，从而连接到电网。

　　“十二五”期间，我国首套具有完全自主知识产权的大型抽水蓄能电站SFC设备成功开发。该设备于2014年4月在响水涧抽水蓄能电站正式投入运行，已稳定运行多年，完全取代了进口SFC设备，成为抽水蓄能电站的首选启动设备。

(三)美丽的天然大库盆下“隐藏玄机”，原来的水电站可以建在这里

　　丰宁抽水蓄能电站枢纽工程由上水库、下水库、水道系统、电站地下厂房、地面开关站组成。细心的朋友可能会发现，上面的构思图中没有沿山修建的大型科幻管道，也没有发电站常见的高压输电塔、变压器等设备。发生了什么事？

　　原来，抽水蓄能电站的主流建设方案是在山区隐藏输水管道和巨大的发电系统，不仅充分利用了山区环境，减少了自然条件对设备的不利影响，最重要的是保护地表环境，最大限度地减少了对当地自然环境的影响，真正实现了人与自然的和谐发展。

　　丰宁抽水蓄能电站上水库位于永利村上游左岸灰窑沟顶部，是一个优秀的天然大型仓库盆。仓库是一个平坦的山谷，周围的山峰很厚，自然封闭，仓库条件非常优越，是一个优秀的天赐水库。

　　坝址以上控制流域面积4.4平方公里，总库容4882万立方米，淹没区无居民和耕地。因此，征地范围小，对当地人民和生态环境影响小，周边地区不涉及景区和自然保护区。

　　下水库采用滦河干流上已建成的丰宁水电站水库，库容充足，取水方便。其正常蓄水位1061米，总库容6583万立方米，完全能满足下水库建设的需要。

(4)丰宁抽水蓄能电站:一次性解决京津唐用电三大问题

　　说到丰宁抽水蓄能电站的作用，我们不得不提到京津唐。丰宁抽水蓄能电站的建成可以有效解决京津唐电力供应的三个问题，维护电网的供应和安全，可以说是京津唐的“大背景”。

第一个大问题:调峰容量不足。

　　随着京津唐经济建设的不断发展和产业结构的不断调整，居民生活用电和商业用电增长巨大，供电负荷的快速增长使电力峰谷差越来越大。京津唐电网的供需矛盾逐渐从“缺电”转变为“缺峰容量”。

　　峰值调整容量不足可以理解为“减震”能力低。一旦停电，供电无法及时恢复。京津唐电网以火力发电为主，电网电源单一，电源结构不合理，直接导致峰值调整容量不足。

　　因此，建设规模大、调节性能好、运行灵活的调峰电源已成为当务之急。

　　丰宁抽水蓄能电站建设恰逢其时。具有周调节能力和灵活调峰能力，可以更好地解决未来20年京津唐电网调峰能力不足的问题。

第二大问题：绿色电源不足。

　　北京奥运会的成功对京津唐地区的环境保护和供电质量提出了更高的要求，火电的发展将受到更多的限制，这对过度依赖火电的京津唐电网来说是一个“巨大的压力”。

　　河北丰宁抽水蓄能电站可以作为“环保、绿色、和谐发展”的旗帜。

经过丰宁的京津冀“七环”

第三个问题：确保峰值调整电源的经济性。

　　还要有机动能力，环保绿色，还要少花钱，能做到吗？

　　京津唐地区缺乏水力资源，缺乏网络峰值调整手段。然而，京津唐地区的储能资源丰富，有利于大型抽水蓄能电站的开发和建设。河北丰宁抽水蓄能电站地形、地质、水源等自然条件优越，单位容量项目投资低，技术经济指标优良，周调节性能。它是中国罕见的抽水蓄能站。

　　总的来说，河北丰宁抽水蓄能电站是由劳动者建造的，也是“物有所值”，突然解决了京津唐电网发展的三大问题，确保了未来20年京津唐经济发展所需的电力。

结语

　　抽水蓄能电站相当于一个“蓄电池”。用电低的时候，将下水库的水抽到上水库储存，然后在用电高峰的时候，将上水库高水位的势能转化为动能，带动发电机组发电，将低水位的蓄电转化为急需的尖峰需电，实现能源的高效灵活利用。

　　目前，我国抽水蓄能电站在装机容量方面处于世界领先地位。经过工程师十多年的努力，其核心装置静态变频器也实现了本地化。丰宁抽水蓄能电站建成后，将有效解决京津唐供电调峰容量不足、绿色能源不足、调峰电源经济性三大问题，有利于维护电网安全稳定。

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