能量转换特性：了解能量转换的发现与应用

抽水蓄能电站是利用能量转换作用,将低谷电能转换成高峰电能,其本身并不生产电能,只是将电网中的电能在时间上重新分配。正如本章第1.2节所述,它是在电力系统负荷低谷时,利用低谷剩余电能将下水库水抽到上水库,以水的位能形式将其储蓄起来,待到负荷高峰时再将上水库水通过水轮机放入下水库,再将水的位能转换为电能送回电网。完成一次循环,上水库水位由发电最低水位升至正常蓄水位,再由正常蓄水位降至发电最低水位;下水库水位由正常蓄水位降至发电最低水位,再由发电最低水位升至正常蓄水位。循环一次抽水所吸收的电量和发电所发出的电量可分别按下式表示:

式中 EP——抽水电量,kW·h;

ET——发电量,kW·h;

VS——调节水量,m3;

HP——平均抽水扬程,m;

HT——平均发电水头,m;

ηP——水泵工况运行效率;

ηt——发电工况运行效率;

367.2——单位换算系数。

一次循环综合效率可按下式表示:

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抽水蓄能电站的综合效率与水泵水轮机、发电电动机、主变压器及输水系统的运行效率有关,可令

式中　η——综合效率;

ηa、ηb、ηc、ηd——发电工况电站输水系统、水轮机、发电机、

主变压器的运行效率;

ηe、ηf、ηg、ηh——抽水工况电站主变压器、电动机、水泵、输水系统的运行效率。

由于发电工况和抽水工况的输水系统水头损失已在ηa、ηh中考虑,故HT、HP 均为上、下水库水位差的平均值,且HT=HP,故

综合效率构成如图1.11所示。

图1.11　抽水蓄能电站综合效率构成示意图

η1—变压器效率;η2—电动机效率;η3—水泵效率;η4—辅助设备效率;η5—输水管路效率;η6—水轮机效率;η7—发电机效率