摘 要：抽水蓄能电站的设计源于常规水电站，也有一些特殊性。本文在总结抽水蓄能电站设计经验的基础上，对比分析了国内外抽水蓄能电站设计的不同之处，简述了抽水蓄能电站 库容的选择、进出水口、岔管、电动机启动方式等方面的主要技术问题，对以后的工程设计 有一定借鉴作用。

抽水蓄能电站的规划设计与常规水电站基本相同，但又有其特殊的技术方面，我国抽水 蓄能电站起步较晚，其设计多采用或借鉴常规电站以及国外抽蓄电站的设计经验和理念。

为了增强新建抽水蓄能电站在电力市场的竞争力，国内外抽水蓄能电站的建设采取了一些应对措施，新建抽水蓄能电站着眼于充分发挥抽水蓄能电站的优势。从规划和设计来说， 除了担负调峰填谷的静态功能外，更致力于发挥抽水蓄能电站的动态功能。机组要有更快的对负荷变化的跟踪能力，适应频繁的工况转换，水库库容要满足更长时间事故备用能力的要求。而为了减少工程投资，从站址选择上要选水头更高的站址，安装体现机组制造更新水平的超高水头、大容量的抽水蓄能机组，缩小地下洞室的尺寸。这些措施中很重要的一条就是 发展高水头和大容量的抽水蓄能机组，加大电站的规模。鉴于这些特点，在抽水蓄能电站的 设计过程中应注意哪些问题，是值得很好的总结和探讨的。

1. 上、下水库库容的确定

抽水蓄能电站上、下库的库容包括发电所需库容、紧急事故备用库容和死库容，应和装 机容量同时选定。发电所需库容可根据设计水平年抽水蓄能电站在负荷图上的工作位置计 算，并在上、下两库调节能力范围内进行水量平衡。紧急事故备用库容一般按电站全部装机 运行1h所需水量的库容大小设置，有的电站则按发电所需库容的0.15～0.2倍确定。总之，要给电网留有余地。紧急事故备用的含义在于系统出现事故后短时应急之用，然后由其他类型 机组的旋转备用容量顶上来。从这个意义上讲，紧急事故备用库容的大小至少应满足顶替电网中单机容量最大的火电机组(或其他机组)热态备用至满发所需的时间。在日本，为了便 于实际运行与设计情况的对比分析，引用了等价发电时间的概念，相当于上述发电所需库容 与紧急事故备用库容之和满足全部装机发电的时间[1]。有时由电力管理部门根据电网电源规 划的研究成果提出要求，如日本关西电力公司对奥吉野抽水蓄能电站提出等价发电时间为6～15小时，大河内抽水蓄能电站为6h。美国巴斯康抽水蓄能电站在装机容量比较时，初定电站装机比较范围2100～2400MW，从系统工作灵活性看，装机2100MW时可发电11.3h，装 机2400 时仅能发电9.9h ，前者较后者更灵活，再考虑当时机组制造水平，决定装机6 台350MW，总装机2100MW。也就是说，在国内外的设计和运行管理中，抽水蓄能电站上、下库有效库容的选择和使用是一个重要的问题，设计到电力系统的需要、工程的自然条件和 电网的管理水平等具体情况。

在修建上、下库时还应考虑水头、水道长度、水库水位变幅等因素。国外经验表明，抽 水蓄能机组最小和最大水头之比，最好能在0.8～0.9，一般以0.85以上为佳。如果水头(扬 程)变化大，则抽水蓄能效率和抽水量均显著下降，并限制了出力和可发电量，机械运行不稳定，产生各种振动问题。

如果利用已建的中、小型水库作为大型抽水蓄能电站的上、下水库，则改建后的建筑物 级别需要提高，相应大坝安全系数、泄洪标准、施工质量要求等也要提高，另外原建筑物可 能有需加固处理的隐患。

2. 进/出水口的优化设计

常见的抽水蓄能电站进/出水口有侧式和井式两种。工程中以采用侧式较多。因为采用 竖井式进/出水口时，在抽水工况下，往往会在出口底部出现较大的反向流速区，存在诱发 拦污栅谐振的可能性，而且不宜改善[2]。侧式进/出水口由扩散段及其末端拦污栅和防涡梁组 成，为使扩散段内水流分布均匀，减小阻力系数，扩散段内一般布置成二隔墙三孔道或三隔墙四孔道的结构形式，在我国工程中应用较多的是三隔墙四孔道的布置(见图 2)。

2.1 进/出水口的流速分布与流量分配问题

由于抽水蓄能电站的进水口同时也为出水口，因此对进出流的流速分布和流量分配问题提出了更高的要求。从拦污栅的安全运行角度出发，抽水蓄能电站进出水口过拦污栅流速宜 为 0.8～1.0m/s，过栅流速分布不均匀系数(最大流速与平均流速之比)不宜大于 1.5。影响进/ 出水口流速分布和流量分配的主要因素有：

1 分流墩的影响 设置分流墩主要是为了出水口出流时水流能均匀扩散,从而流速分布均匀、稳定。一般分流墩与进出水口轴线呈对称布置，但由于分流墩在起始区域占据了较大的过水断面，使水头损失增加，因此分流墩起始位置与头部形状是进出水口布置的重要参数，一般认为，分流墩最好布置成直线形，分流墩起点最好布置在扩散段后 0.5D(D 为洞径)处。迪诺威克电 站就根据试验的成果把分流墩设计为狭而尖的形状。