ES1.2 · 抽水蓄能与水力设计

水库水电利用天然来水；抽水蓄能则消耗电力恢复水位高差。混合电站可兼有两者，但天然来水发电不属充电返还电量。计算前应先定义上下库运行水位、有效库容、抽水入口及发电出口。

本课学习目标

建议用时30—45分钟，包含推导与练习。数值均为教学假设。

水头近似固定时，位能为ρgHV；焦耳除以3.6×10^9才是MWh。V须采用允许水位之间真正可转移的水量，死库容与环境承诺水量不能自动纳入。更细模型应对变动水头积分。

原创学习流程图。箭头表示本课关注的服务或证据顺序；不同能量与介质不能直接加总。

发电功率约为ρgHQη，Q采m³／s。水轮机额定、水道、损耗及允许运行区限制流量。发电功率不能证明抽水功率或变速能力；启动、爬坡及最小稳定出力须分开核实。

抽水需电等于位能除以抽水效率，发电电量则是位能乘以发电效率。辅助损耗仅在尚未包括时另加。岛屿项目尤其要重视地质、边坡、水道、蒸发、泄漏、交通及水土许可，这些条件可能主导可行性。

可信的预可研资料应列出测量品质、水头—库容曲线、季节水量平衡、机组曲线及初步土建范围。下例不属水力瞬变、大坝安全或孤岛能力验证，设计批准前须具名安排这些研究。

教学假设：H＝100 m、V＝100,000 m³、ρ＝1000 kg／m³、g＝9.81 m／s²、发电效率85%、抽水效率90%、输出上限5 MW、补能窗口4小时。

先自行完成练习，再逐项展开核对。

解答1

位能27.25 MWh，发电量23.1625 MWh_e；抽水需30.2778 MWh_e，尚未包括另列辅助消耗。简化往返效率76.5%。

解答2

不能：六小时需30 MWh_e，5 MW下能量对应时长4.6325小时。扩大库容能改变能量，却不能单独提高机组功率。

解答3

30.2778／4＝7.5694 MW平均功率。须核实泵组、进口余量及水道，不能用5 MW发电额定证明。

核阅：2026年10月26日。正文、图示及练习由本站编写；所有数值案例均为明确假设的教学示例，并非现场测量或厂商承诺。下列原始资料用于核对技术背景，具体项目仍需核对适用条件。