簡介
天荒坪蓄能水電站 天荒坪蓄能水電站 位於浙江省北部安吉縣天荒坪鎮境內，下水庫座落在太湖流域西苕溪支流大溪上。壩址距安吉遞鋪遞鋪鎮24km，距杭州市80km，距上海市250km、距南京180km，接近華東電網負荷中心。電站樞紐由上水庫、下水庫、輸水系統、地下廠房洞室群和開關站組成。上、下庫底高差約590m，蓄水後平均水頭約570m，最大發電毛水頭約610m，兩庫水平距離僅1公里，輸水道平均長度1428m，輸水道長度與平均發電水頭之比為2.5。電站總裝機容量為6×300MW，屬日調節純抽水蓄能電站，年發電量31.60億kW·h，年抽水耗電量42.86億kW·h。下水庫採用鋼筋混凝土面板堆石壩，設計最高運行水位為344.5m，相應庫容859.56萬m3，最大工作深度為49.5m。上庫由一座主壩和四座副壩組成，採用全庫盆瀝青防滲，設計最高運行水位為905.2m，相應庫容919.2萬m3，最大工作深度42.2m。
詳細資訊
天荒坪蓄能水電站 名稱：天荒坪抽水蓄能電站
位置：浙江省安吉縣境內，距上海175km、南京180km、杭州57km
壩型：土石壩
最大壩高：73米
總裝機容量：180萬千瓦
發電量：31.60億千瓦時
年抽水耗電量：42.86億千瓦時
上水庫庫容：885萬m³
下水庫庫容：877萬m³
最高負荷：3536萬千瓦
峰谷差：1232萬千瓦
開工日期：1992-6-1
竣工日期：2000-6-1
承建單位：水電一局，六局，十四局
電站規模：大型
電站裝機容量180萬kW，上水庫蓄能能力1046萬kW·h，其中日循環蓄能量866萬kW·h，年發電量31．6億kW·h，年抽水用電量（填谷電量）42．86億kW·h，承擔系統峰谷差360萬kW任務。電站設定的事故備用庫容一次可向電網提供180萬kW·h的事故電能，擔負系統事故備用和旋轉備用，並可承擔系統調相任務。因此，建設該電站除可使華東電網增加調峰能力外，還可改善火電機組的運行條件，減少全網的燃料消耗，提高電網運行的可靠性和經濟運行水平，並且有多方面的社會效益。
電站下水庫在太湖流域西苕溪的支流大溪（山河港）上，控制流域面積24．2km2；上水庫在大溪的一條小支溝的源頭，流域面積僅0．327km2。流域內雨量充沛，多年平均降水量1820mm。下水庫壩址處多年平均徑流量2450萬m3，99％保證率的特殊枯水年徑流量也有1006萬m3，完全可以滿足該抽水蓄能電站運行對水量的需求。
天荒坪抽水蓄能電站屬一等工程。主要建築物有上水庫、下水庫、輸水系統、廠房及開關站等部分。電站樞紐建築物位於火山岩地區，無重大地質構造問題。下水庫壩基、輸水道和地下廠房位置均為弱風化、微風化或新鮮的岩石，工程地質條件優越。
上水庫利用天然窪地挖填而成，建有主壩和4座副壩。主、副壩均採用土石壩壩型。主壩在壩軸線處高73m，壩頂長度525m，4座副壩都比較低。水庫總庫容885萬m3，有效庫容835萬m3，其中發電有效庫容805萬m3。水庫工作深度42．2m，正常運行時水位日變幅29．43m。上水庫最高蓄水位超過庫岸山體天然地下水位，而上庫基本上沒有天然徑流，為防止庫水外滲，需要對水庫採取防滲措施。上水庫建在厚度不等的全風化土層上面，僅進（出）水口附近為岩基。在對地基特性和水庫蓄水後的變形進行綜合分析後，主、副壩上游面、庫底和庫岸（除進水口附近外）都設定瀝青混凝土防滲護面，護面總面積28．5萬m2。
下水庫位於大溪中游峽谷河段。庫區兩岸為岩質岸坡，地下水位高於水庫最高水位，蓄水後不會向庫外滲漏。水庫總庫容877萬m3，其中正常發電庫容805萬m3。水庫工作深度49．50m，正常運行時水位日變幅43．60m。下水庫壩為鋼筋混凝土面板堆石壩，建於弱風化基岩上。壩軸線處最大壩高92m，壩頂長233．5m，上游壩坡1∶1．4。左岸設岸邊側槽式溢洪道，溢洪流量考慮了天然洪水與發電下泄流量的組合情況。溢洪道末端設定曲面貼角斜鼻坎，以滿足在峽谷中泄洪的要求。
輸水系統和廠房布置在上、下水庫之間的山體內。電站設兩條高壓主引水隧洞，每條從上庫進（出）水口至岔管長915m，內徑7m，其主要部分是傾角58°的斜井。每條主隧洞在下平段經岔管分為3條內徑3．2m的支管。6條支管長度在215m至290m之間，每條分別與一台機組相連。岔管承受最大靜水頭680m，最大動水頭約800m。由於沿高壓輸水道的岩石很好，經充分論證後，主隧洞及岔管均用鋼筋混凝土襯砌，並根據滿足挪威準則和最小主應力準則的要求，選定了鋼筋混凝土岔管的適宜位置。鋼板襯砌僅在支管段設定。尾水隧洞共6條，內直徑4．4m，長217～238m。
該電站的地下廠房採用尾部布置方案。地下廠房洞群主要有主副廠房洞、主變壓器洞、母線洞、尾水閘門洞和其他輔助洞室。主副廠房洞長約193m，寬21m，高47．5m。其縱向軸線與壓力鋼管進廠房方向成64°夾角。廠房設岩壁吊車梁。主變壓器洞長約180m，寬17m，高24．3m。它與主副廠房洞之間有6條母線洞及1條主變運輸洞相連，每條母線洞長34m。尾水閘門洞在主變洞的下游。500kV開關站和中央控制樓布置在下水庫左岸尾水隧洞出口上方的地面。開關站本身面積110m×35m，中央控制樓在開關站的南面，二者分別經出線豎井和排風兼交通豎井與地下廠房連通。
該電站安裝6台水泵水輪機一發電電動機組，名義單機容量為30萬kW。發電工況水頭範圍512～607．5m，抽水工況揚程範圍523．5～614m。水泵水輪機為豎軸單轉輪可逆混流式，轉輪和頂蓋採用中拆方案。水輪機額定水頭526m，單機額定出力30．6萬kW，水泵工況單機最大入力33．28萬kW，轉速500r／min，吸出高度—70m。發電電動機為豎軸懸式空氣冷卻，發電工況單機額定容量33．3萬kVA（電氣輸出），電動工況單機額定容量33．6萬kW（軸輸出），額定電壓18kV。水泵工況啟動採用可控矽變頻裝置，並以“背靠背”同步啟動為備用。主變壓器6台，每台容量36萬kVA。每台機組接1台主變，兩個發電機一變壓器單元在500kV側並聯成為聯合單元。全廠3個聯合單元分別用500kV電纜引至地面。地面開關站有3回進線、2回出線，主接線採用雙內橋接線，選用GIS全封閉組合電器。全廠設計算機監控系統。電站以500kV一級電壓接入華東電網，出線2回均接至瓶窯變電所。
該工程土石方明挖571萬m3，石方洞挖71萬m3，土石方填築559萬m3，混凝土和鋼筋混凝土29.8萬m3，瀝青混凝土5．74萬m3。工程總投資：按1993年6月價格水平計算的靜態總投資為43．37億元，動態總投資（計入價差預備費和建設期貸款利息）為71．18億元。
電站工程由華東勘測設計研究院設計。國家能源投資公司、華東電力集團公司和華東電網一市三省（上海市、江蘇省、浙江省、安徽省）共同集資建設。華東電力集團公司擔任業主代表，並由該公司組建天荒坪抽水蓄能電站工程建設公司負責工程建設工作。該工程1992年被國家列入開工準備項目，1993年被國家列入年度電力基建新開工項目。電站的施工準備工程於1992年6月開始。主體土建工程施工單位通過招標選定：下庫區及地下廠房土建施工標由集團公司水電十四局中標；上庫區開挖及填築工程土建施工標由集團公司水電五局中標；上游輸水系統土建工程施工標由集團公司水電一局中標。上述3個工程局分別於1993年4月、6月和9月進點。華東勘測設計研究院和上海勘測設計研究院聯合承擔3個標的建設監理。1993年7月開始開挖地下廠房施工支洞和進廠交通洞，1994年3月1日開始開挖主副廠房洞的頂拱。下水庫大溪也在同月截流。該電站的主要機電設備製造以及上水庫瀝青混凝土防滲護面的施工利用世界銀行貸款通過國際競爭性招標選擇製造廠商和施工承包商。其中主機和計算機監控系統設備製造契約已於1993年10月15日簽字，中標廠商為挪威KVAERNER—加拿大GE—奧地利ELIN組成的聯營體。該電站1997年底第一台機組投入運行，2000年6月工程竣工。
工作原理
電站有上下兩個水庫。利用晚上用電波谷段用電把水從下水庫的水抽到上水庫。然後在白天用電波峰段從上水庫放水帶動水輪機發電供電網使用。放出的水又蓄在下水庫中。如此每日循環。
上，下水庫
天荒坪蓄能水電站 上水庫利用天然窪地挖填而成，建有主壩和4座副壩。主、副壩均採用土石壩壩型。主壩在壩軸線處高73m，壩頂長度525m，4座副壩都比較低。水庫總庫容885萬m3，有效庫容835萬m3，其中發電有效庫容805萬m3。水庫工作深度42．2m，正常運行時水位日變幅29．43m。上水庫最高蓄水位超過庫岸山體天然地下水位，而上庫基本上沒有天然徑流，為防止庫水外滲，需要對水庫採取防滲措施。上水庫建在厚度不等的全風化土層上面，僅進（出）水口附近為岩基。在對地基特性和水庫蓄水後的變形進行綜合分析後，主、副壩上游面、庫底和庫岸（除進水口附近外）都設定瀝青混凝土防滲護面，護面總面積28．5萬m2。下水庫位於大溪中游峽谷河段。庫區兩岸為岩質岸坡，地下水位高於水庫最高水位，蓄水後不會向庫外滲漏。水庫總庫容877萬m3，其中正常發電庫容805萬m3。水庫工作深度49．50m，正常運行時水位日變幅43．60m。下水庫壩為鋼筋混凝土面板堆石壩，建於弱風化基岩上。壩軸線處最大壩高92m，壩頂長233．5m，上游壩坡1∶1．4。左岸設岸邊側槽式溢洪道，溢洪流量考慮了天然洪水與發電下泄流量的組合情況。溢洪道末端設定曲面貼角斜鼻坎，以滿足在峽谷中泄洪的要求。
發電設備
天荒坪蓄能水電站 該電站安裝6台水泵水輪機一發電電動機組，名義單機容量為30萬kW。發電工況水頭範圍512～607．5m，抽水工況揚程範圍523．5～614m。水泵水輪機為豎軸單轉輪可逆混流式，轉輪和頂蓋採用中拆方案。水輪機額定水頭526m，單機額定出力30．6萬kW，水泵工況單機最大入力33．28萬kW，轉速500r／min，吸出高度—70m。發電電動機為豎軸懸式空氣冷卻，發電工況單機額定容量33．3萬kVA（電氣輸出），電動工況單機額定容量33．6萬kW（軸輸出），額定電壓18kV。水泵工況啟動採用可控矽變頻裝置，並以“背靠背”同步啟動為備用。主變壓器6台，每台容量36萬kVA。每台機組接1台主變，兩個發電機一變壓器單元在500kV側並聯成為聯合單元。全廠3個聯合單元分別用500kV電纜引至地面。地面開關站有3回進線、2回出線，主接線採用雙內橋接線，選用GIS全封閉組合電器。全廠設計算機監控系統。電站以500kV一級電壓接入華東電網，出線2回均接至瓶窯變電所。
調節作用
天荒坪蓄能水電站 1994年3月1日正式動工的天荒坪興建於總體缺電的年代，由於它的耗電量和發電量之比為4：3，也就是“用4度電發3度電”，因此在興建之處頗引起了一番爭議。但是到2000年12月正式完工之時，華東電網的調度已經充分體會到了它的好處。修建天荒坪抽水蓄能水電站的最主要的動因是對華東電網進行調節：在用電高峰期，水電站山頂的水庫放水，水從高處落入山腳的水庫產生勢能發電，補充華東電網所需。等到用電量下降，為了維持電網供需平衡，必須降低負荷，調節電網峰谷差。由於華東電網中火電發電占到了總體發電的92％，那些在用電高峰滿負荷運轉的火電機組如果要停機或者減產，煤耗和起停損耗太大。因此天荒坪水電站的作用就顯現出來——它可以將水從山下水庫抽回山頂水庫，這樣就消耗掉了多餘的電能。另外，因為水電機組開機速度快（2分鐘可以達到滿負荷運轉），廠網分離後，作為少數留在華東電網公司里的水電站，天荒坪實際上還承擔著事故備用的職責。因此一旦華東電網的火電廠發電機組發生事故，或者長距離輸電發生故障，包括對電網進行調頻調相，天荒坪水電站都可以立刻投入使用。從2003年7月開始，由於華東電力吃緊，天荒坪的6台30萬千瓦機組全面運轉，每台機組每天要經歷兩次抽水三次發電：早上7點左右開始從水庫放水發電，那是人們開始上班的時候，用電量逐漸達到高峰。到中午有一次停機，因為那是午休時間，用電量有所回落。從下午開始繼續發電到五點左右，這時候正好面臨市民下班，用電量又有所回落，於是停機然後開始抽水。到7點，居民陸續回到家中打開電視空調，用電高峰再次到來，水庫放水發電到夜晚12點左右，那時候用電量進入一天的最低谷，天荒坪水電站便停機一直抽水到第二天7點。
運行效益
天荒坪蓄能水電站 華東天荒坪抽水蓄能電站以其獨特的山區地貌，優越天荒坪水電站的地理位置、較高的知名度和良好的社會效益，而聞名於國內處。電站總裝機容量180萬千瓦，6台30千瓦立軸可逆式抽水發電機組。是我國目前已建和在建的同類電站中單個廠房裝機容量最大、水頭最高的一座，也是亞洲一期最大，名列世界前茅的抽水蓄能電站。 電站雄偉壯觀，堪稱世紀之作，是“九五”期間重點建設項目，全部設備從國外引進，工程總投資73.77億元（人民幣），經過八年奮戰終於建成投產。 電站北緯凝結著工程建設者的智慧、力量和生命，充分證明中國人民有志氣、有能力建設自己的世界一流電站。它象一顆閃爍的明珠鑲嵌在萬頃竹海、巍巍峻嶺之中。它不但占有工業旅遊、科普教育的優勢，同時還具有生態旅遊的特點，是不可多得的海拔千米以上的旅遊勝地。 這樣一座完全工業化的隱沒於崇山峻岭之間的水電站，卻身兼二職，物盡其用，在規劃建設時同時被作為一個景區項目來開發，尤其是上水庫區，美其名曰“江南天池”，那裡很快就成為天荒坪最靚麗的名片。
