Question

8．抽水蓄能電站是一種特殊的發(fā)電站，也是目前電力系統(tǒng)中最可靠、最經(jīng)濟、壽命周期長、容量大、技術最成熟的儲能裝置．抽水蓄能電站的基本結構如圖所示，當電網(wǎng)上的電能有盈余時，抽水蓄能電站就利用盈余的電能，通過蓄能機組帶動水泵，把水由低處的下庫抽到高處的上庫并儲存起來；當電網(wǎng)上的電能不足時，使原來抽到上庫的水再流回下庫，并推動蓄能機組帶動發(fā)電機發(fā)電．
2015年6月12日，安徽金寨抽水蓄能電站項目正式開工．總裝機容量120萬千瓦（此處可看作總發(fā)電功率為120萬千瓦），計劃建設4臺單機容量30萬千瓦的發(fā)電機組．設計年總抽水消耗電能26.8億千瓦時，蓄能發(fā)電20.1億千瓦時．取g=10N/kg，求：
（1）按照設計要求，平均每年這4臺發(fā)電機組相當于要共同工作連續(xù)工作多少天？
（2）該抽水蓄能電站的年運行綜合效率?_行的設計值是多少？
（3）若該抽水蓄能電站在放水發(fā)電階段的效率?_發(fā)=90%，則抽水蓄能階段的效率?_抽是多少？
（4）若該抽水蓄能電站上、下庫的水面平均高度h=100m，為保證該抽水蓄能電站4臺發(fā)電機組全部滿負荷連續(xù)發(fā)電t₀=l0h，試估算，該抽水蓄能電站上庫的容量V_庫至少要多少m³？

Answer 1

分析 （1）由P=$\frac{W}{t}$計算發(fā)電機組工作時間；
（2）根據(jù)效率公式計算抽水蓄能電站的年運行綜合效率?_行的設計值；
（3）由題意，運行綜合效率等于發(fā)電效率和抽水效率的乘積，由此計算抽水蓄能階段的效率；
（4）由題意知，W_發(fā)=η_發(fā)Gh=η_發(fā)mgh=η_發(fā)ρVgh，結合W=Pt計算抽水蓄能電站上庫的容量．

解答 解：
（1）由題知，總裝機容量120萬千瓦，年總蓄能發(fā)電20.1億千瓦時，
由P=$\frac{W}{t}$可得，平均每年這4臺發(fā)電機組要共同工作連續(xù)工作時間：
t_總=$\frac{{W}_{發(fā)}}{{P}_{發(fā)}}$=$\frac{20.1×1{0}^{8}kW•h}{1.2×1{0}^{6}kW}$=1675h=70天；
（2）抽水蓄能電站的年運行綜合效率η的設計值：
η_行=$\frac{{W}_{發(fā)}}{{W}_{抽}}$×100%=$\frac{20.1×1{0}^{8}kW•h}{26.8×1{0}^{8}kW•h}$×100%=75%；
（3）由題可知，運行綜合效率η_行與放水發(fā)電階段的效率η_發(fā)和抽水蓄能階段的效率η_抽的關系為：
η_行=η_發(fā)η_抽，
所以抽水蓄能階段的效率：
η_抽=$\frac{{η}_{行}}{{η}_{發(fā)}}$=$\frac{75%}{90%}$=83.3%；
（4）由P=$\frac{W}{t}$可知，發(fā)出的電能：W_發(fā)=P_發(fā)t------①，
放水發(fā)出的電能：W_發(fā)=η_發(fā)Gh=η_發(fā)mgh=η_發(fā)ρVgh--------②，
則：P_發(fā)t=η_發(fā)ρVgh，
所以該抽水蓄能電站上庫的容量至少為：
V_庫=$\frac{{P}_{發(fā)}t}{ρgh{η}_{發(fā)}}$=$\frac{1.2×1{0}^{6}×1{0}^{3}W×10×3600s}{1.0×1{0}^{3}kg/{m}^{3}×10N/g×100m×0.9}$=4.8×10⁷m³．
答：（1）按照設計要求，平均每年這4臺發(fā)電機組相當于要共同工作連續(xù)工作70天；
（2）該抽水蓄能電站的年運行綜合效率?行的設計值是75%；
（3）抽水蓄能階段的效率?_抽是83.3%；
（4）該抽水蓄能電站上庫的容量V_庫至少4.8×10⁷m³．

點評 本題以抽水蓄能電站為情景考查了功、功率、效率、密度公式的掌握和應用，理解題意是關鍵．