揚水発電所の構造と特徴およびその建設

揚水発電所は、大規模エネルギー貯蔵において最も広く利用され、成熟した技術であり、その設備容量はギガワットレベルに達します。現在、世界で最も成熟した開発規模を誇る揚水発電所です。
揚水発電所は、成熟した安定した技術と高い総合的メリットを備えており、ピークカットや予備電源として広く利用されています。揚水発電所は、大規模エネルギー貯蔵において最も広く利用され、成熟した技術であり、その設備容量はギガワットレベルに達します。
中国エネルギー研究協会エネルギー貯蔵専門委員会の不完全な統計によると、現在、世界で最も開発が成熟し、設置容量が最も大きいのは揚水式水力発電所です。2019年までに、世界のエネルギー貯蔵容量は1億8000万KWに達し、そのうち揚水式水力発電所の設置容量は1億7000万KWを超え、世界のエネルギー貯蔵総量の94%を占めています。

揚水発電所は、電力系統の低負荷時に電力を利用し、高所へ揚水して貯水し、ピーク負荷時に揚水して発電します。低負荷時には揚水発電所は需要家となり、ピーク負荷時には発電所となります。
揚水発電所ユニットは、揚水と発電という2つの基本機能を備えています。電力系統のピーク負荷時には、ユニットは水車として動作します。水車のガイドベーンの開度は調速機によって調整され、水の位置エネルギーがユニットの回転に伴う機械エネルギーに変換されます。そして、この機械エネルギーは発電機によって電気エネルギーに変換されます。
電力系統の負荷が低い場合、水ポンプとして運転し、その低圧点の電気エネルギーを利用して下池から上池へ水を汲み上げます。調速機システムの自動調整により、ガイドベーンの開度はポンプの揚程に応じて自動的に調整され、電気エネルギーは水の位置エネルギーに変換されて貯水されます。
揚水発電所は、電力系統のピークカット、周波数変調、緊急待機、ブラックスタートを主な役割とし、電力系統の負荷調整とバランス調整、電力供給品質の向上、電力系統の経済的メリットの向上に貢献します。これは、電力系統の安全、経済性、安定性を確保する柱となります。揚水発電所は、電力系統の安全運用において「安定装置」、「調整装置」、「バランサー」などと呼ばれています。
世界の揚水発電所の開発動向は、高落差、大容量、高速化です。高落差とは、ユニットがより高い水頭に開発されていることを意味します。大容量とは、ユニット単体の容量が増大していることを意味します。高速化とは、ユニットがより高い比速度を採用していることを意味します。

構造と特徴
揚水発電所の主な建物は、一般的に上部貯水池、下部貯水池、導水システム、発電所、その他の特殊建物で構成されます。従来の水力発電所と比較して、揚水発電所の水理構造には以下の主な特徴があります。
貯水池は2つあります。同じ設備容量の従来型水力発電所と比較すると、揚水発電所の貯水池容量は通常小さくなります。
貯水池水位は変動が大きく、頻繁に上下します。電力系統のピークカットや谷埋めといった役割を担うため、揚水発電所の貯水池水位の1日あたりの変動範囲は通常大きく、一般的には10～20m以上、一部の発電所では30～40mに達します。また、貯水池水位の変動速度は速く、一般的には5～8m/h、時には8～10m/hに達することもあります。
貯水池の防漏対策に対する要求は高い。純揚水式水力発電所において、上部貯水池の漏水により大量の水が失われると、発電所の発電量が低下するため、貯水池の防漏対策に対する要求は高い。同時に、プロジェクト区域の水理地質条件の悪化、漏水被害、漏水による集中漏水を防止するため、貯水池の防漏対策にも高い要求が課されている。
揚水式水力発電所の落差は一般的に高く、200～800メートルがほとんどです。鶏西揚水式水力発電所は総設備容量180万kWで、中国初の650メートル落差プロジェクトです。また、敦化揚水式水力発電所は総設備容量140万kWで、中国初の700メートル落差プロジェクトです。揚水式水力発電所の技術レベルの継続的な向上に伴い、中国における高落差・大容量水力発電所の数はますます増加していくでしょう。

ユニットの設置標高が低いため、浮力や浸透による発電所への影響を克服するため、近年、国内外で建設されている大型揚水発電所では、主に地下発電所の形式が採用されています。