양수발전소의 구조 및 특징과 건설 방법

양수발전소는 대규모 에너지 저장 분야에서 가장 널리 사용되고 성숙한 기술이며, 설치 용량은 기가와트급에 달할 수 있습니다. 현재 양수발전소는 세계에서 가장 개발 규모가 성숙한 발전소 중 하나입니다.
양수발전소는 기술이 성숙하고 안정적이며 종합적인 이점이 높아 주로 피크 부하 저감 및 비상 전력 공급에 사용됩니다. 양수발전소는 대규모 에너지 저장 분야에서 가장 널리 사용되고 성숙한 기술이며, 설치 용량은 기가와트급에 달할 수 있습니다.
중국에너지연구협회 에너지저장전문위원회의 불완전한 통계에 따르면, 현재 세계에서 가장 개발이 성숙하고 설치 용량이 가장 큰 양수발전소는 양수발전소입니다. 2019년 기준 전 세계 에너지 저장 용량은 1억 8천만 kW에 달했으며, 양수발전소의 설치 용량은 1억 7천만 kW를 넘어 전 세계 에너지 저장 용량의 94%를 차지했습니다.

양수식 수력 발전소는 전력 시스템의 저부하 시간대에 전력을 이용하여 물을 높은 곳으로 끌어올려 저장하고, 부하가 최고조에 달하는 시간대에는 물을 방류하여 발전합니다. 부하가 낮을 때는 양수식 수력 발전소가 전력 사용자 역할을 하고, 부하가 최고조에 달할 때는 발전소 역할을 합니다.
양수식 수력 발전소의 설비는 양수와 발전이라는 두 가지 기본 기능을 수행합니다. 설비는 발전 시스템의 최대 부하 시 수력 터빈으로 작동합니다. 수력 터빈의 안내 날개 개폐는 조속기를 통해 조절되어 물의 위치 에너지를 설비 회전의 기계 에너지로 변환하고, 이 기계 에너지는 발전기를 통해 전기 에너지로 변환됩니다.
전력 시스템의 부하가 낮을 때는 이 펌프를 물 펌프로 가동합니다. 부하가 낮을 때 발생하는 전기 에너지를 이용하여 하부 저수지에서 상부 저수지로 물을 펌핑합니다. 조속기의 자동 조절 기능을 통해 펌프 양정에 따라 가이드 베인의 개도량이 자동으로 조절되며, 전기 에너지는 물의 위치 에너지로 변환되어 저장됩니다.
양수발전소는 전력 시스템의 피크 부하 저감, 주파수 변조, 비상 예비 및 블랙 스타트 기능을 담당하여 전력 시스템 부하 균형을 개선하고 전력 공급 품질 및 경제적 이익을 향상시키며, 전력망의 안전하고 경제적이며 안정적인 운영을 보장하는 핵심 요소입니다. 따라서 양수발전소는 전력망의 안전한 운영에 있어 "안정기", "조절기", "균형기"로 통칭됩니다.
전 세계 양수식 수력 발전소의 개발 추세는 고낙차, 대용량, 고속입니다. 고낙차란 발전소의 수두를 높이는 방향으로 개발하는 것을 의미하고, 대용량이란 단일 발전 장치의 용량을 증가시키는 것을 의미하며, 고속이란 발전 장치의 비속도를 높이는 것을 의미합니다.

구조 및 특징
양수식 수력 발전소의 주요 건물은 일반적으로 상부 저수지, 하부 저수지, 수송 시스템, 발전소 및 기타 특수 건물로 구성됩니다. 기존 수력 발전소와 비교했을 때, 양수식 수력 발전소의 수리 구조는 다음과 같은 주요 특징을 가지고 있습니다.
저수지는 두 개입니다. 동일한 설치 용량을 가진 기존 수력 발전소와 비교했을 때, 양수식 수력 발전소의 저수지 용량은 일반적으로 더 작습니다.
저수지 수위는 크게 변동하며 자주 오르내립니다. 전력망의 피크 부하 저감 및 저수량 보충 역할을 수행하기 위해 양수 발전소의 저수지 수위 일일 변동폭은 일반적으로 10~20m 이상으로 크며, 일부 수력 발전소는 30~40m에 달하기도 합니다. 또한 저수지 수위 변동 속도도 빨라 일반적으로 시간당 5~8m, 심지어 8~10m에 이릅니다.
저수지 누수 방지 요건은 매우 높습니다. 양수 발전소에서 상부 저수지 누수로 인해 많은 양의 물이 손실될 경우 발전량이 감소하기 때문입니다. 따라서 저수지 누수 방지 요건은 매우 중요합니다. 동시에 사업 지역의 수문지질 조건 악화, 누수로 인한 피해 및 집중 누수 발생을 방지하기 위해서도 저수지 누수 방지 요건을 강화해야 합니다.
수두가 높습니다. 양수 발전소의 수두는 일반적으로 높으며, 대부분 200~800m입니다. 총 설치 용량 180만 kW의 지시 양수 발전소는 중국 최초의 650m 수두 구간 프로젝트이며, 총 설치 용량 140만 kW의 둔화 양수 발전소는 중국 최초의 700m 수두 구간 프로젝트입니다. 양수 발전소 기술 수준이 지속적으로 발전함에 따라 중국 내 고수두 대용량 양수 발전소의 수는 더욱 증가할 것입니다.

본 설비의 설치 고도는 낮습니다. 최근 국내외에서 건설되는 대형 양수 발전소는 부력과 침투의 영향을 극복하기 위해 대부분 지하 발전소 형태를 채택하고 있습니다.