山西垣曲抽水蓄能电站：能源转型的绿色引擎

近日，山西垣曲抽水蓄能电站作为山西能源革命综合改革试点中的一项重点工程，其建设和运营情况备受瞩目。这座电站不仅是国家水电发展“十三五”规划的重点建设项目，更是山西电网调峰、填谷、调频、调相及紧急事故备用的关键设施。本文将从电站的地理位置、建设背景、技术优势、经济效益及环保贡献等多个方面，详细阐述山西垣曲抽水蓄能电站的重要地位和作用。
一、地理位置与建设背景
山西垣曲抽水蓄能电站位于山西省运城市垣曲县，具体建设在垣曲县清水河上，距垣曲县城直线距离约26千米，距运城市、临汾市直线距离分别约63千米、114千米。电站地理位置优越，离山西电网南部负荷中心较近，是山西电网南部区域条件较好的蓄能站点，可就近接入500千伏桐乡变电站。这一地理位置的优势，使得垣曲抽水蓄能电站在山西电网的调峰和电力存储中发挥着至关重要的作用。
抽水蓄能电站的建设背景源于国家对清洁能源和能源转型的迫切需求。在国家“双碳”战略的大背景下，大力发展清洁能源已成为未来的主流，尤其是光伏、风电等新能源发电方式大有前景。然而，这些新能源电力存在不够稳定的问题，加之山西电网以火电为主，供电网络中的电能无法存储，系统调峰电源不足。因此，需要有大型储能系统来“熨平”这种波动，抽水蓄能电站正是解决这一问题的最成熟、最实用、最理想的大规模储能方式。
二、技术优势与电站设计
垣曲抽水蓄能电站的技术优势主要体现在其抽水蓄能的工作原理和电站设计上。抽水蓄能电站的工作原理就像是一个“用水做成的巨型充电宝”，在电网负荷低谷时，通过抽水将系统难以消耗的电能转换为势能，实现“充电”过程；在负荷高峰或系统需要时，通过发电将势能转换为系统需要的电能，实现“放电”。这种势能与电能的相互转化，在转化过程中实现了电能的有效存储和电力供需的动态平衡。
电站设计上，垣曲抽水蓄能电站具有启停时间短、调节速度快的显著优势。一期项目通风兼出线洞洞口位于下水库大坝上游侧约500米处，洞长1275.8米，与出线上平洞、尾调通风洞、出线下平洞、主变通风洞、上层排水廊道相接，为主厂房、主变洞开挖的主要施工和运输通道，电站运行期为厂房通风、人员安全疏散通道以及电缆出线通道。二期项目位于解峪乡板涧河上，规划装机容量120万千瓦，安装4台30万千瓦的可逆式水轮发电机组，总投资94.08亿元。电站设计年发电量12亿千瓦时，年抽水电量16亿千瓦时，具备强大的电力调节和存储能力。
三、经济效益与社会贡献
垣曲抽水蓄能电站的经济效益和社会贡献主要体现在以下几个方面：
一是节约燃料和运行费用。电站建成后，可有效缓解山西电网调峰压力，改善大容量燃煤机组、风电机组的运行条件，节约系统燃料和运行费用。据统计，一期项目每年可减少原煤消耗约29万吨，减排二氧化碳约54万吨、二氧化硫约1800吨、氮氧化物约650吨。二期项目建成投运后，每年可节约原煤约111万吨，减排二氧化碳约207万吨，经济效益显著。
二是提高电网运行的经济性、安全性和稳定性。垣曲抽水蓄能电站作为山西电网的重要调峰设施，其快速调节和电力存储能力能够显著提高电网运行的经济性、安全性和稳定性。尤其是在风电、光伏等新能源发电占比逐渐提高的背景下，抽水蓄能电站的调节作用将更加凸显。
三是推动能源转型和节能减排。垣曲抽水蓄能电站的投入运营，可与华北地区风电等新能源发电、特高压交直流输电配合运行，促进节能减排和大气污染防治。电站的建成和运营，将有效降低电网燃煤消耗，提升新能源利用率，对推动山西开展能源革命综合改革试点，争当能源革命排头兵，开创转型发展新局面具有十分重要的意义。
四是促进地方经济发展。垣曲抽水蓄能电站的建设和运营，不仅为当地提供了大量的就业机会，还带动了相关产业的发展。电站的建设过程中，需要大量的建筑材料、机械设备和人力资源，为当地经济注入了新的活力。同时，电站的运营也将为当地带来稳定的税收和经济效益。
四、环保贡献与生态红利
垣曲抽水蓄能电站的环保贡献和生态红利主要体现在以下几个方面：
一是减少大气污染。电站通过替代部分燃煤火电机组的调峰任务，减少了燃煤火电机组的运行时间和燃料消耗，从而降低了大气污染物的排放。据统计，一期项目每年可减少二氧化硫排放约1800吨、氮氧化物排放约650吨，二期项目每年可减少二氧化碳排放约207万吨，对改善空气质量、保护生态环境具有积极作用。
二是促进水资源合理利用。抽水蓄能电站的建设和运营，需要对水资源进行合理利用和管理。电站通过建设上下两个大水库，利用上下高低的落差实现势能和电能的转化，不仅提高了水资源的利用效率，还促进了水资源的合理配置和可持续利用。
三是推动绿色能源发展。垣曲抽水蓄能电站作为清洁能源的重要组成部分，其建设和运营对于推动绿色能源发展具有重要意义。电站的建成和运营，将促进山西乃至全国清洁能源的开发利用，推动能源结构的优化升级，为实现能源转型和可持续发展目标贡献力量。
五、电站建设与运营的挑战与应对
垣曲抽水蓄能电站的建设和运营过程中，也面临着一些挑战和困难。一是电站建设周期长、投资大，需要克服资金和技术等方面的难题。二是电站运行过程中需要保证设备的安全稳定运行，需要建立健全的安全管理制度和应急预案。三是电站建设和运营对生态环境的影响需要得到有效控制和治理。
针对这些挑战和困难，垣曲抽水蓄能电站采取了以下应对措施：一是加强资金筹措和技术研发，确保电站建设的顺利进行和技术的先进性。二是建立健全安全管理制度和应急预案，加强设备维护和检修工作，确保电站的安全稳定运行。三是加强环境监测和生态保护工作，制定科学合理的环保措施和治理方案，降低电站建设和运营对生态环境的影响。
六、结语
山西垣曲抽水蓄能电站作为山西能源革命综合改革试点中的一项重点工程，其建设和运营对于推动能源转型、节能减排、促进地方经济发展等方面具有重要意义。电站通过抽水蓄能的工作原理和先进的技术设计，实现了电能的有效存储和电力供需的动态平衡，为山西电网的调峰和电力存储提供了有力保障。同时，电站的建设和运营也带来了显著的经济效益和社会效益，为当地经济发展和生态环境保护做出了积极贡献。未来，随着新能源发电占比的逐渐提高和能源转型的深入推进，垣曲抽水蓄能电站的作用将更加凸显，为推动山西乃至全国的能源革命和可持续发展目标贡献力量。