Anwendung in Wasserkraftwerken

Anwendung in Wasserkraftwerken

Pumpen-Wasserkraftwerke werden hauptsächlich für Pumpspeicherwerke verwendet. Wenn das Lastniveau des Stromsystems unter der Baslast liegt, kann es als Wasserpumpe eingesetzt werden, um überschüssige Erzeugungskapazität zu nutzen und Wasser aus dem unteren Bassin in das obere Bassin zu pumpen, um Energie in Form von potentieller Energie zu speichern; wenn die Systemlast über der Baslast liegt

Bei dieser Last kann es als Wasserkraftwerk zum Erzeugen von Elektrizität zur Regelung des Spitzenlasts eingesetzt werden. Daher kann das reine Pumpspeicherwerk die Leistung des Stromsystems nicht erhöhen, aber es kann den wirtschaftlichen Betrieb der thermischen Kraftwerksanlage verbessern und die Gesamteffizienz des Stromsystems erhöhen. Seit den 1950er Jahren haben Pumpspeicheranlagen weltweit in vielen Ländern große Aufmerksamkeit und rasante Entwicklung erfahren.

Die in den Anfangstagen entwickelten oder bei hohen Drücken eingesetzten Pumpspeicheranlagen verwenden meistens das Drei-Maschinen-System, das aus einem Generator-Motor, einer Wasserkraftanlage und einer Wasserpumpe besteht, die seriell verbunden sind. Die Vorteile liegen darin, dass die Wasserkraftanlage und die Pumpe getrennt konzipiert werden können, was höhere Effizienz ermöglicht, und dass die Einheit in dieselbe Richtung rotiert, sowohl beim Stromerzeugen als auch beim Pumpen, wobei eine schnelle Umstellung von der Stromerzeugung zum Pumpen oder vom Pumpen zur Stromerzeugung möglich ist. Gleichzeitig kann die Wasserkraftanlage zur Startunterstützung der Einheit genutzt werden. Ihre Nachteile sind hohe Kosten und ein großes Investitionsvolumen für das Kraftwerk.

Die Schaufeln des Laufrades der Diagonalströmungspumpe können sich drehen, und sie hat immer noch eine gute Betriebsleistung, wenn sich Hubhöhe und Last ändern. Aufgrund der Einschränkungen hydraulischer Eigenschaften und Materialfestigkeit betrug ihre maximale Hubhöhe bis Anfang der 1980er Jahre nur 136,2 Meter (Japans Takane Erstes Kraftwerk). Für höhere Hubhöhen werden Francis-Schneckenröhren-Kraftwerke benötigt.

Das Pumpspeicherwerk verfügt über obere und untere Becken. Unter der Voraussetzung, dieselbe Energie zu speichern, kann die Erhöhung der Hubhöhe die Speicherkapazität verringern, die Geschwindigkeit der Einheit erhöhen und die Projekt kosten senken. Daher entwickeln sich Hochdruckspeicherwerke über 300 Metern schnell. Das Francis-Pumpwerk mit der höchsten Hubhöhe weltweit ist im Bainabashta-Kraftwerk in Jugoslawien installiert. Seine Standalleistung beträgt 315 MW, die Hubhöhe des Wasserkraftwerks 600,3 Meter, die Pumpenhubhöhe 623,1 Meter und die Geschwindigkeit 428,6 Umdrehungen pro Minute, in Betrieb genommen jährlich.