巴斯康蒂抽水蓄能电站

巴斯康蒂抽水蓄能电站（英語：Bath County Pumped Storage Station）是位于美国弗吉尼亚州西北部巴斯县、阿勒格尼山脉内的一座抽水蓄能电站，主要设施建于巴克溪和小巴克溪流域。电站利用高差约1,200英尺（约366米）的上下两座人工水库储存能量：电力需求较低时，将下库水抽至上库；需求上升时放水，驱动六台可逆式水泵水轮机发电。 电站按六台350兆瓦机组、总出力2,100兆瓦设计，1985年开始发电并于同年12月投入商业运行。建成时是世界上规模最大的抽水蓄能电站，此后经过机组增容改造。道明尼能源现公布其净发电能力为3,003兆瓦，足以供应约75万户家庭；美国联邦能源监管委员会（FERC）的2026年再许可文件则将六台机组按每台414兆瓦计为2,484兆瓦总装机容量。丰宁抽水蓄能电站于2024年12月31日全面投产后，以3,600兆瓦超过该站，成为装机容量最大的抽水蓄能电站。 历史 美国联邦政府于1977年1月向电站颁发许可证，工程同年开工。早期设计将电站定位为近乎纯抽水蓄能循环的调峰工程，拟建六台机组，总额定出力2,100兆瓦。1982年发表的电气设计论文预计工程于1986年10月全面投入商业运行。电站可为弗吉尼亚州及周边地区提供峰荷电力，并通过建设就业、地方税收和配套设施惠及巴斯县。 该工程曾一度放缓，1982年恢复全面施工。北卡罗来纳电力公司同年把工程20%的权益出售给阿勒格尼电力系统旗下公司，后者随后把持股比例提高到40%。电站于1985年10月2日开始发电，同年12月投入商业运行。截至12月15日，电站在试验和运行阶段已发电近6,600万千瓦时。电站投运时可向六个州供电，服务约300万用户。 有关工程造价则众说纷纭，其中美国国家水电协会的记载为16亿美元，1985年的同期报道则为17亿美元。工程建设高峰期雇用约3,400人，长期运营人员约50人。 工程设计 电站的上水库由横跨小巴克溪的土石坝拦成。FERC在2026年再许可文件中将上库面积列为278英亩（约113公顷），总库容37,910英亩·英尺（约4,676万立方米），其中可用于发电的库容为23,300英亩·英尺；正常最高水位海拔3,321英尺。上库坝长2,250英尺（约686米）、高460英尺（约140米），坝顶海拔3,331英尺。道明尼能源公开资料则将上库面积列为265英亩、坝长约2,200英尺，两项资料对面积和坝长的记载略有差异。下水库由横跨巴克溪的土石坝形成，面积555英亩（约225公顷），总库容27,300英亩·英尺（约3,367万立方米），其中可用库容25,620英亩·英尺；正常最高水位海拔2,118英尺。下库坝长2,100英尺（约640米）、高135英尺（约41米）。道明尼能源称，电站运行时上库水位波动约105英尺，下库水位波动约60英尺。上水库设三个进水口，每个进水口连接一条直径28.5英尺（约8.7米）的混凝土衬砌输水隧洞。每条隧洞先经过约3,300至3,400英尺的水平段，再垂直下降约980英尺，随后由长约3,267至3,686英尺的下部水平段通向厂房，并在厂房附近分成两条钢板衬砌压力管道，分别向两台机组供水。三条隧洞各设一座直径约44英尺的调压井。早期工程论文同样记载三条直径约8.6米的输水隧洞各分为两支，连接六台机组。 厂房建于下水库西岸，长509英尺（约155米）、宽145英尺（约44米）、高203英尺（约62米），主体位于地下，仅上部结构从水库岸边露出。厂房设六个机组段和一个安装间。中文资料将厂房尺寸记为152米×61米×46米，并指出下库水位变化较大，厂房相当部分处于水位以下。厂内安装六台立轴可逆式法兰西斯水泵水轮机及相连的发电电动机；最初每台发电容量约350兆瓦，发电电动机额定容量389,000千伏安，抽水时额定轴功率348,000千瓦。 电站以静止式可变频率变流器作为机组抽水启动的主要方式。变流器通过改变定子电流频率，使机组约在5分钟内达到额定转速；机组也可采用一台处于发电状态的机组带动另一台进入抽水工况的“背靠背”同步启动方式，作为变频启动的备用方案。机组采用空气冷却，设计人员认为水冷方案会降低转动惯量，并增加管路、维护和水处理系统，从而不利于系统稳定和可靠运行。厂房屋顶设500千伏六氟化硫气体绝缘开关站。早期设计采用由四台断路器和隔离开关组成的改进环形母线，并为增设第五台断路器预留位置。与在下库另一侧另建常规露天开关站相比，屋顶紧凑布置缩短了控制线路，减少了跨越水库的500千伏线路和外露钢结构，也降低了结冰、绝缘子污染及人为损坏风险。电力通过通往谷地和列克星敦方向的两条500千伏输电线路送出，线路分别长约51英里和35英里。 运行与改造 电力需求较低时，发电电动机反向运行，将水从下库抽回上库；需求高峰时开启进水设施，使水经压力管道流向下库并驱动机组发电。抽水过程中虽需消耗的电量多于重新发出的电量，但电站可把低负荷时段的电力转移到峰荷时段，并向电网提供调频、备用和快速响应能力。电站的电力并入PJM互联所协调的区域电网。 2017年的报道记载，六台机组各可连续运行最长约11小时，电站接到调度指令后约6分钟即可开始发电。2021年的报道则称，发电时水流量最高可达每分钟1,350万美制加仑，六台机组发出的电力可供约75万户家庭使用。因可在低谷时蓄水、需要时迅速发电，新闻报道常以“世界上最大的电池”形容该站。 机组长期频繁启停造成转动部件磨损。2003年的报道指出，电站机组每年启停约4,800次，业主计划逐年改造六台机组，每年完成一台。工程当时估计耗资约1亿美元，预计提高约8%的效率。改造由福伊特承担，历时六年，于2009年完成。六台机组更换水轮机转轮并翻修顶盖，发电机定子绕组也重新设计。福伊特称，改造后每台水轮机最大发电能力达到530兆瓦，比改造前提高近25%，使该公司所列电站总容量超过3,030兆瓦。新转轮直径超过6米，重约87至90吨，约100吨重的顶盖须拆分运输。大型部件从位于宾夕法尼亚州约克的工厂运往电站，运输距离约250英里，使用具有19根车轴的特种车辆，并在弗吉尼亚州西部山路上实施交通管制。福伊特称，巴斯康蒂电站投运后近20年间保持世界最大抽水蓄能电站地位，改造增容后又返回世界大型抽水蓄能电站前列。 环境与公共设施 2026年再许可资料所列工程边界面积为3,451英亩，其中1,122英亩为乔治·华盛顿和杰斐逊国家森林内、由美国国家森林局管理的联邦土地。工程设计和输电线路选线期间，电力公司与森林管理部门研究了厂房、道路、输电线路和休闲设施的布置，以减少对森林和山地景观的影响。屋顶气体绝缘开关站也因体积较小、无须另建大面积露天开关场而被设计者视为降低景观影响的措施。 抽水蓄能循环反复使用上下水库中的水，但电站仍须维持巴克溪和小巴克溪的下泄流量。现行许可条件要求下库瞬时放流量不得低于每秒10立方英尺，上库瞬时放流量不得低于每秒2立方英尺，并对下库每日平均放流量做出了规定。运营商和政府机构定期检测水质。由于上下水库水位涨落迅速，水库本身不开放公众游憩；下库坝下游另建有休闲水池、海滩、露营地和野餐区，供垂钓、划船、游泳和露营使用。 所有权与再许可 道明尼能源公开资料列明，电站由道明尼能源持有60%权益，巴斯康蒂能源有限公司持有约24%，阿勒格尼电力系统持有约16%，并由道明尼能源运营。2024年12月30日，弗吉尼亚电力公司（以弗吉尼亚道明尼能源名义经营）、阿勒格尼发电公司和巴斯康蒂能源有限公司向FERC提出新许可证申请。申请将工程范围列为巴斯县、高地县、奥古斯塔县和罗克布里奇县境内的巴克溪及小巴克溪流域。FERC于2026年1月接受申请，并宣布项目已可进入环境分析阶段。申请人拟继续按原有方式运行电站，同时更换水轮机转轮及相关附属设备，未提出其他结构或运行方式变更。同年4月，FERC表示将编制环境评估，并把发布环境评估的目标日期定为2026年11月20日。 参考资料 外部链接 道明尼能源：巴斯康蒂抽水蓄能电站 FERC项目档案（P-2716）