前言

我国电力来源由水电、火电、核电、风电等几大板块组成，自20世纪80年代以来，我国电网规模不断扩大，广东、华北和华东等以火电为主的电网，由于受地区水力资源的限制，电网缺少经济的调峰手段，电网调峰矛盾日益突出，缺电局面由电量缺乏转变为调峰容量也缺乏。因此，修建抽水蓄能电站解决火电为主电网的调峰问题逐步达成共识。抽水蓄能电站作为我国电源结构中一种新型电源，以其调峰填谷的独特运行特性，在电力系统中发挥着调节负荷、促进电力系统节能和维护电网安全稳定运行的功能。

为加快我国能源结构调整和东部地区经济发展，国家正大力推进西电东送项目，即通过集约化开发、建设西部地区大煤电、大水电、大核电、大型可再生能源基地，将其所产电能通过1000kV交流和±800kV直流构成的特高压电网，送往电力需求缺口较大的东部地区。特高压交流输电系统的无功平衡和电压控制问题比超高压交流输电系统更为突出。利用大型抽水蓄能电站的有功功率、无功功率双向、平稳、快捷的调节特性，承担特高压电力网的无功平衡和改善无功调节特性，对电力系统可起到非常重要的无功/电压动态支撑作用，是一项比较安全又经济的技术措施。

在此大的背景下，1991年装机容量270MW的潘家口混合式抽水蓄能电站首先投入运行，目前，我国已建抽水蓄能电站26座，装机容量2034.5万kW，占电力总装机容量的1.8%。全国在建及核准抽水蓄能电站12座，装机容量1544万kW，迎来了抽水蓄能建设的高峰期。

抽水蓄能电站土建部分一般由上水库、下水库、引水发电系统三大部分组成，对于上水库、下水库的布置，一般希望两者之间在天然地形上存在较大的落差，这样可以在相同的抽水发电流量下，获得更高的削峰填谷效益。针对抽水蓄能电站的这种特点，工程选址大多选择在山区平原交界地带等地形变化剧烈的区域，在地势较高的区域，如山头建设上水库，在地势较低的区域建设下水库，也有工程利用已有水库作为下水库，在已有水库的地方寻找山头建设上水库。上水库用于蓄水，上水库、下水库间通过引（抽）水发电系统联系起来，以获得较大的水头差，从而得到更高的调峰容量效益。

一般来讲，良好的抽水蓄能电站站址的典型特征之一即为：上水库、下水库之间存在较大的水头落差，如国网河南宝泉抽水蓄能电站上水库、下水库水头差为531.9m，国网河南回龙抽水蓄能电站上水库、下水库水头差为400m。枢纽的布置特点决定了上水库、下水库的地形、地貌特点，因此，在抽水蓄能电站中上水库外侧多临深切河谷或平原。从工程地质和水文地质角度分析，由于工程区地形变化剧烈，多存在大的地质构造，断层、冲沟等地质缺陷较发育，库区周边多不能形成天然的隔水层，存在库水外渗的地形、地质条件。上述工程特点和自然条件决定了上水库作为高悬水库，其基础渗流场分析的复杂性，是其他常规工程中没有的。

抽水蓄能电站上水库的水自下库抽入，库盆有效蓄水量是影响电站正常运行和电站发挥其预期效益的重要因素，因此上水库防渗设计中对库水渗漏量较其他常规拦、蓄水库有较为明确、严格的要求，有其特殊性；另外，上水库蓄水和后期运行方式的不同对防渗结构的影响和常规抽水蓄能电站也不相同，因此，抽水蓄能电站上水库防渗处理研究一直是抽水蓄能电站研究的工作重点之一。

为研究不同自然条件下高悬水库防渗体系设计的多样性及技术关键点，积累相关类似自然环境和工作条件下，高悬水库防渗体系设计的研究方法和采用的技术措施，本项目主要以河南国网宝泉抽水蓄能电站（装机容量1200MW）上水库作为大型抽水蓄能电站、软硬相间基础上的高悬水库研究的典型样本；河南国网回龙抽水蓄能电站（装机容量120MW）上水库作为中型抽水蓄能电站、刚性基础上的高悬水库研究的典型样本，对高悬水库基础的渗流场进行研究，提出渗流控制标准和不同基础条件下的渗流控制措施。黄河勘测规划设计有限公司自主进行重点科技攻关，针对高悬水库防渗体系关键技术难题开展了联合攻关。围绕宝泉抽水蓄能电站长达20多年的研究中，国内众多专家提供了咨询意见。为了系统介绍这些研究成果，编写本书对一些技术难题的研究过程及主要研究成果进行系统的介绍，希望能对推动我国抽水蓄能电站技术的发展尽绵薄之力。自2008年8月30日上水库正式抽水、发电，至今宝泉抽水蓄能电站运行正常。

在本项目研究期间，正值《土石坝沥青混凝土面板和心墙设计规范》（DL/T 5411—2009）编制过程，课题组与规范编制小组成员密切联系，DL/T 5411—2009在渗控标准、沥青斜坡流淌值的测定方法等采用了宝泉抽水蓄能电站的经验，附录中不同防渗材料间接头结构布置将宝泉抽水蓄能电站接头设计体型作为成熟的、推荐结构的之一采用，该规范已于2009年由国家能源局发布实施。面板堆石混凝土技术，在国内采用大型工程中为首次采用，对该项技术的推广起到了重要的支撑作用，同时还参编了《胶凝砂砾石筑坝技术规范》，该规范审批稿已通过。

河南国网回龙抽水蓄能电站河上水库，采用“钢筋混凝上面板＋喷混凝土”库盆防渗新技术，该技术用于高水头、大变幅的抽水蓄能电站库盆防渗，在国内外属首例，工程获河南省优秀工程勘察设计一等奖。

邵颖编写了内容提要、前言、第1章、第2章、第4章、第7章中的7.1节和7.2节；刘军编写了第6章、第7章中的7.3节、第9章、第10章；张瑞洵编写了第5章、第8章中的8.1节、第12章；赵宁编写了第8章中的8.2～8.4节、第13章、第14章；陈向青编写了第7章中的7.4～7.8节、第11章、第15章、第16章；郭亚军编写了第3章、第17章；秦云编写了第8章中的8.5～8.8节；全书由姜苏阳统稿。本书在编写过程中得到了同行专家和同事的大力支持，在此表示深深感谢！

由于本书涉及专业众多，编写时间仓促，错误和不当之处，敬请同行专家和广大读者赐教指正。

作者

2014年7月