水力発電所の応用

水力発電所の応用

ポンプ式水力発電所は主に揚水発電所で使用されます。電力システムの負荷が基本負荷より低い場合、それは水泵として使用され、余剰発電容量を使って下流の貯水池から上流の貯水池へ水を汲み上げ、位置エネルギーの形でエネルギーを蓄えます。システムの負荷が基本負荷を超えたときに使用されます。

この負荷では、水力発電所として使用され、ピーク負荷を調整するために電力を生成することができます。したがって、純揚水発電所は電力システムの出力を増加させることはありませんが、熱電気発電ユニットの経済的な運転を改善し、電力システムの全体的な効率を向上させることができます。1950年代以来、揚水貯蔵ユニットは世界中の国々で広範な関心と急速な発展を見てきました。

初期に開発された揚水貯蔵ユニットや高水頭のものは、主に発電機モーター、水力発電所、および直列に接続された給水ポンプで構成される三機種タイプを採用しています。その利点は、水力発電所とポンプが別々に設計されているため、より高い効率が得られ、ユニットは発電時と汲み上げ時に同じ方向に回転し、発電から汲み上げへ、または汲み上げから発電への切り替えが迅速に行えることです。同時に、水力発電所はユニットを起動するために使用できます。欠点としては、コストが高く、発電所への投資が大きいことが挙げられます。

斜流ポンプのランナー羽根は回転可能であり、水頭や負荷の変動時にも良好な運転性能を維持します。ただし、水力特性および材料強度の制約により、1980年代初頭時点での最高水頭は136.2メートル（日本の高根第一発電所）にとどまりました。それ以上の水頭にはフランシス式揚水発電所が必要です。

揚水発電所は上池と下池を備えている。同じエネルギーを貯めることを前提に、落差（ヘッド）を大きくすれば、貯水量を減らすことができ、発電機の回転速度を高め、建設コストを削減できる。このため、落差300メートルを超える高落差揚水発電所が急速に開発されている。世界で最も高い落差を有するフランシス式ポンプ水車を採用した発電所は、旧ユーゴスラビアのバイナバシュタ発電所に設置されている。その単機出力は315MW、発電時落差は600.3メートル、揚水時落差は623.1メートル、回転数は428.6rpmであり、毎年運転を開始している。