抽水蓄能電站的水頭，是指電站上水庫與下水庫之間的水位差，是決定電站能量轉(zhuǎn)換效率和機(jī)組選型的關(guān)鍵參數(shù)。通常情況下，水頭越高，轉(zhuǎn)化為電能的機(jī)械能就越多，發(fā)電效率也就越高。

隨著抽水蓄能技術(shù)水平的不斷發(fā)展，我國高水頭、大容量電站的數(shù)量越來越多。

據(jù)CPEM統(tǒng)計(jì)，目前國內(nèi)700米級水頭抽水蓄能電站項(xiàng)目有：

我國首座700米級水頭抽水蓄能電站，是吉林敦化抽水蓄能電站，該電站的投產(chǎn)發(fā)電標(biāo)志著我國首次實(shí)現(xiàn)了700米級超高水頭、高轉(zhuǎn)速、大容量抽水蓄能機(jī)組的完全自主研發(fā)、設(shè)計(jì)、制造和投運(yùn)。

浙江省臺州市天臺抽水蓄能電站，額定水頭724米，為全球水頭最高。單級引水斜井長度達(dá)到483米，為國內(nèi)最長，刷新多項(xiàng)世界和國內(nèi)工程紀(jì)錄。

1、相較于低水頭電站，高水頭抽水蓄能電站能夠利用更高的水頭落差進(jìn)行發(fā)電，從而提高發(fā)電效率。

2、在某些地區(qū)，由于地質(zhì)構(gòu)造和水文條件的特殊性，只能建設(shè)高水頭抽水蓄能電站。

3、雖然高水頭抽水蓄能電站的設(shè)備和技術(shù)可能更復(fù)雜，但由于單位千瓦造價(jià)的降低，整體上可能具有更好的經(jīng)濟(jì)性。對于同樣的裝機(jī)容量，水頭越高，發(fā)電流量越小，上、下庫的庫容也越小。這不僅可以縮小輸水管道的直徑，還可以減小廠房尺寸和機(jī)組尺寸，從而降低工程造價(jià)。

高水頭電站雖能效突出，但需權(quán)衡技術(shù)難度與經(jīng)濟(jì)性。過高的水頭也可能帶來一系列問題，如設(shè)備復(fù)雜性增加、維護(hù)成本上升等：

1、設(shè)備要求與制造難度加大

高水頭意味著抽水蓄能電站的水輪機(jī)、發(fā)電機(jī)等關(guān)鍵設(shè)備需要承受更大的水壓和機(jī)械應(yīng)力，這對設(shè)備的制造精度、材料選擇和耐久性提出了更高要求。

2、機(jī)組穩(wěn)定性要求更高

高水頭條件下，水流在管道和水輪機(jī)中的流速會更快，這可能導(dǎo)致水流的不穩(wěn)定性增加，影響機(jī)組的穩(wěn)定運(yùn)行。

為了確保機(jī)組的穩(wěn)定運(yùn)行，需要對水流進(jìn)行精確的控制和調(diào)節(jié)，這增加了電站的技術(shù)復(fù)雜性和運(yùn)行成本。

3、復(fù)雜的地質(zhì)條件

高水頭意味著斜井長度增加，而長斜井往往穿越復(fù)雜的地質(zhì)條件，如斷層、裂隙、軟弱夾層等。這些不良地質(zhì)條件可能對斜井的穩(wěn)定性造成威脅，增加施工難度和風(fēng)險(xiǎn)，傳統(tǒng)的施工方法可能無法適用。

4、施工難度加大

長斜井意味著鉆孔深度加大，孔斜與方位角控制難度也隨之提高。以天臺抽水蓄能電站為例，該電站引水斜井長度達(dá)到483.4米，刷新了國內(nèi)單級斜井長度的紀(jì)錄。在如此長的斜井中，如何確保鉆孔的精度和穩(wěn)定性是一個(gè)巨大的挑戰(zhàn)。在開挖過程中，需要采用定向鉆、反井鉆機(jī)或TBM等高效開挖設(shè)備，并配備專業(yè)的測斜糾偏技術(shù)。

圖：浙江天臺抽水蓄能電站三維透視圖

5、高強(qiáng)水壓

在高水頭條件下，引水系統(tǒng)需要承受極大的水壓。在長龍山抽水蓄能電站中，為扛住超強(qiáng)水壓，引水系統(tǒng)下半段“披”了一身“鎧甲”——洞內(nèi)采用壓力鋼管襯砌，最大管徑5米。斜井長達(dá)415米，傾角58度，而鋼管安裝管節(jié)最大重量達(dá)28噸，等同于14輛20尺集裝箱的重量。這相當(dāng)于在一段長陡坡上溜放、焊接巨型重量級鋼材，施工難度前所未有。（素材來源：中國三峽集團(tuán)）

隨著市場需求的不斷增加、技術(shù)進(jìn)步的持續(xù)推動、政策支持和發(fā)展規(guī)劃的落實(shí)以及經(jīng)濟(jì)效益和社會效益的顯著提升，高水頭抽水蓄能電站呈現(xiàn)出積極向好的態(tài)勢。

西南：

隨著西南地區(qū)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和新能源的大規(guī)模接入，電網(wǎng)對抽水蓄能電站的需求持續(xù)增長。

依托金沙江、大渡河、雅礱江、瀾滄江等主要流域，一批水風(fēng)光儲一體化清潔能源基地正在加速建設(shè)中。

以雅礱江流域基地為例，該基地規(guī)劃建設(shè)8座大型抽水蓄能電站。道孚抽水蓄能電站就是雅礱江流域水風(fēng)光一體化基地的標(biāo)志性項(xiàng)目。該電站具有超高水頭、高海拔高寒、高地震烈度、機(jī)組高轉(zhuǎn)速和大容量等特點(diǎn)，最大水頭760.7米，僅次于在建的天臺抽蓄電站，為國內(nèi)第二高。

圖：道孚抽水蓄能電站效果圖

西北：

根據(jù)《抽水蓄能中長期發(fā)展規(guī)劃（2021-2035年）》，為服務(wù)新能源大規(guī)模發(fā)展和電力外送需要，我國抽水蓄能電站將重點(diǎn)圍繞新能源基地及負(fù)荷中心合理布局，重點(diǎn)布局在“三北”地區(qū)。

西北地區(qū)抽水蓄能電站通常位于高海拔地區(qū)，為了提高發(fā)電效率和儲能能力，西北地區(qū)抽水蓄能電站通常采用高水頭設(shè)計(jì)和大容量機(jī)組。