天荒坪水电站
天荒坪水电站位于浙江省安吉县西苕溪的支流大溪上，处在长江三角洲的西南端，接近华东电网有限公司的负荷中心，是华东地区第一座大型抽水蓄能电站。水电站总装机容量1800兆瓦，水泵工况最大毛扬程610.2米，水轮机工况额定水头526米。水电站年发电量31.6亿千瓦时，年抽水用电量（填谷电量）42.86亿千瓦时。
1991年8月，国家计委批准了在浙江省安吉县兴建天荒坪抽水蓄能电站的项目建议书。1992年6月，水电站前期准备工程启动。1994年3月1日，水电站正式动工。1998年1月，第一台机组投产。2000年12月底，全部工程竣工投产。天荒坪水电站在华东电网有限公司中，承担系统峰谷差360万千瓦任务，缓解了华东电网日益加剧的峰谷差矛盾。
截至2024年9月，天荒坪水电站已完成发电量548亿千瓦时，抽水电量684亿千瓦时。电站综合效率达80%，处于世界领先的水平，每年可节约标准煤17万吨，减少二氧化硫排放2800吨。天荒坪水电站曾获得第十一届优秀工程设计金奖、第九届优秀工程勘察金奖、水力发电科学技术奖特等奖等。
历史沿革
建设背景
上世纪80年代中后期，随着改革开放和社会经济快速发展，我国电网规模不断扩大，华东、华北和广东省等以火电为主的电网，缺少调峰手段，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，修建抽水蓄能电站以解决以火电为主的电网的调峰问题逐步形成共识。
前期筹备
天荒坪水电站的选址始于1979年，从苏南、皖东南和浙北等华东电网有限公司的负荷中心地带，共普查选点50处，经过反复技术经济比较，于1984年确定天荒坪为华东地区第一个抽水蓄能电站站址。1991年8月，国家计委批准了在浙江省安吉县兴建天荒坪抽水蓄能电站的项目建议书。同年11月，华东电力集团公司天荒坪抽水蓄能电站工程建设公司正式组建。在设计阶段，侧重理念和技术层面协调工程建设与环境之间的关系，如公路及建筑物开挖边坡的绿化、土石坝后坝坡的绿化，功能性建筑物造型与环境的协调等。1992年6月，水电站前期准备工程启动，场内公路、供水系统、施工通讯系统等相继开工。
施工建设
1994年3月1日，水电站正式动工。施工建设阶段，大坝采用当地材料坝，取材于上下水库内，根据库内开挖料选择坝型，弃渣场利用库内死库容或坝后，减少占地。水电站上水库利用库盆全风化开挖料填筑于沥青面板堆石坝后部，形成土石混合坝，可减少料场石料开挖，也减少弃渣，利用全强风化开挖料回填库底，减少对资源的占用，降低工程对环境的影响。
竣工投产
1998年1月，第一台机组投产，总工期8年。2000年12月底，全部工程竣工投产。
地理环境
地质环境
天荒坪地区属侏罗系上统火山岩，岩石主要为凝灰岩、流纹岩、花岗斑岩等，岩性坚硬，地质构造相对稳定。地震基本烈度小于6度，地表复盖层较薄。下水库位于一条山区小溪流，坝址以上集水面积为25.5平方公里，多年平均年径流量为2590万立方米，最枯年份的年径流量为900万立方米。上水库蓄水满后，在正常运行期内只需补充少量的蒸发和渗漏损失，同下游用水无太大矛盾。
区域环境
水电站的地理位置近华东电网有限公司负荷中心，距上海市直线距离175公里，距杭州市直线距离57公里，距华东电网500千伏瓶窑枢纽变电所只有34公里，便于电站接入电力系统。上水库位于山河港左岸支沟的沟源洼地，其东西两侧分别为搁天岭（顶高程 973.48米）和天荒坪（顶高程930.19米）。上下水库库区内无居民，上库只有15亩梯田和少量茶园，下库只淹没一段简易公路，可结合施工道路改线。整个电站工程除上、下水库外，其余都埋没在地下岩层之中。
工程结构
总体布局
水电站主要建筑物包括上、下水库、输水系统、地下厂房洞室群、开关站等，均位于大溪左岸。左岸山体雄厚，地形高差700米左右。上下水库库底的天然高差约590米，筑坝形成水库后平均水头570米，最大发电毛水头610米，上下两个水库的水平距离约1公里，输水道长度与平均发电水头之比为2.5。
硬件设施
机电设备
水电站主要机电设备有6台（30万kW）立轴可逆混流式水泵水轮机/发电电动机组和6台（340MVA）三相绕组强迫油循环水冷式主变压器。
上水库
上水库利用天然洼地挖填而成，集水面积很小，径流、洪水均可忽略。设计最高蓄水位905.2米，总库容885万立方米；设计最低蓄水位863米，死库容50万立方米。水库由主坝和4座副坝围筑而成。
下水库
水电站下水库位于太湖流域西苕溪支流大溪上，坝址集水面积25.5平方公里，多年平均年径流量2450万立方米，枯水年也能保证抽水蓄能电站用水。设计最高蓄水位344.5米，相应库容877万立方米；最低蓄水位295米，死库容72万立方米。
输水系统
输水系统设在大溪左岸的山体内，其组成部分主要有上库进出水口和闸门井、斜井式高压管道、钢筋混凝土岔管、压力支管、尾水隧道和下库进出口等。
地下厂房洞室群
地下厂房洞室群主要有主副厂房及安装场、主变室、母线廊道、尾水闸门洞以及其它一些用于交通、通风、排水的洞室和竖井。
开关站
开关站（500kV）布置在下库左岸尾水隧洞出口上方的地面上，高程350.2米，面积3850平方米，采用GIS设备（气体绝缘金属封闭开关设备）。开关站左侧有降压站（35kV），右侧布置中控楼。
设计参数
参考资料
功能价值
发电原理
天荒坪抽水蓄能电站发电的原理是电能转化成水的势能，水的势能再转化为电能的过程，厂房里的六台机组既是水泵又是用来发电的水轮机组。当电网用电量处于低谷时，利用余电将下水库的水，通过山体里的输水管道抽到上水库将水储存。到了用电高峰时，再将上水库的水放下来，利用上下水库之间的落差，冲击水轮机，带动机组发电。尾水再流入下水库重复利用。
整体价值
天荒坪抽水蓄能电站位于长江三角洲腹地，临近华东电网有限公司负荷中心。承担华东电网调峰、调频、调相和紧急事故备用等多项任务。天荒坪水电站为日调节抽水蓄能电站，装机1800兆瓦为电网必需容量，可向华东电网提供1800兆瓦尖峰出力，缓解用电高峰时电力供需矛盾，同时可吸收电网低谷剩余电力抽水填谷。天荒坪电站投入运行后可承担华东电网3600兆瓦峰谷差，改善网内火电机组和核电机组的运行条件，提高电网供电质量和供电可靠性，产生一定的经济效益。
经济效益
由于天荒坪水电站特有的运行灵活性，在满足调频、调相、负荷调整、事故旋转备用等系统需要方面，具有特别有利的条件，并由此给系统带来经济效益。天荒坪水电站的地形地质条件优越，上下水库成库条件好，水头高，容量大，水库淹没损失甚微，输水道相对较短，工程投资可节省约18亿元，低于同等规模的火电站。
天荒坪电站在电网负荷低谷时抽水填谷，在系统负荷高峰时发电顶峰，承担电网峰谷差3600兆瓦，改善网内火电机组的运行状况，使得网内火电能平缓高效运行，从而减少网内火电燃料消耗、降低电网运行费用，给电网带来经济上的效益。每年可节约标准煤17万吨，减少二氧化硫排放2800吨。
社会效益
天荒坪水电站建成后，利用低价电能抽水，为系统提供峰荷电能，为推行峰谷分时电价创造了现实条件。天荒坪水电站既调峰又填谷，大大减轻火电的调峰负担，提高电网的供电质量，保证了火电和核电的安全稳定运行。天荒坪水电站的建设，促进了地方基础设施建设，改善了地区交通、通信及招商条件，活跃了当地物资市场和劳动力市场，创造了数量可观的社会就业机会。形成了“安吉天荒坪风景名胜区”，带动了地区建材工业、第三产业及旅游业的发展，天荒坪的建设对于拉动地区经济和社会发展起了很大作用。
重点工程
工程难点
上水库工程地质条件复杂，各处的岩石风化程度不一，呈现出物理力学性质上显著的不均匀性，水库蓄水后沉降和不均匀沉降难以避免。库岸全线除了进出水口及其临近区域相对隔水层顶板高程高于上水库设计最高蓄水位外，其余均低于最高蓄水位，需要进行库盆防渗处理。
技术特点
沥青混凝土面板防渗
在充分比较了钢筋混凝土面板防渗、沥青混凝土面板防渗、库底黏土防渗，以及几种防渗型式的组合后，选择了全库盆沥青混凝土面板防渗结构。其优点是可以最大限度适应库底风化岩土的不均匀沉降、不设结构缝、库底与岸坡和坝坡护面连成一体避免接头渗漏，防渗效果可靠。天荒坪上水库为国内第一个大面积采用沥青混凝土防渗面板的工程，沥青混凝土防渗面板总面积达28.5万平方米，运行效果良好。
自流排水洞
结合地形条件，在国内外大型抽水蓄能电站中首次采用自流排水洞方式排出地下厂房洞群的渗漏水，与传统的水泵抽排方式相比，大大节约了电站运行费用，更主要的是为防止水淹厂房、保证电厂安全提供了全新的手段。
L/H比值最小的输水系统
上下水库位置确定后，连接上下水库的引水发电系统的布置对抽水蓄能电站的经济性影响显著，输水系统的平、立面布置直接关系到L/H比值的大小。经过技术上和经济上综合比较，最终选择了在平面上以直线连接上下水库，在立面上设置尾部地下厂房，高压管道为58°转轴倾角的斜井，在平面上主管2根（即一洞三机）的方案。最终布置的天荒坪的L/H比值为2.5，是国际上已建或在建大型纯抽水蓄能电站中比值最小的一座。
混凝土衬砌压力管道
天荒坪水电站水道系统承受的最大净水压力为680米，最大动水压力840米，为混凝土衬砌压力管道世界之最。针对天荒坪的具体情况，岔管位置选择综合考虑了上覆岩体厚度、地应力水平、围岩渗透性和地质条件等因素，结合大量的试验研究分析，使得钢筋混凝土岔管在天荒坪工程得以成功应用，其所承受的水头是当时世界上最高的。
9兆帕高压灌浆技术
对混凝土衬砌的岔管而言，围岩的抗渗性能好坏至关重要，关系到渗透的稳定性和结构的安全。为了改善高压隧洞围岩的抗渗性，在输水道下平段和高压岔管区域均进行了高压灌浆，以便构筑高压隧洞的环型帷幕，尽可能减小输水系统内水外渗所带来的危害。灌浆孔间排距3米，孔深6~8米，分序加压，最大灌浆压力9兆帕，在国内创造了灌浆压力新纪录。
地下厂房结构抗振技术
水电站存在激振频率高、结构层高、上部受力且基础薄弱等特征，这种“头重脚轻”的局面对结构抗振十分不利，厂房结构抗振设计难度居国内之首。为此，采取了一系列厂房结构减振措施：蜗壳机墩结构与下游岩壁紧贴，各层板梁断面及大开孔处梁断面尺寸适当加大，提高关键部位结构的混凝土强度等级，通过利用围岩抗力并加强楼板结构，有效提高结构的自振频率。发电机风罩厚度加厚，上机架极座板块加大加厚，使作用力分散，减小变位，增加刚度。天荒坪抽水蓄能电站在国内第一个有效解决了高水头大容量蓄能机组基础振动问题。
文旅信息
随着水电站建成蓄水，上下水库成为环境优美秀丽的风景区。下水库形成了一片集幽谷、青山、瀑布、小溪一体的风景区——“长谷洞天”。从下水库到上水库有一条长12公里的盘山公路，这条路以高山美景和弯道出名。2019年上映的电影《飞驰人生》就在这条盘山公路和下水库取景。沿着电影里的这条公路，从下水库驱车前往上水库。上水库风景区名叫“江南天池”，是国家4A级景区。水电站所在的大溪村，已有200多家农家乐、民宿，被誉为“杭嘉湖平原农家乐第一村”。
所获荣誉
参考资料
参考资料
天荒坪抽水蓄能电站.黄河水利职业技术学院.2024-09-22
特别关注 | “两山”转换天地宽:天荒坪抽水蓄能电站绿色发展之路.澎湃新闻.2024-09-22