抽水蓄能电站主体工程由上下水库、输水系统、电站厂房、变电站、出线场及辅助工程组成。与常规水电站相比，抽水蓄能电站最显著的特征在于具备上下两个水库，通过可逆式机组实现水能的循环利用。

从布置型式来看，抽水蓄能电站可分为首部式、中部式和尾部式三种。首部式电站地下厂房位于输水道上段，适用于水头不太高的场景；尾部式布置将厂房设于输水道末端，便于施工交通和出线，目前国内多数大型电站采用此型式；中部式则适用于输水道较长且中段地形条件适中的情况，如十三陵抽水蓄能电站即采用该布置方式。

一、水库

上下水库是抽水蓄能电站的能量存储载体，其工作特点与常规水库存在本质差异。由于日调节运行要求，水库水位昼夜变幅通常达10至20米，极端情况下超过30米，水位变动速率可达每小时5至8米。这种高频大幅度的水位波动对库岸边坡稳定和防渗系统提出了严苛要求。

上水库多采用人工开挖或库盆防渗处理，常见防渗型式包括沥青混凝土面板、混凝土面板及复合土工膜等。运行实践表明，防渗面板在初期蓄水加载阶段易出现裂缝，尤其是坝坡与库底连接的反弧段、风化岩层厚度突变部位等应力集中区域。下水库若利用已建水库或天然湖泊，则需重点关注泥沙淤积对有效库容的影响；若为人工新建，其挡水建筑物需兼顾发电和抽水的双向水流条件。

水库的防渗排水设计需特别重视地下水位控制。由于库水位骤降产生的渗透压力变化，易诱发岸坡失稳，因此需在防渗护面后设置完善的排水垫层和反滤系统。对于严寒地区电站，还需考虑冰凌对库岸面板的影响，通常将机组投产时间避开冰冻期，并通过优化调度减少冰体总量。

二、输水系统

输水系统承担能量转换的媒介输送功能，由进出水口、引水隧洞、压力管道、调压设施及尾水系统组成。抽水蓄能电站水头普遍较高，且承受双向水流作用，这使其在结构设计和运行控制方面具有显著特殊性。

进出水口设计需适应双向过流要求，流速分布和流态控制较常规电站更为复杂。由于库容相对较小且死水位较低，进水口淹没深度往往不足，易产生立轴漩涡和库底冲刷。工程实践中多采用侧式或井式布置，通过优化体形轮廓和设置消涡设施改善水流条件。

压力水道根据地质条件和内水压力大小，可采用钢筋混凝土衬砌、钢板衬砌、预应力混凝土衬砌或防渗薄膜复合衬砌等不同型式。高水头段通常采用钢板衬砌以承受内压并防止内水外渗，而地质条件良好的中低压段则多采用钢筋混凝土结构。输水系统的瞬变流控制是设计关键，当机组甩负荷时，水锤效应可能危及设备安全，因此需在压力管道前端设置调压室，为压力波提供释放通道。尾水隧洞长度较大时，同样需设置尾水调压室以抑制负水锤影响。

三、厂房与机电设备

抽水蓄能电站厂房按结构型式分为地面式、半地下式和地下式。大型高水头电站普遍采用地下厂房，以利用围岩承受部分内水压力并适应较大的吸出高度要求。厂房内部按功能分层布置，自上而下依次为发电电动机层、母线层、水泵水轮机层和蜗壳层，各层高程需综合考虑设备安装、运行维护和结构受力条件。

水泵水轮机作为核心设备，目前普遍采用混流可逆式结构，适用水头范围覆盖30米至700米。与常规水轮机相比，可逆式机组需兼顾水泵和水轮机两种工况的水力性能，其转轮设计需在效率、汽蚀性能和稳定性之间寻求平衡。发电电动机具有双向旋转、工况转换频繁的特点，需配备复杂的启动装置和冷却系统，转速和容量参数通常高于同容量常规机组。

机组运行工况包括发电工况、抽水工况以及两种调相工况。发电工况下机组响应速度快，可在2至5分钟内启动并网；抽水工况需从电网吸收大量有功功率，启动过程相对复杂。两种调相工况分别对应发电方向和抽水方向的空转运行，用于调节电网无功功率和稳定电压。

四、运行与管理

抽水蓄能电站在电网中主要承担调峰填谷、调频调相、事故备用和黑启动等功能。典型运行方式为"一抽二发"，即夜间低谷时段抽水，早晚高峰时段发电。随着新能源装机比例提升，电站运行模式趋于灵活化，需频繁响应电网的随机调度指令。

水工建筑物运行管理需重点关注防渗系统耐久性和冻融破坏问题。沥青混凝土面板在低温环境下易开裂，混凝土面板则需防范碱骨料反应和冻融循环损伤。机电设备方面，主轴密封、转轮汽蚀和发电电动机绝缘是常见故障点，需结合在线监测系统实施状态检修，逐步由定期计划检修向预测性维护转变。

综上所述，抽水蓄能电站作为技术密集型工程，其结构设计需统筹考虑水力、地质、机电等多专业协调，运行管理则需适应电网调节需求的动态变化。随着"双碳"目标推进和新型电力系统建设，抽水蓄能电站在保障电网安全稳定运行和促进新能源消纳方面将发挥更为关键的作用。