抽水蓄能电站额定水头的选取

(来源：微信大众号”抽水蓄能技术交流“作者：chytsqjggs)

抽水蓄能电站的水泵水轮机既要作水轮机运转、又要作水泵运转，因为水道体系和机组自身流道引起一定的水头丢失，使得水泵工况下水泵扬程必然大于上下库的静水位差，而发电时水轮机发电水头小于静水位差，这样，单转速水泵水轮机不可能一起满意两种工况的最优转速条件。因为水泵工况无法经过控制导水叶开度来调节流量和输入功率，水泵的高效区较窄，所以总是先以水泵工况为主进行水泵水轮机的水力设计，再用水轮机工况校核。因为水泵水轮机特性和引水体系水力丢失的原因，造成水轮机工况总是违背最优功率区运转，即处于最优功率区以下的运转水头规模。一般来说，水泵水轮机的额外水头选得越高，水轮机工况的高出力运转规模就越接近最优功率区，也就越有利于机组参数的优化和安稳性的进步。一般状况下，抽水蓄能机组的发电水头可按满发额外容量时最小的上、下水库水位差减去相应的水头丢失确认。从电站运转效益来看，抽水蓄能电站以供给调峰容量效益为主。因而，额外水头的挑选应在经济合理的前提下，尽可能减少电站的受阻容量。

以某蓄能站为例，依据制造厂供给的转轮特性曲线剖析，当水轮机的额外水头为624m时，最小水头出力为293MW，为机组额外出力的95.87%;额外水头为632m时，最小水头出力为288.8MW，为机组额外出力的94.36%;额外水头为640m时，最小水头出力为281.6MW，为机组额外出力的92%.跟着额外水头由624m进步到632m和640m，水轮机额外水头功率分别进步了0.6%，1%，最小水头功率进步了0.6%和0.9%。由此能够看出，挑选更高的额外水头，各个水头下的最优功率点向小出力方向偏移，也便是机组宣布部分出力时功率相对有所进步。另一方面，机组安稳性问题的发生，大多数状况由机组过流部件水流压力脉动而引起，这是水力机械发生振荡的重要原因之一。在模型曲线能够看出，越是违背最优设计工况，机组压力脉动幅值越大。当机组的额外水头进步时，机组在额外点宣布额外出力时导叶开度相对较小，转轮出口水流散布均匀，在最优单位转速时水流为法向出口，压力脉动最小。但假如水泵水轮机实际的运转水头比最优工况水头偏低，水轮机的单位转速比最优单位转速大，此刻转轮出口有正的速度矩，发生尾水涡带。当水轮机在低水头工况运转时，导叶开度进一步减小，尾水管的压力脉动加大。进步水轮机的额外水头后，水轮机作业点向最优单位转速方向偏移，这能够下降水轮机在最小水头运转时尾水管振荡大的危险性。所以从机组运转安稳性看，在一定规模内进步额外水头对机组运转安稳性有优点。

合理地挑选水泵水轮机水轮机工况额外水头，应依据电站的水头特性，以加权均匀水头为根底，从确保机组安稳运转动身，拟定不同计划，剖析计算电站料想出力下降对电力体系的影响及机组参数的改变对电站出资的影响，经过技术经济比较后确认。因而，水泵水轮机水轮机工况额外水头的挑选，是一项涉及到多个方面的归纳性作业，一般来讲，需要考虑以下几方面的内容：电站的运转方法、在体系中的作用和电力体系对机组运转性能的要求;在电站正常运转规模内，水泵水轮机要有较高的归纳功率;水泵水轮机的水力设计合理，水轮机工况和水泵工况参数能合理匹配;水轮机工况在低水头和部分负荷条件下应能够安稳运转，并能安稳地并入电网;在一个作业周期内，发电工况和抽水工况基本上到达水量平衡。

从收集到的其他国家电站资料来看，额外水头一般多在算术均匀水头邻近。国内外抽水蓄能电站最高水头与额外水头的比值一般小于等于1.1。依据对国外102座抽水蓄能电站的计算，有66座抽水蓄能电站的额外水头高于管用均匀水头，17座抽水蓄能电站额外水头与管用均匀水头相同，19座抽水蓄能电站额外水头低于管用均匀水头。而低于管用均匀水头的抽水蓄能电站都是水头变幅较小的。从机组运转安稳性考虑，对于水头变幅较大的抽水蓄能电站，额外水头不宜小于算术均匀水头;对于水头变幅较小的抽水蓄能电站，额外水头可略低于加权均匀水头和算术均匀水头。从机组运转功率视点考虑，额外水头越高，加权均匀功率越高。从经济性剖析，跟着额外水头的举高，首要水机设备出资减少。

综上所述，从电站机组运转安稳性、容量效益、经济性等方面归纳剖析，确认抽水蓄能电站额外水头。