选点规划阶段优化准则

6.1.1.1　选点查勘阶段能量指标估算

(1)根据地形地质条件拟定上、下水库死水位Zss、Zxs和上水库正常蓄水位Zsz。

(2)求调节库容。

(3)求下水库正常蓄水位。

(4)计算平均扬程及平均水头。

ΔHP 为水泵工况水头损失,参照类似工程估算。

ΔHT 为水轮机工况水头损失,参照类似工程估算。

(5)复核特征水位。

K 值的含义在于反映蓄能机组运行水头变化幅度,水泵水轮机运行水头的变化幅度受机组技术性能限制,需要控制在允许范围内,超过允许范围机组运行时震动和汽蚀会加剧,甚至难以同步并网,因此必须加以限制。详见第7 章的7.3.4 和第8 章的8.2。

当K≤K允许,则拟定的上水库正常蓄水位是合适的,否则需调整上水库正常蓄水位,重新计算直到满足要求为止。K允许采用制造厂家提供的经验数据,一般与最大水头成反比关系,如图7.4所示。天荒坪抽水蓄能电站设计时,控制K允许≤1.20。

(6)计算装机容量。

式中 NY——电站装机容量;

η——电站综合效率,一般规划阶段取9.81η=8.5;

HT——电站平均水头;

TT——设计电站一次循环满载发电小时数;

TB——设计电站一次循环备用满载发电小时数;

KX——考虑地形图精度及将来施工对库区地形影响的系数,一般可取KX=1.05～1.10;

ΔHT——水轮机工况水头损失。

6.1.1.2　选点规划阶段能量指标计算

在选点规划阶段需要通过能量转换计算获取所研究站址的能量指标。通常是根据地形图量得上、下水库的库容曲线,考虑进水口水工布置、泥沙淤积等要求拟定上、下水库的死水位,再根据库边居民点、农田等重要淹没对象的分布情况及初步了解到的地质条件,拟定上水库或下水库的正常蓄水位,通过能量转换计算推求相应的下水库或上水库正常蓄水位,同时求得相应的蓄能量、发电水头及抽水扬程等指标,进而推求电站的装机容量。具体计算可以从抽水工况开始,也可以从发电工况开始。

1.从抽水工况起算

如图6.1所示,假定已知上、下水库死水位和下水库正常蓄水位,求上水库的正常蓄水位。

图6.1　从抽水工况开始计算示意图

(1)将下水库工作深度HH下等分成若干段,即

(2)分别计算每层水体抽到上水库的耗能量。

1)计算抽水扬程。

初始条件:Zx0=Zxz;Zs0=Zss

当下水库第一层(i=1)水体抽到上水库时,下水库的水位变为:

从下水库的库容曲线可查得下水库此时的库容为:

此时第一层水体的体积为:

上水库的库容变为:

此时上水库的水位变为:

平均扬程为:

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式中　i——水层序号;

Zsi、Zxi和Vsi、Vxi——第i层水体抽入上水库时上、下水库的水位和库容;

Vsi=f(Zsi)——上水库水位～库容关系曲线;

Zxi=f(Vxi)——下水库水位～库容关系曲线;

ΔHP——抽水工况水头损失,规划阶段参照类似工程估算。

2)按下式计算耗能量。

式中 ηP——水泵工况的综合效率。

按照上述步骤计算第二层、第三层、……,直至最后一层。

(3)计算总耗能量,即累计各层水体耗能量。

(4)计算上水库正常蓄水位,最后一层水体抽到上水库后的相应水位即为上水库的正常蓄水位。

2.从发电工况起算

如图6.2所示,假定已知上、下水库死水位和上水库正常蓄水位,求下水库的正常蓄水位。

图6.2　从发电工况开始计算示意图

(1)将上水库工作深度HH 上等分成若干段,即

(2)分别计算每层水体流入下水库的发电量。

1)计算水头。

初始条件:

当第一层水体流入下水库后,上水库水位变为:

查上水库库容曲线可得上水库相应库容为:

第一层水体的体积为:

相应下水库库容为:

下水库相应水位为:

相应平均水头为:

式中 HTi——第i层平均水头;

ΔHT——发电工况水头损失,规划阶段参照类似工程估算。

2)按下式计算第i层水体流入下水库的发电量。

式中 ηt——发电工况综合效率。

按照上述步骤计算第二层、第三层、……,直至最后一层。

(3)计算总能量,即累计各层水体的能量。

(4)下水库正常蓄水位。

(5)计算装机容量。