选择上、下水库特征水位的主要考虑因素

选择抽水蓄能电站特征水位应考虑以下主要因素。

1.承担电力系统的运行任务

抽水蓄能电站在电力系统中可以承担调峰、调频、调相和旋转备用等任务,但对于一个具体的抽水蓄能电站来说,承担什么任务是由电站的自身条件和电力系统需要所决定的。抽水蓄能电站在电力系统中承担不同的任务,对上、下水库的库容要求是不同的。一般在设计阶段都要考虑承担电力系统的调峰任务和紧急事故备用任务。在这种情况下,需要根据系统要求抽水蓄能电站承担调峰容量的大小、顶峰时间的长短、系统内最大机组的单机容量以及顶事故运行时间等,来计算需要的调节库容及备用库容的大小,据此拟定上、下水库的特征水位。

2.水库地形地质条件

上、下水库的地形条件主要体现在库周山脊高低、起伏程度、垭口的高低、分水岭山体厚薄等关系到蓄水位高低的地形因素方面。地质条件主要体现在库岸的基岩岩性、地质构造、风化程度以及覆盖层厚度等关系到水库渗漏、边坡稳定的地质因素方面。往往由于地形、地质条件的限制,水库的蓄水位不宜超过某一高程,超过了不仅工程量大,而且工程难度增大,因而是不合适的。

3.水库淹没和环境影响

当水库的蓄水位超过某一高程,将淹没大片农田、居民点、名胜古迹或重要设施,造成严重的生态环境问题,这个高程便成为水库蓄水位不宜逾越的高程。

4.水库水源条件

当上、下水库的流域面积很小又无其他引水条件时,水库的正常蓄水位需考虑水源条件的影响。

5.水泵水轮机允许工作水头变化幅度

水泵水轮机工作水头的变化幅度是有限度的,超过了允许范围,机组运行将出现异常,例如超限度的震动、噪声,转速不同步无法并网等。抽水蓄能电站水头变化的最大幅度是最大抽水扬程与最小发电水头之差,要控制这个数值不能太大。

图8.1　抽水蓄能电站特征水位示意图

由图8.1可知,最大抽水扬程为:

最小发电水头为:

式中 Hpmax——最大扬程;(www.xing528.com)

Htmin——最小水头;

Zss——上水库死水位;

Zxs——下水库死水位;

Hsg——上水库工作深度;

Hxg——下水库工作深度;

ΔHp——抽水工况水头损失;

ΔHt——发电工况水头损失。

最大抽水扬程与最小发电水头之差为:

这是抽水蓄能电站水头变化的最大值,式中ΔHp 和ΔHt 主要与抽水流量、发电流量及输水道断面尺寸有关,与水库水位没有关系。由于单位水深所对应的水库库容与水库水位成正比,在调节库容一定的条件下,死水位越高,工作深度越小,因此,要减小水头变化幅度,抬高死水位效果最好。但死水位不是可以无限制地抬高的,因为死水位抬高后,死库容增加,在水源条件偏紧的地方,需考虑初期蓄水能否满足要求。另外,死水位抬高后水头又将发生变化,调节库容也将随之改变,能量指标可能变得与电站装机容量不一致。因此需要作多次调整,直至满足要求为止。

6.水库综合利用要求

当利用具有综合利用任务的已建水库作为抽水蓄能电站的上水库或下水库时,需要考虑综合利用项目对水库蓄水位的要求。为了减少矛盾,最好不要占用综合利用库容,另设蓄能库容。

7.水库蓄水排沙要求

当泥沙问题较突出时,要充分考虑泥沙淤积的影响和布置排沙设施的要求。

8.进水口水工布置要求

为了改善取水水流条件,要求进水口前沿有足够的水面宽度和死水位以下有一定的淹没深度。确定死水位时必须满足这些要求。

9.寒冷地区冬季结冰影响

严重的结冰会占据一定的有效库容,影响运行效益。因此,严寒地区抽水蓄能电站水库特征水位的确定需要考虑结冰的影响。