(一)水库死水位选择的意义与选择原则
死水位是指在正常运用的情况下允许水库消落的最低水位。水电站水库在正常蓄水位确定之后,即可进行死水位的选择,所以它的确定,实际上就是消落深度(工作深度)的选择。在正常蓄水位一定的情况下,死水位决定着水电站的水头、出力和发电量的大小,决定着综合利用各部门用水要求得到满足的程度。在选择时应拟定若干方案,通过动能经济比较计算和综合分析,选择能满足综合要求和水电站动能、经济效益最大的方案。
(二)影响死水位的经济因素
影响死水位的因素,有以下几方面:
(1)水库的死水位的高低(即消落深度的大小),与水电站动能指标NP、E年紧密相关,分析其间的关系,可以得到动能效益最优的死水位。
(2)随着水库死水位的降低,水电站的进水口及压力引水隧洞等建筑物的位置必然随着降低,由于承受水压力增加,因而有关水工建筑物及闸门、启闭设备的投资和运行管理费必然相应增加。
(3)随着水库死水位的降低,水电站最小水头相应减小,但对于同一型号的水轮机而言,其计算水头已定,故死水位越低,水轮机受阻容量越大,不足电能也随之增加,这对电力系统是不利的。为了保证满足电力系统负荷的要求,这时必须在替代电站上增加补充容量和补充发电量,从而增加了替代电站的投资和年运行费。
(4)对于综合利用的水库,随着死水位的降低,可能有利扩大灌溉的控制面积,但不利于库区的航运、渔业、旅游等事业。
(三)死水位的上、下限范围
在规划阶段,为了拟定不同的死水位方案,以便进行经济比较,首先要确定水库死水位上、下限范围。
1.死水位上限值的确定
确定死水位上限值时,一般应考虑下列因素:
(1)如果设计水电站担负系统峰荷和承担调频任务时,尽量使其水库具备必要的日调节库容。
(2)若下游有用水要求(灌溉、给水工程等),应使水库的调节库容保证满足用水部门所需的调节流量。
2.死水位下限值的确定
在确定死水位下限值时,一般应考虑下列因素:
(1)所选的水轮机的工作范围与水库的消落深度大致相同,水电站的最小水头不应低于水轮机的最小水头,否则水轮机效率迅速下降,产生空蚀和振动,不能正常工作。
(2)考虑进水口闸门及启闭设备现有的制造能力能否达到。
(3)考虑泥沙淤积设计规定年限对进水口高程的限制,进水口高程要在淤积高程以上。
(4)满足水库其他用水需要时引水高程的要求;满足上游河道最小航深、养殖以及鱼类生活最小水域面积等应有的高程;严寒地区还要考虑死库容结冰的问题,如图9-7所示。应该注意的是,按动能指标最优确定的死水位,不应低于由此确定的死水位。(www.xing528.com)
(四)根据发电要求选择消落深度
1.根据经验确定消落深度
(1)堤坝式年调节水电站
h消= (25% ~30%)H最大
(2)多年调节水电站
h消= (30% ~40%)H最大
图9-7 按淤积和进水口淹没深度要求确定死水位
d0—淹没深度以防空气进入压力水管;d2—淤积高程至进水口底距离,一般不小于1m;d3—严寒地区应加的冰层厚度
(3)混合式水电站
(4)下游有梯级水电站
2.按动能效益最优的原则选择死水位
水电站在水库供水期的平均出力,可看作两部分组成:一部分是水库存水产生的出力;另一部分是天然来水产生的出力,即
式中 N水库——从水库放出的水流所具有的出力,其大小决定于水库蓄水量的大小;
N不蓄——供水期水库的天然来水所发的出力,其大小决定于天然流量的多少与电站水头的大小。
3.通过动能经济比较选择死水位
按照上述经验数据和动能效益最大的方法确定死水位方法都是粗略的。为了较精确地定出最有利的死水位,应采用动态经济分析方法,在死水位上、下限值范围内拟定若干个比较方案,计算各项动能经济指标,其计算方法和步骤与选择正常高蓄水位相同,也可按系统年费用最小的经济准则,从中选出经济合理的死水位。
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