抽水蓄能电站输水系统经济管径比较研究

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1、抽水蓄能电站输水系统经济管径比较研究摘要：在抽水蓄能电站输水系统经济管径比选中，应保证拟定参与比较方案的可行性，即各方案输水系统具有较好的调节性能，才能保证管径比较结果的合理性。本文结合工程实例说明在经济管径比选时，如何判断方案的可行性，并分析了在输水系统管径选择时应注意的问题。关键词：抽水蓄能电站输水系统管径经济比较　　随着抽水蓄能电站向大规模大容量的发展，输水系统也趋于大PD化，输水系统管径的确定对电站投资有较大的影响。管径选择主要受电量价格、土建费用、水头损失、水击压力以及电网对输水系统运行方式要求等因素的影响。如果管径选择过小虽然可减小土建费用，但却

2、使输水系统水头损失增大，同时也使输水系统对过渡过程适应能力下降，降低了电站运行的灵活性；如果管径选择过大，虽可减少电能损失但增加了土建投资，造成不必要的浪费。这就存在一个经济比较问题。经济管径比较结论是否合理，关键是拟定参加比选方案的可行性，由于抽水蓄能电站输水系统过渡过程的复杂性，计算工作量比较大，在进行经济管径比选时往往难以做到对每一个拟定方案进行分析，这就需要结合工程实际根据以往工程经验进行分析与判断。1输水系统管径比较方案的拟定原则抽水蓄能电站输水系统设计水头一般比较高，特别是对钢板衬砌的输水系统，为达到经济合理的目的，高压管道应采用不同管径组合。管

3、径的变化次数及变化位置应根据输水系统的布置、地质条件、长度、施工条件以及输水系统对过渡过程的适应性等因素综合考虑。根据以往工程经验变径次数以2～4次为宜。经济管径比较方案拟定应根据经验公式初拟管径，并控制输水系统水头损失为电站设计水头的2%～5%，然后以此管径为基础，在其左右确定几组管径方案。目前计算经济管径的经验公式比较多，在选用时应注意其适用条件与范围，尤其是管道的衬砌型式对经济管径的影响。输水系统管径拟定后，应保证每一组方案输水系统具有良好的调节性能，即保证方案的可行性。2输水系统调节性能的判断抽水蓄能电站主要是在电网中承担调峰、填谷、调频、调相及事备

4、用等任务，电站的经济性取决于电站的投资和其在电力系统中的运行能力。电站的运行能力是指电站对电网负荷变化的迅速响应能力。水泵水轮机组转速调节的稳定性主要受到输水系统的布置、流速、机组特性等的影响。由于经济性的要求，抽水蓄能电站输水系统的引用流速通常比较大，从而降低了电站的响应能力。高流速与电站良好调节性能和运行灵活性之间构成一对矛盾，流速高，则调解时间长，必要时需布置调压井。在初步判断输水系统的调节性能时，可以根据导叶关闭时间Ts和高压管道中水击压力允许值来近似判断的。对常规电站水头一般低于200m，高压管道水击类型一般是未相水击，其简化公式为：式中：hm－未

5、项水击压力通过上式可确定贯性时间常数ＴsoNormalstyle="LAYOUT-GRID-MODE:char;LINE-HEIGHT:20pt">对于抽水蓄能电站，最高水击压力一般是由水轮机甩负荷工况控制，过渡过程计算与常规电站没有本质区别。抽水蓄能电站较经济水头一般为400～600m，蓄能电站的水头一般是比较高的，对于高水头电站，输水系统水击类型往往是第一相水击，其简化公式为：式中：h1－第一相水击压力相对值；τ0－导叶的起始相对开度；a－水击波波速。通过上式可确定贯性时间常数ＴsoNormalstyle="LAYOUT-GRID-MODE:char;T

6、EXT-INDENT:21pt;LINE-HEIGHT:20pt">当μτ0＞1时，水击压力为第一相水击；当μτ0＜1时，水击压力为未相水击。当μτ0＝１时第一相水击压力与未相水击压力相等。在相同导叶关闭时间，产生相同水击压力，不同水击类型所要求的输水系统贯性时间常数TsoNormalstyle="LAYOUT-GRID-MODE:char;TEXT-INDENT:21pt;LINE-HEIGHT:20pt">抽水蓄能电站对电网负荷变化的迅速响应能力通过合理选择输水系统、机组和控制设备参数来实现。主要通过调整输水系统的惯性时间常数TsoNormalstyle

7、="LAYOUT-GRID-MODE:char;LINE-HEIGHT:20pt">经济管径初拟方案调节性能好坏，可根据机组技术咨询资料和工程类比确定机组加速时间常数Ta，并使输水系统处于《水电站调压井规范》规定的调速性能好的区域，确定调压井间的[Talstyle="LAYOUT-GRID-MODE:char;LINE-HEIGHT:18pt">3经济管径比较经济管径的比较是在机组额定水头和上、下水库调节库容相同的情况下进行的。由于管径比较方案不同，使各方案的水头损失不同，发电量和抽水用电量不同，土建费用也不同。在进行管径比较时，对不同方案的发电量和抽水用电

8、量以替代火电予以补充后，计算各方案费用现值，费用现值