针对低水头水电站额定水头的选择

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1、小水电2olo年第3期(总第153期1)规划设计低水头水电站额定水头的选择罗纯军(湖南省水利水电勘测设计研究总院湖南长沙410007)【摘要】根据低水头径流式电站的特点，引入水流出力线和电站临界弃水点等概念，并以白竹洲水电站为例简要说明低水头径流式水电站额定水头的选择方法。图3幅，表1个。【关键词】低水头水电站额定水头额定出力水流出力线临界弃水点1概述3额定水头选择范围分析3*奄低水头水电站一般是指建在流量比较丰富的大水电站额定水头是6水电5站发4电机3发出Z额定l功额O∞∞∞∞∞∞∞江大河中下游，利用行洪河槽壅水发电，且发电水时，水轮机所需的最小工作水头。在水轮机综合

2、运头在15m以下的水电站。低水头水电站的额定水头转特性曲线上，额定水头是指水轮机空化出力限制具有与中高水头水电站不同的特点，也是水轮机组线与发电机出力限制线的交点所对应的水头，如图选择的基本依据之一涉及范围广；选择是否合3所示的C点(见图3)。适，将直接影响发电效益。白竹洲水电站位于湖南省桃江县境内资水干流下游，工程以发电为主，兼有航运等综合效益。电站正常蓄水位49．0m，装机45Mw，是典型的低水头电站。2水头(流量)出力线低水头径流式水电站上游水位比较固定，即使}__变化，其变幅也较小，在丰水期按正常蓄水位运0510152O253O354o455O556O657O7

3、580行，在枯水期进行日调节承担调峰任务，电站的水IlI(哪头主要取决于下游水位。而下游水位又与天然流量图1水流出力一净水头关系曲线呈对应关系(在不进行日调节的情况下)。所以，低水头径流式电站在正常蓄水位确定后，可根据电站的多年日平均流量保证率曲线和下游水位流量关系曲线计算出低水头电站的水头出力线和流量出力线，统称水流出力线(见图1、图2)。柏o0从图1、图2可知，随着流量的加大，下游水●嚣位抬高，电站水头减小，但出力逐渐增大，即当流量加大的速率大于水头减小的速率时，出力随之增大；水头与流量组合到某种情况，出力达到最大值72．3MW(电站理论最大出力)；流量继续增大，但

4、由于水头降低速度快，出力逐渐减小。可见低水头径流式电站的发电出力过程受天然来流影响较大。图2水流出力一流量关系曲线·45·规划设计些!!兰：!型!墅^}{II}I—技术、经济分析比较选定。IIIii『IlIfllI卜IIffIfI白竹洲水电站最大水头6．0m，最小水头B一IlI—～水头出：方{蓖2．0nl，加权平均水头4．71m，电站临界弃水点水C一、一——r头为4．2m，为使电站有一定的满发机率，机组的L彗哇}力限制线一额定水头应在电站临界弃水点水头以下选择。根据一I)电站的水头、流量及出力特性分析，拟定3．95、3．90、3．85m共3个额定水头方案进行比较。O51

5、Ol52O253O354O4551)556O65707580出力(ⅫD4额定水头的选择比较图3水流出力一净水头关系曲线根据以上分析，白竹洲水电站额定水头选择时当电站装机容量确定后，电站的出力过程除受按3．95、3．90、3．85m共3个方案进行比较(见表到水流出力控制外，还受电站出力限制线的控制。1)。从表1可见，额定水头降低，水轮机转轮直径从图3可以看出，电站出力在图中沿A—B—C—D增大，机组、厂房造价相应增加：3．90m方案比运行，在整个运行过程中随着流量的加大，下游水3．95m方案增加255万元，3．85in方案比3．90m方位抬高，电站水头减小。在A—B段之问

6、，下游水案增加516万元。额定水头降低，电站发电量增头高，但流量小，出力受阻而发不出额定出力，该加：3．90m方案比3．95rrl方案增加85万kW·h，段出力受阻称流量受阻。B点为电站水流出力线与3．85m方案比3．90m方案增加50万kW·h。电量增机组出力限制线的交点，电站运行到达B点时，加的幅度有所下降。3个方案差额内部收益率分别水头与流量组合达到发出机组额定装机，当流量继为10．6％和2．5％，分析各方案间的经济指标，说续加大时，电站开始弃水满负荷运行，所以、B点明白竹洲电站额定水头3．90-趱济指标较好，为推为电站的临界弃水点。电站在B—C之间运行时，荐方案

7、。电站一直处于弃水满负荷运行状态，C点为电站额表1额定水头比较定水头对应的点。当流量继续增大时，由于下游水抬高，电站水头继续减少，电站出现水头受阻而发不出额定出力，电站沿C—D运行。当电站运行到D点时，电站水头减少至机组的最小运行水头，当正常蓄水位(m)4949装机容量(MW)4545流量继续增大，电站停止运行。额定水头(m)3．953．9在装机容量一定的情况下，当电站水头大于临水轮机直径(n1)6．356．40界弃水点水头时，电站虽有水头但流量不足，电站年发电量(万kW·h)2058020667钙95∞鼢；∞天然出力小于电站额定出力，所