抽水蓄能电站额定水头的确定直接关系到电站运行的稳定性和经济性，而它的选择与常规电站水轮机额定水头的确定既有相似之处、又有不同之处因此，充分考虑各方面的制约因素，正确拟定比选方案，全方位进行比选对于额定水头的选择至关重要。我国设计规范对额定水头的选取作了如下原则性的规定：“抽水蓄能机组额定水头、额定扬程选择应根据上、下库水位变幅、水头损失及电站运行方式分析确定”。水轮机的转轮特性首先由水泵工况确定，当机组的模型综合特性曲线确定后，额定水头的提高只是影响水轮机的工作点。在水轮机模型综合特性曲线上可以看出，随着额定水头的提高，水轮机运行范围中从额定水头到最小水头这一工作范围均向最高效率点方向偏移。如额定水头偏低，为保证发出额定出力，导叶开度相对较大，使水轮机工况远离最优区运行，效率显著下降。

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抽水蓄能电站的水泵水轮机既要作水轮机运行、又要作水泵运行，由于水道系统和机组本身流道引起一定的水头损失，使得水泵工况下水泵扬程必然大于上下库的静水位差，而发电时水轮机发电水头小于静水位差，这样，单转速水泵水轮机不可能同时满足两种工况的最优转速条件。由于水泵工况无法通过控制导水叶开度来调节流量和输入功率，水泵的高效区较窄，所以总是先以水泵工况为主进行水泵水轮机的水力设计，再用水轮机工况校核。由于水泵水轮机特性和引水系统水力损失的原因，造成水轮机工况总是偏离最优效率区运行，即处于最优效率区以下的运行水头范围。一般来说，水泵水轮机的额定水头选得越高，水轮机工况的高出力运行范围就越靠近最优效率区，也就越有利于机组参数的优化和稳定性的提高。一般情况下，抽水蓄能机组的发电水头可按满发额定容量时最小的上、下水库水位差减去相应的水头损失确定。从电站运行效益来看，抽水蓄能电站以提供调峰容量效益为主。因此，额定水头的选择应在经济合理的前提下，尽可能减少电站的受阻容量。

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以某蓄能站为例，根据制造厂提供的转轮特性曲线分析，当水轮机的额定水头为624m时，最小水头出力为293MW，为机组额定出力的95.87%；额定水头为632m时，最小水头出力为288.8MW，为机组额定出力的94.36%；额定水头为640m时，最小水头出力为281.6MW，为机组额定出力的92%.随着额定水头由624m提高到632m和640m，水轮机额定水头效率分别提高了0.6%，1%，最小水头效率提高了0.6%和0.9%。由此可以看出，选择更高的额定水头，各个水头下的最优效率点向小出力方向偏移，也就是机组发出部分出力时效率相对有所提高。另一方面，机组稳定性问题的发生，大多数情况由机组过流部件水流压力脉动而引起，这是水力机械产生振动的重要原因之一。在模型曲线可以看出，越是偏离最优设计工况，机组压力脉动幅值越大。当机组的额定水头提高时，机组在额定点发出额定出力时导叶开度相对较小，转轮出口水流分布均匀，在最优单位转速时水流为法向出口，压力脉动最小。但如果水泵水轮机实际的运行水头比最优工况水头偏低，水轮机的单位转速比最优单位转速大，此时转轮出口有正的速度矩，产生尾水涡带。当水轮机在低水头工况运行时，导叶开度进一步减小，尾水管的压力脉动加大。提高水轮机的额定水头后，水轮机工作点向最优单位转速方向偏移，这可以降低水轮机在最小水头运行时尾水管振动大的危险性。所以从机组运行稳定性看，在一定范围内提高额定水头对机组运行稳定性有好处。