NB/T 35009-2024修订内容解读及抽水蓄能电站标准化工作历程回顾

本文回顾了抽水蓄能电站选点规划标准化工作历程,从90年代选点规划工作范围逐步扩展,一批代表性站点规划落地,选点规划思想逐渐成熟,首版标准于2003年编制完成。到2009年全国范围抽水蓄能电站选点规划系统性开展,继22个省(区、市)完成选点工作,第二版标准修订完成,有效指导了实践工作。随着抽水蓄能电站选点规划的管理流程和技术路线不断成熟,选点规划已成为前期工作和开工建设的重要基础。双碳目标提出以来,抽水蓄能中长期发展规划为行业发展带来新机遇新挑战,第三版标准修订工作适时开展,区分功能定位、明确技术要求,积极响应了当前新能源和抽水蓄能行业高质量发展的要求。

四川省抽水蓄能发展思考和总结

四川省发展抽水蓄能以多元开发保障电力供应。结合近几年四川省抽水蓄能规划设计经验,系统阐述了在负荷持续刚性增长背景下,四川省抽水蓄能作为重要的多能互补电源,从双碳目标下能源电力保供、满足负荷中心调峰、促进风光新能源开发等方面的开发必要性。考虑到四川省源荷异地特点下,四川省不同抽水蓄能发挥的功能和作用不同,应在新能源集中区域和靠近负荷中心合理布局,提出了四川省抽水蓄能的开发方式,根据需求和工程实际情况,可因地制宜发展适度规模的混合式抽水蓄能和中小型抽水蓄能。同时,详细总结了四川省抽水蓄能前期工作和开发建设中需要关注的重要关键技术问题,如识别移民环保敏感对象、水文泥沙措施可行经济、复杂地质条件可行、已有工程结合影响、高海拔机电设备适应性等。结合工作经验,提出了四川省抽水蓄能发展建议。

关闭/废弃矿井抽水蓄能开发利用现状与进展

探索清洁能源发展的创新途径是实现我国“双碳”目标的重要推动力。为解决大规模可再生能源电力供应不稳定的难题,新型电力系统的提出与加速成长促进了抽水蓄能电站的建设与发展,但生态保护与地形等因素制约了传统抽水蓄能电站发展。关闭/废弃矿井,由于具有丰富的地下空间及水资源,可创新性地开发抽水蓄能并延长矿区的经济寿命,降低对环境与经济的负面影响。为助力建立适合我国国情的废弃矿井抽水蓄能利用模式和管理体系,通过文献分析法综述了国内外废弃矿井抽水蓄能技术研究与应用进展。详细阐述了关闭/废弃矿井抽水蓄能技术原理、分类及其优缺点;总结了关闭/废弃矿井抽水蓄能电站利用模式,并在前人研究基础上对选址要素进行了修订;梳理了关闭/废弃矿井改建抽水蓄能电站的水-气两相流动特性、水泵水轮机工况特性、地下空间围岩稳定性及地下蓄水空间体积测算等的研究现状,明确了水泵-水轮机关键技术、地下空间稳定性控制关键技术等亟待解决的技术难题。此外,对关闭/废弃矿井抽水蓄能相关的生态与环境保护、市场需求与经济效益、政策与法规等研究成果进行了广泛的文献综述。发展关闭/废弃矿井地下空间抽水蓄能技术可为我国井下空间资源利用提供思路,为保障国家能源安全与经济社会高质量发展提供新途径。

基于FFT-LSTM的抽水蓄能发电机定子匝间短路故障诊断方法

定子短路故障是抽水蓄能发电机常见的故障之一,其会对发电机的性能和安全性产生严重影响,为确保抽水蓄能发电机安全稳定运行,提出基于FFT-LSTM的抽水蓄能发电机定子短路故障诊断方法。建立抽水蓄能发电机定子绕组匝间短路故障模型,分析定子绕组匝间短路故障时,发电机定子电、磁相关状态。以抽水蓄能发电机定子绕组匝间短路故障时的三相电流信号为依据,基于磁势相等原理将三相电流变换成两相电流后,利用FFT转换定子两相电流的时域信号为频域信号,获取故障电流频谱图输入LSTM网络中进行处理,输出抽水蓄能发电机定子绕组匝间短路故障诊断结果。实验结果表明,该方法可以更好地区分抽水蓄能发电机正常与故障状态,实现抽水蓄能发电机定子绕组匝间短路故障诊断,且故障诊断的交叉熵损失低。

我国抽水蓄能现代化的发展历程、挑战与展望

抽水蓄能对于可再生能源的发展和新型能源体系的构建,助力实现“双碳”目标等具有重大意义。充分认识抽水蓄能的功能与作用,梳理我国抽水蓄能现代化进程中的政策演变及发展历程,分析我国抽水蓄能面临的困境与挑战,并对未来进行展望,有助于深刻理解和把握抽水蓄能与整个国家现代化建设之间的内在关系,有利于推动新阶段新征程抽水蓄能高质量发展,有望加快和推进我国形成国际竞争力强的抽水蓄能现代化产业。

抽水蓄能与风电、光伏联合发电系统容量配置研究

为促进新能源消纳和风光蓄多能互补新能源基地建设,解决抽水蓄能与新能源合理容量配置问题,深入分析风电、太阳能开发条件及规模,在抽水蓄能电站装机规模、风光规模、新能源直接上网容量均未确定的情况下,构建联合互补运行双层嵌套规划模型,并提出了求解流程。上层模型以风光蓄多能互补新能源基地规模最大为原则,确定系统抽水蓄能电站与风电、光伏容量配置方案,下层模型以联合发电出力波动性最小为目标,旨在输出一个尽量平稳的外送出力过程,以尽量提高电网安全可靠性,解决风光间歇性电源并网带来的不稳定、调峰调频难度大、限电等问题。以日喀则市新能源和湘河抽水蓄能电站为例进行模拟计算分析,验证模型与算法的有效性。研究结果表明:所构建的双层嵌套规划模型可以科学地提出湘河抽水蓄能电站装机容量1800 MW、新能源开发规模5700 MW(风电2000 MW、光伏3700 MW)的容量配置方案,并能够改善风电、光伏并网条件实现电力稳定送出。

风电场与多分布式变速抽水蓄能协同调频控制

针对单个变速抽蓄调频容量不足和风电场调频后转子转速恢复容易引发频率二次跌落的问题,提出一种风电场与多分布式变速抽水蓄能协同调频控制策略。首先,当电网发生频率事件时,该策略根据风电场风速和区域内多分布式变速抽水蓄能可调节容量对电网频率提供支撑。然后,针对风电调频后转子转速恢复过程容易引发系统频率二次跌落的问题,在风电转子转速恢复时通过多分布式变速抽蓄提供功率支撑来缓解系统频率二次跌落。最后,以含风电场与分布式变速抽蓄的四机两区域系统为例,通过Matlab/Simulink仿真验证了所提控制策略相比风电场和多分布式变速抽水蓄能独立调频对于系统具有更好的调频效果。

水力脉动下抽水蓄能机组扭振特性辨识方法

提出一种基于水力脉动的抽水蓄能机组轴系扭振特性辨识方法,即采用应变测试技术获取随机性动态扭矩信号;设置触发阈值,将扭矩信号和阈值的交点及其后一定长度的样本点组成样本信号;对足够多样本平均后,信号中随机响应和正/负速度冲击响应被平均掉,剩余则为幅值冲击响应信号;用指数函数拟合冲击响应信号,从中得到扭振固有频率和阻尼。将该方法应用于某抽水蓄能机组扭振特性辨识。试验结果表明:25%负荷工况下水力脉动幅度较大,触发阈值对阻尼和频率辨识结果的影响较小;负荷升高后扭矩脉动幅度减小,触发阈值对频率识别值的影响较小,但会影响阻尼识别值;该方法无需施加扭矩激励,可以实现安装状态下扭振特性辨识,具有较强的工程应用价值。

大型变速抽水蓄能发电电动机不同转速下三维端部电磁场和损耗研究

大型变速抽水蓄能发电电动机端部区域漏磁和构件损耗较高,为了研究不同转速时大型变速抽水蓄能发电电动机三维端部电磁场和端部构件损耗的变化规律,本文建立326 MW变速抽水蓄能发电电动机三维端部瞬态电磁场的数学模型,研究变速抽水蓄能电机在发电机工况下不同转速时定转子端部构件磁密的变化规律,确定变速抽水蓄能电机端部构件涡流密度的分布情况,探究变速抽水蓄能电机在发电机工况下不同转速时定子压圈、定子环板、转子护环以及转子齿压板等端部构件损耗的变化规律。采用相同的计算方法对小容量10 MW变速抽水蓄能发电电动机进行研究,通过试验测试和计算结果的对比验证了本文计算方法的可行性。

提升新能源承载能力的抽水蓄能容量配置研究

考虑区域电网可靠性和安全性指标,提出了提升新能源承载能力的抽水蓄能容量配置方法。首先,分析风电场、光伏电站实测出力数据,采用Copula理论和K-means聚类生成了考虑风光相关性的典型出力场景。其次,建立了提升区域电网新能源承载能力的抽水蓄能容量配置模型,以失负荷概率和电量不足期望指标为约束,基于风光典型出力场景评价区域电网的最大新能源承载能力,结合抽水蓄能运行模型,通过配置抽水蓄能最小装机容量提升新能源承载能力。最后,以电压越限风险和潮流越限风险指标作为安全性校验,采用概率潮流分析区域电网的运行风险。改进IEEE-39节点系统算例分析结果表明,配置抽水蓄能将可承载新能源的装机容量占比提升至64%。

风电-光伏发电-抽水蓄能联合优化调度方法

为解决电力市场环境下的风电、光伏发电、抽水蓄能协同互补问题,提出了一种同时参与日前市场和实时平衡市场的风电-光伏发电-抽水蓄能联合优化调度方法。该方法考虑风电和光伏发电出力的不确定性,基于生成对抗网络和峰值密度聚类算法生成风电、光伏发电联合出力典型场景;基于抽水蓄能的灵活调节特性,并考虑风电和光伏发电实时出力引起的平衡成本,构建了风电-光伏发电-抽水蓄能联合参与日前市场和实时平衡市场的两阶段随机联合优化调度模型,最大化风电-光伏发电-抽水蓄能联合发电系统的收益。算例仿真结果表明,该方法具有有效性和合理性。

大型抽水蓄能发电电动机变压器组保护的研发与应用

针对抽水蓄能机组的特点,本文给出了发电电动机变压器组保护的配置方案;介绍了基于采样数据源分区的全工况保护算法,满足抽水蓄能机组保护算法的需求;提出了抽水蓄能机组工况综合判别方法,引入断路器、电气隔离开关以及监控信息的双位置辅助接点,同时设计了一种状态机机制、电气量辅助判别和开关位置报警功能,保证了抽水蓄能机组工况识别的准确性和可靠性;介绍了一种电气量和开入量综合判别的相序保护方案。研制的发电电动机变压器组保护装置已在300MW抽水蓄能机组投入应用,应用效果良好。

新疆阜康抽水蓄能电站项目简介

2023年11月25日,由中国电建集团西北勘测设计研究院有限公司(以下简称“西北院”)牵头,联合水电三局、十五局联营体EPC总承包的我国西北地区首台抽水蓄能机组——国家电网新疆阜康抽水蓄能电站1号机组正式投产发电。阜康抽水蓄能电站是新疆新型电力系统的重要组成部分。项目投运后可为西北地区电网提供容量大、速度快的“超级充电宝”.

抽水蓄能机组运行稳定性研究

抽水蓄能电站是目前技术最成熟、经济性最优、最具大规模开发条件的电力系统绿色低碳清洁灵活调节电源,在电力系统中担负着调峰、填谷、调相和事故备用等多种功能。当前,我国正在加速构建新型电力系统,新能源的大规模消纳,对电网的安全稳定运行带来了一定挑战,也对抽水蓄能机组运行提出了新的要求。

抽水蓄能机组顶盖螺栓强度研究

抽水蓄能机组启动频繁,运行工况复杂。顶盖和座环作为重要的结构部件,其结构设计以及顶盖和座环联接螺栓的设计直接影响着整个机组安全稳定运行。以某抽水蓄能电站机组为例,深入分析了联接螺栓分别在常规设计思路和整体建模数值计算下不同工况的特性参数,并进行了对比分析和安全评价,为联接螺栓特性参数如何更准确地进行评判提供了参考。

定子绕组匝间短路对可变速抽水蓄能电机电磁激振力的影响

针对定子匝间短路故障对可变速抽水蓄能电机电磁激振力的影响,首先推导了考虑分数比绕组结构的可变速抽水蓄能电机定子绕组匝间短路故障时的气隙磁密和电磁激振力的解析公式;然后建立了电机发生定子匝间短路故障前后的时步有限元模型,并对不同短路程度下的电磁激振力进行了求解计算,通过离散傅里叶分解的方法提取了电机的电磁激振力在时空阶次上的分布特征,理论推导和仿真结果基本吻合,最后通过四象限变频器驱动陪试异步电机拖动30 kW可变速抽蓄样机进行试验验证。结果表明,可变速抽水蓄能电机发生定子匝间短路故障后,其电磁激振力会产生(0±x)阶/0倍频、(14±x)阶/2倍频阶次(x=1,2,…)的短路特征时空间谐波,并与短路程度呈正相关。

抽水蓄能电站单机容量与机组转速选择

通过分析国内外已建抽水蓄能电站机组主要技术参数,研究抽蓄电站定转速混流式水泵水轮机水头与单机容量、参数水平的关系,提出了不同水头段抽水蓄能电站单机容量和比速系数选择原则,推荐了合适的机组额定转速范围,可提高抽水蓄能电站水泵水轮机选型设计的工作效率和成果质量。

抽水蓄能电站运行与维护

为全面落实党中央、国务院关于“双碳”的有关部署,充分发挥抽水蓄能在能源转型中的基础性作用,有必要对抽水蓄能电站运行稳定性等方面技术问题开展研究。抽水蓄能是目前全球公认的最成熟、最可靠、最清洁、最经济的储能方式,其工作原理是在用电低谷时期将水由下水库抽至上水库,将电能转化为水的势能;在用电高峰期将储藏的水势能转化为电能供给电网满足生产需求。

抽水蓄能电站重要螺栓安全质量控制技术研究

随着“双碳”目标的提出,构建以风电、光伏等新能源为主体的新型电力系统势在必行。但是由于风电、光伏的随机性和波动性,对电网的适应性和可靠性提出了更高的要求。抽水蓄能是当前技术最成熟、经济性最优、最具大规模开发条件的电力系统绿色低碳清洁灵活调节电源,加快发展抽水蓄能,是构建新型电力系统的迫切要求。根据国家规划,到2025年,我国抽水蓄能投产总规模达6200万kW以上;到2030年,投产总规模将达1.2亿kW左右。

抽水蓄能发电技术

抽水蓄能是目前技术最成熟、经济性最优、最具大规模开发条件的间接储能方式。抽水蓄能电站依托山体落差,在用电低谷时,利用富余电能将水从下水库抽至上水库储存,在用电高峰时,放水至下水库发电,是电力系统绿色低碳清洁灵活调节电源。