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。

抽水蓄能机组过速保护值整定原则的探讨

本文对水电机组过速保护设置的目的、意义及其整定原则进行了初步探讨。对常规混流式水电机组和抽水蓄能机组分别发生飞逸后的机组转速变化曲线的相关特性进行分析比较,分析研究了抽水蓄能机组稳态飞逸转速和甩负荷后机组最高瞬态转速的相关情况,提出了抽水蓄能机组机械过速保护值和电气保护值的整定原则和方法。同时,结合实际工程案例,应用该整定方法对某抽水蓄能电站机组过速保护的整定值进行了计算分析,验证了该整定原则的工程实用性。

调压室阻抗孔修圆三维数值计算

为实现物理模型与数值计算的互补,采用k-ε紊流数学模型对阻抗孔修圆进行三维数值计算,得到阻抗孔与调压室底板连接处和与底部流道连接处不同修圆半径时流入、流出大井的阻抗系数,并将阻抗孔未修圆时的计算值与实测值进行对比分析。计算结果表明:阻抗孔未修圆时水流进入阻抗孔后发生突缩,流速分布不均,中间大、周边小,阻抗系数相对较大;阻抗孔修圆后突缩效应明显减弱,水流较为平顺、均匀,阻抗系数明显减小。阻抗孔修圆优化减小了突缩损失,能够有效减小阻抗系数,即可增大阻抗孔的流量系数。

安装水斗式机组的引水式水电站取消调压室研究

建立完整的引水式水电站水力过渡过程计算数学模型,计算了机组最大转速升高、喷嘴口和压力钢管顶部的最大压力、最小压力,计算了引水系统小波动的稳定性,论证了取消调压室的可行性,优化了引水发电系统布置.

黑麋峰抽水蓄能电站4号机组改造前后过渡过程计算与试验研究

针对黑麋峰抽水蓄能电站4号机组改造前后单机甩负荷试验,分别分析了4号机组转轮改造后甩部分负荷和额定负荷各工况的计算与实测录波数据,分析结果表明,机组各特征参数计算波动图形与实测录波图形的变化趋势基本一致,实测与计算修正后的极值吻合度较好。证明了过渡过程数学建模的准确性、计算方法的可靠性,说明机组可安全稳定度过甩负荷过渡过程。同时,分析对比了4号机组转轮改造前后单机甩负荷试验实测录波数据与计算结果,分析结果表明,转轮改造后甩负荷各特征参数实测极值比改造前实测极值更优;各特征参数实测录波图形毛刺比改造前更少;转轮改造后过渡过程特性优于改造前过渡过程特性。

重力储能发电现状、技术构想及关键问题

目前,以风能和太阳能为主的波动性电源快速增长,导致电力不平衡矛盾突出,亟需发展储能技术。抽水蓄能是目前为止规模最大、技术最成熟的储能方式,已成为电网储能的主力军。国外相关资料报道,把储能介质“水体”换成其他固体重物的重力储能发电可实现与抽水蓄能电站类似的功效,但国内还缺少系统研讨。本文分析了重力储能发电的现状,类比抽水蓄能技术提出构想方案,引入“重力轮机”“上仓”与“下仓”等概念;阐明了重力储能、发电基本过程及其原理,从理论上推导了重力发电的出力公式;通过科学构想、对比分析初估认为,重力储能发电净高差约100 m,单机容量最大达到10 MW级别,可采用“分布式”规划站点实现灵活的规模化储能;通过开展探讨性剖析,提出4个技术构想及关键问题:1)重物势能转化旋转机械能的重力轮机。研发与水轮机作用类似的重力轮机,最大运行规模按每秒投入约十多吨重物,目标效率可设定为80%。重力轮机是重力储能发电的核心设备,需要在机械工程应用领域开展系统深入的研究。2)适宜的上下仓布置形式。结合实际地理条件,灵活布置上仓与下仓,利用上下仓之间的空间存放重物可减少占地。上下仓布置形式影响重力轮机及输送系统的研发方向,可以统筹研讨、论证。3)重物高效输送系统,包括下仓重物吊运至上仓和仓内输送。降低重物输送能耗,提高系统综合效率,直接关系到重力储能发电的商业价值,故需要开展广泛调研和技术攻关,探寻安全、高效、切实可行的输送方案。4)合理选用重物。采用混凝土为重物的主材较为合适,尽量利用建筑垃圾或就地取材等,以降低对环境的不利影响;宜采用规格相同的标准重物,并能长时间循环使用。重力储能发电具备环境友好、布置灵活、安全度高、寿命长、无自放电等显著优势,研发价值突出,应用前景广阔,目前还处于探索阶段,有待更深入的探究,以推动先期预研、方案规划及技术研发,为新能源长远发展提供后备支撑。

水泵水轮机四象限曲线“S”特性量化评判方法的初步研究

水泵水轮机在四象限全特性曲线的"S"特性区域内水体流态极为复杂。"S"特性是影响机组过渡过程特性的重要因素。为了更好地研究确定"S"特性与机组过渡过程特性之间的内在联系,本文探索建立了一套特定的量化指标来评判四象限曲线"S"特性的优劣程度。该评判方法的关键在于,通过寻求机组过渡过程特性的主要影响因素,进而建立"S"特性曲线的平顺程度与过渡过程特征角之间的内在联系,从而利用过渡过程特征角的值的大小来评判"S"特性。同时,希望以此来反向指导抽水蓄能电站水泵水轮机的水力开发研究。

深圳抽水蓄能电站双机甩负荷试验计算与实测对比分析研究

深圳抽水蓄能电站在单台机成功完成甩负荷试验的基础上,进行了多次双机同甩低负荷、部分负荷和满负荷试验。本文通过对现场双机同时突甩负荷的真机试验工况进行复核反演计算,将深圳抽水蓄能电站双机同时突甩负荷试验工况的计算结果和实测结果进行对比分析。分析表明:机组双机甩负荷时的转速上升率、蜗壳进口压力最大值及尾水管进口压力最小值的计算修正后的极值与实测极值之间的差值较小,计算极值结果与实测极值结果一致性好,吻合度程度较高;机组各关键特征参数的数值计算波动曲线和实测录波曲线之间的变化趋势一致,计算均值与实测均值的吻合程度较高,且计算极值发生的时间区域与实测极值一致性较好。本文对后续抽水蓄能电站过渡过程分析研究具有一定的参考意义。

明满流过渡过程仿真计算研究

本文介绍水电站过渡过程的仿真计算,通过建立明满流数学模型,并提出相应的计算条件和计算工况,重点计算分析白鹤滩水电站尾水管明满流对过渡过程的影响。

深圳抽水蓄能电站首台机甩负荷试验关键技术研究

本文以深圳抽水蓄能电站为例,首先阐述了导叶关闭规律优化计算的主要方法和考虑因素,并将计算推荐的导叶关闭规律与实际调试的关闭规律进行了对比分析,确认了实际调试的关闭规律的可行性;然后,分别分析了首台机甩25%N_r、50%N_r、75%N_r、100%N_r负荷各工况的计算与实测极值,并根据相近水头下机组甩低负荷、部分负荷和满负荷下的实测值与计算值的对比,采用逐步趋近的修正方法对计算结果进行修正,计算修正后的极值与实测极值基本一致;最后,对首台机组甩负荷试验时的实测录波数据进行分析研究,并通过计算值与实测值的对比分析,验证了该电站机组过渡过程的数学建模、仿真计算和导叶关闭规律等方面的可靠性和准确性,为后续机组甩负荷试验的分析研究提供参考。

运行工况对水泵水轮机尾水管进口压力的影响

通过对比分析某电站在不同尾水位运行工况下甩相同负荷时的尾水管进口实测压力,得出随尾水位降低、水头升高以及导叶开度减小,其尾水管进口压力脉动幅值有减小的趋势;同时,针对各不同工况下的尾水管进口压力实测均值与理论计算值进行对比分析,得出甩负荷时机组水头越高,其尾水管进口压力的理论计算值与实测值越接近。上述对比分析工作,为后续的抽水蓄能电站甩负荷试验和安全性预测提供了重要参考。

呼和浩特抽水蓄能电站过渡过程计算与实测研究

采用商用化软件SIMSEN对呼和浩特抽水蓄能电站进行过渡过程计算研究,通过大量仿真计算与理论分析优选出最优导叶关闭规律。对3号、4号单机甩100%负荷试验以及双机同甩100%负荷试验的实测极值与仿真计算极值进行对比分析,结果表明极值吻合度教好。对实测数据进行频谱分析、低通滤波后的波形图与仿真计算的波形图进行对比分析,分析表明实测与仿真计算的极值吻合和波形图变化趋势一致。通过对仿真计算和实测的极值、波形图进行对比分析检验了软件、数学建模、仿真计算以及实测数据的准确性,并确认该关闭规律能满足调保计算要求,能够保证机组安全稳定运行。可为后续高水头蓄能电站过渡过程计算提供借鉴意义。

导叶关闭规律自动优化研究

本文简述水轮机导叶关闭规律对机组过渡过程主要参数的影响以及目前电站常用的导叶关闭规律。国内外对导叶关闭规律优化进行了大量的研究,但难以应用于工程实际,特别对于抽水蓄能电站存在"反S型"以及过渡过程计算工况复杂,更难优化出合适的关闭规律。本文采用穷举法结合SIMSEN软件进行自动优化软件开发。该软件可在高性能计算平台上采用一段、两段甚至三段折线关闭规律对电站进行快速高效的关闭规律自动优化,可极大的提高工作效率。