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。

侧式进/出水口各孔道流量分配差异及影响因素

对于抽水蓄能电站侧式进/出水口各孔道流量分配,现有设计规范规定进/出水口相邻中边孔道的流量不均匀程度不宜超过10%,但实际工程设计难以达到此要求.本文以某抽水蓄能电站侧式进/出水口为例,通过优化进/出水口各体型参数,利用数值模拟方法研究各孔道流量等水力参数,重点分析分流墩布置对各孔道流量分配的影响及其规律,试图使进流工况和出流工况相邻中边孔道的流量不均匀程度均最小.研究表明,改变扩散段分流墩布置能有效改善流量不均匀程度.对于3墩4孔侧式进/出水口,相邻中边孔道的流量不均匀程度在出流工况下随中边孔宽度比增大而增大,在进流工况下随中边孔宽度比增大而减小;当中边孔宽度比增大且中墩后移距离减小时,出流工况和进流工况下的流量不均匀程度均减小.对于2墩3孔侧式进/出水口,相邻中边孔道的流量不均匀程度不论在出流工况下还是在进流工况下,均随中边孔宽度比增大呈先减小后增大的规律.优化后的3墩4孔侧式进/出水口的中边孔宽度比取0.228∶0.272,中墩后移距离取0.36D(D为隧洞直径),其相邻中边孔道的流量不均匀程度均较优,在出流工况下为18.47%~19.43%,在进流工况下为19.82%~19.83%;优化后的2墩3孔侧式进/出水口的中边孔宽度比取0.310∶0.345,其相邻中边孔道的流量不均匀程度均较优,在出流工况下为19.47%~19.63%,在进流工况下为18.66%~18.67%.相邻中边孔道的流量不均匀程度较难满足不宜超过10%的设计规范要求.研究成果将有助于《抽水蓄能电站设计规范》中关于进/出水口水力指标要求的完善.

计及深度调峰的风-光-水-火-抽蓄多能源联网系统优化调度研究

多种能源联网运行逐步成为未来电力系统发展的方向,多能源联网系统的优化调度是应对规模化新能源并网消纳的重要手段。文中建立了计及火电机组深度调峰成本的风-光-水-火-抽蓄联网系统成本模型和考虑调峰主动性的风-光-水-火-抽蓄联网系统日前优化调度模型。针对多能源耦合系统结构复杂的情况,提出了分层优化调度的模型求解策略。上层模型以净负荷波动最小为优化目标,得到等效负荷曲线;下层模型根据上层模型的调度结果,以调峰运行的经济性最优和新能源弃电率最低为目标函数,计及调峰主动性,求解考虑火电机组深度调峰煤耗特性的含新能源系统的经济调度问题。仿真算例表明所建模型实现了多能源联网系统的互补运行,提升了火电机组的深度调峰能力,降低新能源弃电率和系统运行成本。

接立面转弯隧洞的侧式出水口水力特性

对于接立面转弯隧洞的侧式出水口,立面转弯隧洞的转弯段将直接影响侧式出水口的水力特性。若立面转弯隧洞参数设计不合理,极易导致侧式出水口内部发生流动分离。选取RSM紊流模型,针对接立面转弯隧洞的侧式出水口进行数值模拟,探究立面转弯隧洞曲率半径R、弯道后直隧洞长度L及转弯角度α等参数对出水口水力特性的影响规律,并对隧洞内流动过程进行了讨论。增加立面转弯隧洞曲率半径R和弯道后直隧洞长度L能显著改善出水口的水力指标。当曲率半径R≥12 D(D为隧洞直径)、弯道后直隧洞长度L≥16 D时,侧式出水口内部无明显流动分离,拦污栅断面流速分布均匀且无反向流速区。研究成果将对抽水蓄能电站侧式进/出水口的设计提供指导。

基于组合赋权-云模型的抽蓄电站高质量发展评价体系

为科学评价生产期抽蓄电站高质量发展现状、把握电站发展的薄弱环节、明确建设期及新投运电站发展方向,根据抽蓄电站定位及高质量发展内涵,经过2轮筛选,构建了包含服务电力系统稳定运行、经济、绿色、创新、共享5个一级指标以及18个二级指标的评价指标体系;选用层次分析法–决策实验分析方法确定指标权重,运用云模型评价各电站高质量发展等级。最后,选取A抽蓄电站为算例验证评价体系适用性。评价结果显示,该电站服务电力系统稳定运行、绿色和共享3个指标表现均为良好,经济和创新指标表现为中等,与电站实际运行情况相符合。该验证结果表明,采用上述方法构建的评价指标体系有很好的适用性。

抽蓄电站全库盆防渗水库渗流缺陷影响分析

针对抽蓄电站全库盆防渗水库土工膜缺陷导致水库渗流量产生变化的安全问题,结合陕西省某抽蓄电站水库库底土工膜防渗工程,采用单因素影响分析和多因素影响分析方法进行抽蓄电站全库盆防渗水库渗流缺陷影响分析。结果表明,水头大小、缺陷大小、缺陷个数均正向影响抽蓄水库渗流量,而缺陷位置与抽蓄水库渗流量的相关性不明显。其中缺陷大小是影响抽蓄水库渗流量的主要因素,其次为水头大小,再次为缺陷个数。

考虑调节费用补偿的海水抽蓄优化定容策略

通过海上风电与海水抽蓄联合运行参与电网的调峰调度,可有效促进海上风电消纳,助力电网调峰,但需要进行海水抽蓄多目标优化定容研究,解决海水抽蓄成本回收问题以及多目标之间的主观偏好与客观冲突对优化决策的影响等关键问题。为此,本文提出了考虑调节费用补偿的海水抽蓄多目标优化定容方法,通过海水抽蓄调节费用双向补偿机制,保障抽蓄调节利益;考虑风电不确定性,计及风蓄联合出力跟踪电网负荷误差最小、海上风电运营效益最大和海水抽蓄收益最大,建立风蓄联合运行多目标优化模型,实现多主体利益共赢。以双向补偿电价、海水抽蓄上水库容量、海水抽蓄机组容量为优化决策变量,通过NSGA-Ⅱ方法优化得到Pareto前沿解集;通过K-means算法对Pareto前沿解集进行聚类作为备选方案;采用层次分析法-熵权法进行主、客观赋权;通过TOPSIS方法将备选方案与理想方案比较排序选出最优解。仿真算例结果验证了本文海水抽蓄优化定容方案能够兼顾新能源消纳效果与多主体利益共赢。

消防水泵配电设计参数选取与应用

消防水泵是消防系统的重要设备之一,消防水泵及时可靠的启动直接关系着火灾的扑救。因此,消防水泵的配电及控制变得尤其重要。文章结合相关规范与实际工程,针对消防水泵的设计参数选取问题,探讨了相对可行的启动与控制方式,并分析了设计中的注意事项,提出了相关建议,供工程设计参考。

农田灌溉光伏水泵系统性能测试分析

【目的】探究农田灌溉光伏水泵系统综合用能需求特性,提高该系统性能可靠性和实用性。【方法】基于高效水泵和研发的逆变器,构建了农田灌溉光伏水泵系统,结合系统装置构成与运行特点,对不同扬程运行工况下的电性能参数和扬水效率特性及水泵流量与功率特性等进行测试分析。【结果】在一定太阳辐射强度范围内,调速运行的水泵流量与输出频率有较好一致性;稳定运行时段的水泵流量可达到2 m^(3)·h^(-1);定扬程24.8 m下,系统最大扬水效率达12.7%,日平均扬水效率11.6%,日扬水量13.1 m^(3);当扬程降低到14.0 m时,最大扬水效率和日平均效率分别比前者低3.2%和3.6%,表明减低扬程并不一定能提高系统扬水效率,但对输出流量有影响。【结论】该农田灌溉光伏水泵系统配置稳态和动态性能良好,扬水能力可满足省水微灌和植被绿化等基本农业生产需要。

抽水蓄能电站无压泄洪洞台阶消能型式研究

基于甘肃某抽水蓄能电站泄洪洞洞内消能设计,探讨在流量及底坡恒定的条件下,台阶尺寸与消能率的相关关系,探寻台阶尺寸的初拟原则,采用现行NB/T 10867-2021《溢洪道设计规范》中跌落流上限及滑行流下限的经验公式(坡角范围为2.86°~59.53°)进行台阶消能流态的初步判别,通过Chanson半经验公式理论计算和CFD数值模拟水工隧洞底板布置不同台阶尺寸对应的消能特性。结果表明:在流量及坡度不变的情况下,台阶尺寸(台阶步长及高度)对消能率的影响有限;台阶尺寸越大,水力要素受流动边界条件影响和扰动越明显;初拟台阶尺寸时,应分析水流掺气点位置及出现掺气均匀流位置随台阶尺寸变化向上游移动的速率,同时结合实际边界条件、便于施工及后期运维等方面综合考虑,台阶高差宜控制在0.20~0.60 m。

含废旧矿井抽蓄电站的源-荷-储协同控制调频研究

针对新能源在电网中渗透率不断提高导致系统调频容量和频率响应能力不足的问题,提出一种含废旧矿井抽蓄电站的源-荷-储协同控制调频方法。首先,建立了电解铝工业负荷、废旧矿井抽蓄电站和超级电容频率响应模型。然后,基于模型预测控制理论,以系统状态量和控制量的加权函数最小为目标,设计区域信息互动的分布式模型预测控制器,并提出含废旧矿井抽蓄电站的源-荷-储协同控制调频方法。最后,将分布式模型预测控制器应用在所提源-荷-储协同控制方法中,并在改进的IEEE标准两区域LFC模型中进行仿真。结果表明所提方法可以缩短频率恢复时间,减小最大频差值,改善系统调频动态性能。

抽水蓄能电站建设及运营对地下水环境影响研究——以陕西大庄里抽水蓄能电站为例

抽水蓄能电站以其可持续性和高效性的调峰、调频、调相及事故备用电站,是中国电网系统中的关键一环,其对地下水环境影响一直是建设发展的重点和难点。为探究抽水蓄能电站建设运营对地下水环境的影响,以陕西省抽水蓄能规划“十四五”重点实施项目大庄里抽水蓄能电站为工程实例,分析讨论抽水蓄能电站的建设及运营对地下水环境影响,通过分析区域水文地质条件,结合压水试验和水质分析,开展场地地下水环境评价,结合渗流场模拟,预测建设期和运营期地下水环境影响,提出相应的环境保护措施。结果表明:工程建设期及运营期对地下水环境的影响主要体现在地下水位的下降。上水库地下水埋深浅,水量不丰,库岸开挖将改变地下水的排泄条件,库周地下水位会发生10 m以内的小幅度下降;输水系统建设开挖将改变天然渗流场状态,导致沿线整体水位下降,局部降幅可达78 m;下水库坝、库地下水位埋深差异大,地下水坡降约为30%,开挖易于破碎花岗岩体处形成局部渗流和地下水排泄。研究成果对其他抽水蓄能电站地下水环境影响评价工作具有指导意义。

新型电力系统下抽水蓄能电站高质量发展探究

为实现“双碳”目标,我国新能源装机规模快速增长,建设以新能源为主体的新型电力系统势在必行。新型电力系统中新能源大规模并网,对灵活性资源有了更高要求。抽水蓄能电站作为技术成熟的储能电站,在解决以新能源为主体的新型电力系统负荷波动方面发挥重要价值,能够同时应对源荷双侧的挑战。然而,抽水蓄能电站成本回收机制的不清晰对其发展模式造成阻碍,本文依据抽水蓄能电站在不同市场环境下的价值属性,对抽水蓄能电站成本回收机制提出建议,推动我国抽水蓄能产业可持续发展,满足新型电力系统建设需要。

初始转速与导叶控制策略对变速抽水蓄能机组泵断电过程影响规律研究

在可变速抽水蓄能机组泵断电暂态过程中,因导叶关闭引起的压力波动、回流、转速双峰等不利现象,极大影响了机组及压力管道系统的安全运行;初始转速作为影响机组动态特性的重要参数,其对泵断电过程中转速、流量的影响规律尚不明晰。针对以上问题,基于一维瞬变流理论特征线法和改进Suter变换法,构建可变速抽水蓄能机组调节系统模型。通过对可变速抽水蓄能机组泵断电过程进行模拟,分析了导叶关闭时间对特征参数的影响规律,阐明了初始运行转速与倒流流量、反转转速极值之间的内在联系。结果表明,正转正流阶段和正转逆流阶段的初期各特征参数时域响应趋势极为相近;与此同时,对比不同导叶关闭时间的结果,得出由反转逆流阶段进入停机能够增强机组及压力管道系统安全性的结论;此外,在同一扬程和入力条件下,采用不同初始运行转速对泵断电过程进行模拟,得出流量、转速极值特性与初始运行转速呈负相关的结论。

浑源抽水蓄能电站下水库拦排沙系统防沙效果的试验研究

设置拦排沙系统是缓解抽水蓄能电站泥沙问题的有效方法之一。为验证浑源抽水蓄能电站下水库拦排沙系统的防沙效果,建立了浑源抽水蓄能电站下水库泥沙物理模型,进行了不同频率洪水入库试验。通过比较有、无拦排沙系统的输沙量及悬沙特性,论证了拦排沙系统的拦沙效果,并分析了影响拦沙效果的主要因素。结果表明:不建拦沙坝情况,进入下水库的泥沙直接相关于上游水沙条件,其相关系数大于0.8;修建拦排沙系统后,进入下库沙量明显减少、悬沙粒径细化,拦沙效果与拦沙库淤积情况的相关系数均大于0.7,拦沙库的淤积情况是拦沙效果的主要影响因素,而上游水沙条件的影响较小。

煤矿瓦斯抽采液环真空泵新型降温及余热利用方法研究

瓦斯抽采液环真空泵温度高是导致其运行效率低和使用寿命短的重要原因。基于液环泵无用功耗散理论,定量分析了泵的产热-散热机理,提出了基于低温热泵的瓦斯抽采泵智能降温及余热利用技术,并搭建了工程试验系统,研究了进液温度、工作液流量、环境温度等参数对系统降温效果的影响。以李村煤矿2BEC87型瓦斯抽采泵为试验对象,在吸气负压为-53 kPa、进液流量为10 m3/h时,进液温度可由35℃降至16℃,运行温度由54℃降至45℃,降温效果显著;抽采泵运行效率提高了7%以上。

考虑动态摩阻的抽水蓄能电站水力瞬变建模模拟

针对抽水蓄能电站管道内水力瞬变问题,考虑动态摩阻,采用二阶有限体积法(FVM)Godunov格式进行数值建模与模拟.首先根据有限体积法将控制方程进行离散,通量计算用Riemann求解器.机组全特性曲线采用改进的Suter变换,在计算中分别考虑Brunone与TVB动态摩阻模型,将计算结果与恒定摩阻和试验值进行对比,并进行了相应的参数敏感性分析.结果表明,在抽水蓄能电站管路模型中,动态摩阻模型仅增加了管道内后续波动的衰减,对于初始波动几乎没有影响.在单管中,动态摩阻的影响随着关阀时间的缩短而增大;而在抽水蓄能电站系统中由于雷诺数较大,动态摩阻模型的适用性较差,对于各项物理参数的变化均不敏感.这表明在大管径、高流速的输水工程中,可忽略动态摩阻的影响,但对于小管径、低流速的工程,有必要考虑动态摩阻的影响.

抽油机井恒功率变频控制系统研究

抽油机作为陆上油田最重要的机械采油装备之一,近年来已发展出一系列的变频节能技术,但其研究主要集中在硬件方面,缺乏相关基础理论,导致现场应用普适性差,应用效果参差不齐。为此,研究有杆泵变频测控机理,优选了主要部件,对测试数据提出了要求,形成了有杆泵抽油变频控制系统。构建BP神经网络系统对正常井和漏失、柱塞碰泵、气体影响等异常井进行识别,分类提出变频计算模型:考虑负扭矩和抽油机冲次界限等建立了正常井恒功率变频计算模型,实例对比分析了变频后抽油机速度、加速度变化规律,产液量一定时,负功功率和有功功率分别下降了65%和44%。建立了上行程漏失的异常井变频计算模型,针对性地提高上行程冲次,形成“上快下慢”运行模式。实例计算表明:该系统缩短上行程时间2.6 s,较好地解决有杆泵上行程漏失和变频节能的问题。研究成果可为抽油机变频技术提供理论支持,对油田节能和提产具有指导意义。

发电机轴承油槽密封结构对油雾泄漏的影响

大型水电站轴承油槽总是不可避免地发生油雾泄漏问题,改善密封结构通常是解决水电站轴承油槽甩油雾问题最简单有效的措施.为了降低油雾泄漏对发电机内部造成的污染,文中围绕某抽水蓄能电站发电机轴承油槽甩油雾问题,对油槽密封盖进行改型,并开展密封腔油雾多相流数值模拟研究.通过Mixture模型和SST k-ω模型解析了原密封结构和2种改进密封结构的流场分布特性,并评估了不同密封结构下的油雾泄漏情况.研究结果表明:相比于原设计模型,改进模型Ⅰ,Ⅱ的油雾泄漏量平均减少了18.9%,88.6%,改进模型Ⅱ抑制油雾效果最为显著;高压气体的注入会破坏密封腔原有的环形涡流,从而抑制油雾逸出;对于下部密封腔而言,提高进口压力,减小进口流速都有助于改善密封性能.文中的研究可为油槽密封改良以及轴承油雾泄漏控制措施提供一定的参考,提升电站的经济效益以及运行的安全稳定性.

某抽水蓄能电站地下厂房渗流特性及渗控效果研究

地下厂房洞室群是抽水蓄能电站发电的主要部位,厂区渗流场的分布对其结构稳定性至关重要.某抽水蓄能电站深埋于地下,其上下水库水位差超过600 m,在高水库水位和山体高地下水位的作用下,地下厂房周围将产生很高的渗透压力.为研究该地下厂房设计渗控措施下的渗控效果,建立了符合工程区实际地形、地质和输水发电系统的三维有限元模型,基于地质勘测钻孔水位数据,首先对计算模型进行了参数率定及边界验证,然后探讨了地下厂房正常运行和排水系统失效时厂区的渗流特性.计算结果表明:建立的三维模型可用于工程区渗流场分析;厂区设计渗控措施的渗控效果良好,多层排水廊道与排水孔幕结合对于降低渗流自由面效果显著,可以有效缓解厂区渗透压力;排水系统逐渐失效会引起厂区渗流量的增加和不同程度地抬高地下水入渗高程,失效面积过大时,厂房有较大发生渗透破坏的风险.