抽水蓄能电站过渡过程特性及调节控制研究综述
【抽水蓄能】5 水泵水轮机过渡过程
5 水泵水轮机过渡过程5.1水泵水轮机过渡过程抽水蓄能电站的水道系统均较复杂，同时又要作水泵和水轮机两种工况运行，运行组合工况综合起来更多，再加上抽水蓄能机组的流量特性和力矩特性，故水泵水轮机过渡过程通常比常规水轮机过渡过程要复杂得多。
水泵水轮机正常运行时主要有水轮机工况、水泵工况、水轮机工况调相、水泵工况调相和旋转备用工况，各工况之间的互相转换以及机组在各工况下正常与事故停机等组合成20多个过渡过程工况。
实际上抽水蓄能电站关注的主要有水轮机工况甩负荷、水泵工况断电等几种工况。
5.1.1 水轮机工况甩负荷过程1图5-1 水轮机工况甩满负荷机组在四象限特性曲线中的运行轨迹水轮机工况甩负荷过程通常出现在电网或机组发生故障导致机组紧急停机时，这时导叶关闭或拒动引起水道系统产生水锤现象。
此时机组运行工况可能在水轮机工况区、水轮机制动工况区及反水泵工况区，其在流量特性曲线中的运行轨迹如图5-1所示，其中A→B→C→D为额定工况甩满负荷时导叶紧急关闭的运行轨迹，A→B→F→G为相应导叶拒动时的运行轨迹，并在E→G之间沿等导叶开度线上产生振荡。
图5-2 水轮机工况甩满负荷导叶拒动过渡过程曲线2图5-3 水轮机工况甩满负荷导叶快速关闭过渡过程曲线图5-2所示为额定工况甩负荷导叶拒动过渡过程工况下各参数的变化过程线，图5-3所示为额定工况甩负荷导叶快速关闭过渡过程工况下各参数的变化过程线。
由图5-2可以明显地看出，由于导叶拒动，机组转速快速上升，随着机组转速的快速上升，在机组转轮离心力的作用下、机组流量也随着快速下降，使机组转速上升越来越慢，进而使机组转速下降，此时由于转轮的制动作用引起的水锤压力在蜗壳进口达到最高，同时随着机组转速下降，转轮的制动作用随之减弱，流量开始增加，进而又引起机组转速上升，这样就进入一个压力、流量以及机组转速周而复始的变化循环。
因此在设计时应充分重视包括蜗壳进口压力在内的水道系统压力振荡以及机组流道内的压力振荡。
溪口抽水蓄能电站工程特点与关键技术研究
溪口抽水蓄能电站工程特点与关键技术研究水利部农村电气化研究所李志武八十年代末期，中国用电紧张的局面有所缓和，但电力供需矛盾并未根本缓解，不少电网电力供需矛盾由缺电量转为主要缺电力。
特别是在东南沿海地带，由于经济高速发展，电网峰谷差越来越大，而电网调峰能力有限，难以满足电网日益增大的调峰要求，严重影响了沿海地区持续、稳定发展。
在90年代初，中国已准备进行大型抽水蓄能电站建设，但由于一些地方电网所需调峰电量较小，技术经济比较后只需建设中小型抽水蓄能电站。
中国第一座中型纯抽水蓄能电站——溪口抽水蓄能电站，于1994年2月开工建设，1997年12月首台机组并网发电，1998年5月全部机组并网发电并投入商业运行。
电站充分发挥了调峰填谷的作用，在改善地方电网运行质量，提高电网运行安全、可靠性方面发挥了重要作用。
溪口抽水蓄能电站建成之后，中国又建成5座中小型抽水蓄能电站，还有的正在建设和规划中。
因此，溪口抽水蓄能电站对促进中国中小型抽水蓄能电站的开发起到了良好的示范作用。
1.工程规模及效益宁波溪口抽水蓄能电站位于浙江省奉化市溪口镇，距负荷中心宁波市仅39km，距奉化市25km，距奉化至宁波110kV输电线路奉化变电所13km。
溪口镇距上水库4km，距电站厂房及下水库2km。
电站总装机容量为80MW，由2台单机容量为40MW竖轴混流可逆式水泵水轮发电机组组成。
电站发电最大、最小（净）水头分别为268m和229m，设计水头为240m，发电最大引用流量19.69m3/s,水泵最大、最小扬程分别为276m和242m。
日发电量为40×104kW.h，日抽水用电量为54.8×104kW.h，日发电历时（折合满发）为5h，日抽水历时（折合满抽）为6.85h，年发电量为1.26×108kW.h，年抽水用电量1.72×108kW.h，总投资33500万元，每千瓦投资为4188元。
2.枢纽布置及主要建筑物工程枢纽主要建筑物有上水库、输水系统、厂房、升压开关站和下水库五部分组成，电站输水道总长与水头比值（L/H）为4.7。
分析400MW级大型抽水蓄能机组控制流程与控制策略
分析400MW级大型抽水蓄能机组控制流程与控制策略0引言随着400MW级大型抽水蓄能机组国产化的逐步实现，计算机监控系统的国产化也日益成熟。
大型抽水蓄能机组的控制流程与控制策略应花大力气投入精力去研究，这对于提高计算机监控系统国产化的装备水平意义重大。
如今，一大批国产化的抽水蓄能机组相继投产，仙居电站375MW国内单机容量最大的抽水蓄能机组也在2016年实现了一年4投。
为此，本文结合机组特点和控制要求，分析总结已投产的抽水蓄能机组，就控制流程与控制策略展开研究，形成具有普遍指导意义的有关抽水蓄能机组的控制流程与控制策略的设计思路和方案。
1控制流程结构机组控制流程由启动条件和顺序控制两部分组成。
启动条件包括机组开机启动条件和工况转换条件。
机组开机设置启动条件，包括发电电动机、水泵水轮机、励磁、调速、开关设备、监控、保护、公用等系统均在正常状态及自动/远方位置、电站满足指定机组停机态至目标工况的启动条件。
工况转换设置转换条件，是根据选择的目标工况运行要求，对机组及辅助设备操作具备的条件进行检查。
当监控系统工作在“无人值班”(少人值守)的方式时，每个工况转换都要进行延时确认，满足转换条件时方可执行。
机组顺序控制分层设计，包括子流程的调用和子系统的控制。
子流程的调用是指将控制流程分解为若干子流程，机组的顺序控制是在设定好需要转换的稳态工况后，由系统自动调用相应的若干子流程来实现。
子系统的控制是指机组技术供水泵、高压油顶起泵、球阀油压装置、调速器油压装置等机组附属及辅助设备由独立PLC自行实现控制功能。
子系统的控制独立于子流程，由子流程根据逻辑进行调用。
2控制策略2.1并网策略抽水蓄能机组的控制流程应根据模型试验、机组型式、机组特点，在主机制造商提出的基本控制原则前提下开展设计，首先应能保障机组的安全并网、运行和控制功能的实现。
(1)控制流程执行机制。
机组控制流程的执行分两种方式，一种是分步执行，另一种是自动顺序控制。
抽水蓄能电站过渡过程调节控制计算模型研究
抽水蓄能电站过渡过程调节控制计算模型研究
王林锁;索丽生;曹小红
【期刊名称】《水电能源科学》
【年(卷),期】2003(21)4
【摘要】应用阀调节原理,提出了抽水蓄能电站分叉管和并联管道系统过渡过程调节控制计算模型;针对有压瞬变"不可控"系统,首次提出了上游带调压室系统过渡过程限时调节控制和限压调节控制方法,经实例计算验证所提计算模型实用可行。
【总页数】3页(P75-77)
【关键词】抽水蓄能电站;过渡过程;调节控制;计算模型;阀调节原理;限时调节控制;限压调节控制
【作者】王林锁;索丽生;曹小红
【作者单位】扬州大学水利与建筑工程学院;河海大学水利水电工程学院
【正文语种】中文
【中图分类】TV743
【相关文献】
1.抽水蓄能电站过渡过程特性及调节控制研究综述 [J], 王林锁;索丽生;刘德有
2.清原抽水蓄能电站水泵工况断电过渡过程数值模拟计算研究 [J], 张怀生
3.清原抽水蓄能电站水泵工况断电过渡过程数值模拟计算研究 [J], 张怀生
4.抽水蓄能电站过渡过程相关计算工况研究 [J], 江献玉;王珏;韩标;杜克楠;凌超
5.抽水蓄能电站过渡过程相关计算工况研究 [J], 江献玉;王珏;韩标;杜克楠;凌超
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
抽水蓄能电站过渡过程研究
240抽水蓄能电站过渡过程特性的研究(巴西) B．Petry 等摘要 本文对装有可逆式水泵水轮机的抽水蓄能电站的过渡过程进行了研究。
根据现有描述过渡过程的方程式，建立了数学模型并应用于实践中。
真机试验与数学模型模拟结果的比较证实了数学模型的准确性。
同样的数学模型也可导出一系列可变系统参数的曲线、这些曲线提供了过渡过程响应数据，在初步设计阶段，这些数据可快速准确地评估过渡过程。
通常，水力系统的流态要变化到与机组的理想运行条件相匹配的流量。
在常规水电站和抽水蓄能电站中，通常因操作阀门、水泵的开启或关闭以及电力需求的变化引起水力条件的变化。
操作越快，过渡过程越苛刻。
因此，水力装置的设计必须考虑到过渡过程可能达到的极限压力和流量值。
在抽水蓄能电站中，考虑到其操作余量和频率控制能力，确定水力系统的过渡过程特性比传统水电站显得重要得多，因为电力需求的变化可能很快，且电站运行方式明显改进。
机组的关闭(作水泵或水轮机运行)或从水泵工况切换到水轮机工况都将引起很大的压力脉动。
为了分析这一现象，根据特征法建立了数学模型。
在水泵工况或水轮机工况，或从水泵工况切换到水轮机工况，该模型均能模拟单级水泵水轮机的运行。
图1 抽水蓄能电站示意图UR 一上游水库 HT 一引水渠 ST 一调压井(任意模式) PN 一压力钢管 UJ—上游枢纽站 UB i —机组前叉管PT i 一水泵水轮机 LB i 一机组后叉管 LJ—下游枢纽站 TT—尾水渠LR—下游水库图l 简要给出了一个抽水蓄能电站，并给出了部件结构。
数值分析当利用特征法和积分法变换时，连续方程和动量方程将导出一组特征方程，可联立求解以选择管道‘P’。
02)()(=Δ+−+−A A A A Q Q DAt f H H a gA Q Q (1) 02)()(=Δ+−−−B B B B Q Q DA t f H H agAQ Q (2)式中Q —流量H —压头f —Darcy-Weisbach 水头损失系数 D —管道直径241A —管道横断面面积 g —重力加速度 α—波速△t—时间增量下角P 系指特征管道网x-t 平面上‘P ’断面的未知条件，下角A 、B 系指上述时间间隔内‘A ’断面<上游>和‘B ’断面<下游>的已知条件。
改善水力机组过渡过程动态特性的优化措施
改善水力机组过渡过程动态特性的优化措施内容摘要：简要介绍了水电站运行过程中出现的几种大波动过渡过程，以及过渡过程中出现的机组转速升高和水击压力升高的问题，并对优化过渡过程的措施进行了简单的介绍。
研究水力机组过渡过程特性，找出合理的调节控制方法，对于水电站的稳定、可靠和高效运行有着极其重要的意义。
1.大波动过渡过程概述水电站在日常运行过程中，由于工作条件经常变化使水轮机经常处于不同工况点之间的过渡过程中。
常规电站的典型过渡过程有：机组起动过渡过程；增减负荷过渡过程；甩负荷过渡过程；飞逸过渡过程；停机过渡过程；发电转调相过渡过程；其它事故过渡过程。
水电站的各种过渡过程尤其是大波动过渡过程，虽然历时比较短，但伴随着工况参数大幅度的急剧变化，由水流惯性与机器运动惯性引起很大的动态附加荷载和一系列复杂的物理现象，对水电站的运行安全及运行质量有着极其重要的影响。
因此，研究水力机组各种过渡过程的特性，找出合理的调节控制方法，对水电站的稳定、可靠和高效运行有着极其重要的意义。
在水电站大波动过渡过程中常见的问题是引水系统水击压力的增大和机组转速的上升问题。
因此调节保证计算的主要任务是根据水电站输水系统和水轮发电机组的特性，合理选择阀门或者导叶的调节时间和调节规律，进行水锤和机组转速变化计算，使两者均在允许的范围之内，并尽可能降低水锤压强。
机组的转速上升和最大水击压力都与导叶关闭速度有关。
导叶关闭越快，水压上升越大；导叶关闭越慢，转速上升越快。
因此，必须进行调节保证计算，寻找合理的关闭时间和关闭规律，使最大水击压力升高和转速上升值均在允许范围内。
但实际上，限制水击压力升高和限制机组转速升高的要求往往是相互制约的，矛盾的焦点是需要一个合适的导叶关闭时间T S,使转速上升和压力上升都符合设计规程的要求。
但是水电站无法找到合适的T S值时，就必须采取一系列调保措施来保证转速上升和压力上升都符合规程的要求，达到优化过渡过程的目的。
抽水蓄能电站控制介绍
LOGO P10 P10
抽水蓄能电站监控系统结构
TM
LOGO P11 P11
回龙抽水蓄能电站监控系统结构
TM
LOGO P12 P12
白山三期与桦甸调度中心
TM
LOGO P13 P13
发电黑启动控制流程1
TM
LOGO P14 P14
发电黑启动控制流程2
TM
LOGO P15 P15
发电黑启动控制流程3
TM
LOGO P21 P21
AGC负荷优化分配原则
根据经济运行的原则，采用分层动态规划法分配总有功，在满足各项约 束条件的情况下，根据枢纽各厂电价的不同，加人电价系数，使总耗水量最 小(或梯级效益最大)。 约束条件： 每个电厂所分配的负荷应介于最大、最小出力之间 考虑旋转备用容量 上下游水位约束:下限≤Hi ≤上限 流量约束:下限≤Hi ≤上限 水位变幅约束:水位库间变幅限制，小时水位变幅限制。 水库间流量变幅约束 机组特性曲线约束 计算出电厂的等效震动区，以避免分配给电厂的负荷在电厂的机组中无 法分配和全厂误差超过允许误差。 负荷转移约束，避免各电厂(母线)之间的负荷大规模的转移 负荷调节幅度约束，为了避免大幅度负荷调节对电网的冲击，并对电厂 的安全进行考虑，对相邻两次负荷差值进行限制，并对每个电厂一次开、停 机组台数进行限制。 开、停机约束:考虑AGC的控制方式:“开环/半闭环/闭环”、旋转备用 容量及开停机时间等因素的约束。
TM
LOGO P22 P22
自动电压调节（AVC）
TM
LOGO P23 P23
AVC控制
即接收电网调度能量管理系统来的电压指令，根据当前母线电 压值，通过增减励磁电流，改变发电机无功，将母线电压调节到正常 范围。 AVC无功负荷分配原则 AVC无功负荷分配的原则即补偿单控机组的无功变化。 当单控机组无功变化达到一定死区时，AVC自动把变化的无功分 配到参加AVC的机组，从而保持全厂总无功不变。分配方法主要有:等 功率因素法;考虑机组无功限制(过励，欠励限制);小幅度无功变化时， 仅调整单台机组;当前无功实际分配方式。根据机组序号进行分步调 节，增无功时按照机组序号的增序选择机组，减无功时按照机组序号 的降序选择机组。 AVC联控自动退出条件 AVC联控自动退出条件包括电压测值故障，机组无功侧值故障、 机组或开关站安稳装置跳闸、双重化的监控系统总站之问通信故障、 对于全厂AVC，两个母联开关全部分闸;对于左一、左二AVC，有母联 开关合闻。其中电压测值故障主要有:①机组监控装置向上送电压测 值故障信号;②电压越上限或下限;③机组监控装置与上位机通信故障。
中国抽水蓄能电站综述
中国抽水蓄能电站综述
一、抽水蓄能电站介绍
抽水蓄能电站是指利用水位变化和蓄水池的变化来进行蓄能的发电站，其本质上是一种能源转换系统，既可以利用核能、燃气等现有能源产生电能，也可以把电能转换成水位变化来蓄存能量。
它具有空间占用小、能源
利用效率高、运行维护方便、功率容量可调等优点。
抽水蓄能电站包括水电厂和抽水蓄能电站两大类，其中水电厂主要采
用直接利用水位变化产生电能，而抽水蓄能电站则是利用蓄水池的变化进
行蓄能，也可以利用相关配套设施，使用水位变化来调节蓄水池的水位变化，从而实现蓄能。
二、中国抽水蓄能电站的发展情况
中国抽水蓄能电站的发展早在上世纪五十年代就开始了，至今已发展
成为全国规模最大的抽水蓄能电站。
目前，中国抽水蓄能电站数量已超过
数百座，安装容量约450万千瓦，是世界上规模最大、装机容量最多的抽
水蓄能电站。
除此之外，中国还拥有众多的小型抽水蓄能电站，总装机容
量接近200万千瓦，大大提高了国家的电力储备能力。
三、中国抽水蓄能电站的发展历程
（1）1955年—1970年：自上世纪五十年代开始，中国开始进行抽水
蓄能电站的实验建设，以改善能源结构。
抽水蓄能电站的功率调节与频率稳定性
抽水蓄能电站的功率调节与频率稳定性抽水蓄能电站是一种重要的可再生能源发电方式，它以其独特的功率调节和频率稳定性能，在电力系统中扮演着重要的角色。
本文将对抽水蓄能电站的功率调节和频率稳定性进行详细的探讨。
首先，我们来了解一下抽水蓄能电站的工作原理。
抽水蓄能电站利用电力系统的高峰低谷差价，通过将低谷时段的电能利用来抽水将水储存到高海拔水库中，而在高峰时段释放水能通过涡轮发电机组将水能转化为电能，从而实现电能的调峰和调频控制。
这种方式不仅可以有效平衡电力系统负荷，还能提高系统的频率稳定性。
在功率调节方面，抽水蓄能电站具有较高的灵活性和快速响应能力。
它可以根据电网需求实现即时启停，并在短时间内提供大功率调节服务。
这种特性使得抽水蓄能电站成为电力系统的重要调频资源。
当电力系统需求增加时，抽水蓄能电站可以迅速投入发电，增加供电能力；而当电力系统需求下降时，抽水蓄能电站可以停止发电，将多余电能转化为水能储存起来。
通过这样的调节方式，抽水蓄能电站可以在系统需求变化时实现动态调节，从而维持系统平衡。
此外，抽水蓄能电站还可以通过调整发电机组的运行模式实现功率的灵活调节。
通常情况下，抽水蓄能电站会采用水轮机和发电机的组合，从而实现电能转化。
而在调节功率时，抽水蓄能电站可以调整水轮机的工作方式，如改变流量或调整水轮机叶片的开度，从而实现功率的快速调节。
这种方式可以使抽水蓄能电站在电力系统的频率变化较大时，能够迅速适应并稳定系统频率。
关于频率稳定性，抽水蓄能电站在电力系统中发挥着重要作用。
当出现负荷突变或故障时，电力系统的频率可能发生剧烈波动，这将对系统的稳定性产生不利影响。
而抽水蓄能电站可以迅速响应系统频率变化，通过调整发电机组的运行，保持系统频率在合理范围内。
这种频率调节的能力使得抽水蓄能电站具备了平衡电力系统频率的关键作用。
此外，抽水蓄能电站还可以作为电力系统的削峰填谷资源。
电力系统常常存在用电高峰时段和用电低谷时段之间的不均衡问题，抽水蓄能电站可以通过负荷调节的方式，在低谷时段扩大发电规模，而在高峰时段减少发电规模，从而实现电力的平衡。
抽水蓄能机组功率调速的研究
抽水蓄能机组功率调速的研究摘要：本文以抽水蓄能机组功率调速的研究为主题，系统地研究了抽水蓄能电站的工作原理、机组的功率调速特性及其关键技术。
首先，我们对抽水蓄能电站的工作原理进行了深入的理论分析，其次，我们研究了抽水蓄能机组的功率调速特性，通过建模和模拟，分析了各种因素对功率调速性能的影响。
最后，我们探讨了抽水蓄能机组功率调速的关键技术和挑战，提出了一些可能的改进方法和未来的研究方向。
关键词：抽水蓄能电站；功率调速；工作原理；关键技术；性能模拟引言随着可再生能源在全球电力系统中的使用日益增多，电力系统的调频能力变得尤为重要。
抽水蓄能电站作为一个重要的能量储存和调频设施，具有调节电网频率、优化电网结构和提高电网稳定性的能力。
抽水蓄能机组的功率调速性能是影响其效率和稳定性的关键因素，因此对其进行深入研究具有重要的理论和实际意义。
本文旨在通过对抽水蓄能机组功率调速的研究，提出改善其性能和效率的策略。
一、抽水蓄能电站的工作原理抽水蓄能电站是一种利用水能进行能量储存和发电的设施。
它采用了一种创新的工作原理，能够将多余的电能转化为潜在能量，然后在需要时将其转化为电能供应给电网。
1.1基本原理抽水蓄能电站的基本原理是利用高低水位差和水的重力势能来进行能量的转换。
电站通常建在山区或高地上，拥有一个上游水库和一个下游水库。
当电网供电过剩时，多余的电能会被利用来抽水，将水从下游水库抽升到上游水库，这样就将电能转化为潜在能量储存起来。
1.2电站的构成与工作模式抽水蓄能电站主要由水轮机、发电机、水泵和管道系统组成。
当电力需求增加时，电站会启动水轮机，通过释放上游水库中的水流来驱动发电机发电。
而在电力供应过剩时，电站则将电能用于驱动水泵，将水从下游水库抽升到上游水库，实现能量储存。
1.3抽水蓄能电站的作用和重要性抽水蓄能电站在能源领域具有重要的作用。
首先，它可以平衡电网的负荷需求，调节电力供应和需求之间的差异，确保电力系统的稳定运行。
特殊工况下抽水蓄能电站系统参数过渡过程分析_孙丽君_李海涛
3． 2
引水隧洞洞径优化分析
对于抽水蓄能电站来说， 在机组引用流量不变的
情况下， 引水隧洞洞径的改变， 影响着隧洞中水流的流 速， 而由水锤的连锁方程可知
［7 ］
， 机组导叶关闭时所
产生的水锤压力与水流流速之间有着直接的关系 。针 对抽水蓄能电站运行的常规工况 （ 2 台机组同时甩负 荷） ， 并对输 选取不同的引水隧洞洞径进行数值模拟， 水系统中有无尾水调压室的防护进行了对比 ， 具体计 算结果见图 2 及图 3 。 由图 2 可以看出， 对于常规工况， 随着引水隧洞洞
1
引言
的一台机组时的尾水管进口最小压力最危险
［5 ］
。在
时常会对输水系统的参数进行调整 ， 进而 工程设计中， 会影响到调节保证计算的控制压力， 而多项保护措施 的相互作用机理还不是很明确。 本文拟通过对不同引水隧洞洞径下的抽水蓄能电 站尾水管进口压力及岔管相对位置进行模拟 ， 探究引 水隧洞洞径及尾水岔管的相对位置对抽水蓄能电站特 殊工况下尾水管进口最小压力的影响， 由此提出有利 于改善尾水管最小压力的控制措施， 为相应工程设计 提供参考。
第 19 期
等： 特殊工况下抽水蓄能电站系统参数过渡过程分析 孙丽君，
103
线与水平面的夹角。 上述公式可简化为标准的双曲型偏微分方程 ， 从 而可利用特征线法将其转化成同解的管道水锤计算特 征相容方程。
径尺寸的增加， 无论输水系统中是否有尾水调压室的 防护， 蜗壳末端的最大压力均出现下降的趋势 。 当输 水系统无调压室防护时， 蜗壳末端最大压力由 645． 39 m 下降到了 614． 87 m， 下降了 30． 52 m； 当设置尾水调 压室之后， 尾水进口的最小压力得到了明显缓解 ， 而机 组 引 用 的 水 头 一 般 不 变， 由于机组的引用水头为 H Turbine = H Spiralcase － H Drafttube ， 当尾水进口压力上升时， 蜗壳末端压力也随着上升。 随着隧洞洞径尺寸的增 加， 蜗壳末端最大压力由 659． 64 m 下降到了 628． 83 m， 下降达 30． 82 m， 与无防护措施时压力的下降值接 近。如图 3 所示， 在常规工况下， 尾水管进口最小压力 － 4． 03 m 在无防护措施时由 下降到了 － 11． 65 m， 下 降了 7． 62 m； 而设置尾水调压室之后， 压力尾水进口 的最小压力由 42． 01 m 下降到37． 10 m， 下降了 4． 91 m。由于尾水调压室的调节作用， 略小于无防护措施
定－变速抽水蓄能机组调相－发电过
２０２３年１月水 利 学 报ＳＨＵＩＬＩ ＸＵＥＢＡＯ第５４卷 第１期文章编号：０５５９－９３５０（２０２３）０１－０１０５－１２收稿日期：２０２２－０４－２７；网络首发日期：２０２３－０１－１８网络首发地址：ｈｔｔｐｓ：??ｋｎｓ．ｃｎｋｉ．ｎｅｔ?ｋｃｍｓ?ｄｅｔａｉｌ?１１．１８８２．ＴＶ．２０２３０１１６．１６４２．００６．ｈｔｍｌ基金项目：陕西省科技创新团队（２０２０ＴＤ－０２５）作者简介：陈帝伊（１９８２－），博士，教授，主要从事水电机组运行稳定性研究。
Ｅ－ｍａｉｌ：ｄｉｙｉｃｈｅｎ＠ｎｗｓｕａｆ．ｅｄｕ．ｃｎ定－变速抽水蓄能机组调相－发电过渡过程动态特性研究陈帝伊，刘公成，梁 潇，邓宇闻，胡匡清，许贝贝（西北农林科技大学水利与建筑工程学院，陕西杨凌 ７１２１００）摘要：可变速抽水蓄能作为一种较新的机组形式，在参与电网调相调频、功率调节等方面相对传统定速机组具有独特优势。
调相－发电过程作为抽水蓄能机组应对风光等间歇性可再生能源波动的典型过渡过程，对过流部件压力波动及机组运行稳定性有显著影响。
目前抽水蓄能电站中广泛采用的一管多机布置形式存在水力干扰现象，一台机组的工况变化会影响其他机组的运行。
同时，变速机组的引入会使机组展现出与传统机组不同的水力动态特性。
为深入探究调相－发电过渡过程中不同机组布置形式下复杂管道系统的水力动态特性及相关稳定性问题，结合工程数据，基于特征线法和Ｓ函数等方法构建三种不同机组组合形式下一管双机抽水蓄能机组模型。
针对不同机组布置形式，分别探究不同动作间隔下机组的蜗壳压力、尾水管压力及调压井流量等水力因素的动态特性及其对蓄能机组稳定性的影响。
定量分析结果表明：在调相－发电工况下，工作水头及蜗壳压力先下降后上升，尾水压力、下游调压井水位及流量呈现正弦式衰减振荡；３种组合形式中定速－变速机组组合稳定性效果最佳，变速－变速组合的水力波动最大。
本研究为定、变速组合的抽水蓄能电站安全稳定运行提供一定的理论依据。
抽水蓄能发展与技术应用综述
抽水蓄能发展与技术应用综述摘要：抽水蓄能电站是常规发电形式的革命性变革，是电力建设的一项重大创新，也是生态文明建设的重要典范。
抽水蓄能电站为应对突发性电力供应问题提供了有效保障，其在我国电力系统中的作用日益突出。
近年来，中国政府越来越重视抽水蓄能电站的开发建设，导致抽水蓄能电站的建设步伐加快，已批准建设的抽水蓄能电站无论从数量上还是规模上都已创历史新高。
国家“十三五”规划中，在能源和电力规划方面强调加快抽水蓄能电站建设，并明确在“十三五”期间新开工抽水蓄能容量6000万kW左右，到2020年我国抽水蓄能运行容量将达到4000万kW，抽水蓄能电站建设规模将超过7000万kW。
基于此，本文针对于抽水蓄能发展与技术应用进行了简单的探讨，供相关人员参考。
关键词：抽水蓄能；发展规划；技术应用1 抽水蓄能发电基本原理抽水蓄能电站主要由上水库、输水管道、厂房（多为地下）、尾水调压室、尾水隧洞、下水库、控制室、开关站及配套送出线路等几个主要部分构成，其机组兼具水泵和水轮机两种工作方式，是目前电力系统中寿命周期最长、容量最大、最为经济可靠的大型储能系统。
基本工作原理是在电力负荷低谷时机组运行在水泵工作方式，将下水库的水抽到上水库进行存储；电力负荷高峰时机组运行在水轮机工作方式，将上水库的水放到下水库进行发电，其能量转换过程（见图1）。
图1抽水蓄能电站能量转换简要示意图2 我国抽水蓄能电站建设现状与世界上一些发达国家相比，我国抽水蓄能电站建设起步较晚，从20世纪60年代末开始研究开发。
1968年和1973年，在港南和密云建设了两座小型混合泵蓄能电站。
装机容量分别为11兆瓦和22兆瓦。
电网规模不断扩大。
华北和华东地区以火电为主的电网供需矛盾日益突出。
转向缺乏峰值能力。
此外，由于区域水资源的限制，可供开发的水电很少，而且已经开发。
电网缺乏经济调峰手段。
因此，建设抽水蓄能电站来解决火电电网的峰值问题逐渐成为共识。
随着电网经济运行和供电结构调整的要求，一些水能电网也开始研究建设一定规模的抽水蓄能电站。
抽水蓄能电站的技术分析研究29
抽水蓄能电站的技术分析研究摘要：抽水蓄能电站运行灵活、反应快速，是电力系统调峰和安全保障的重要手段。
本文对抽水蓄能电站的技术进行了分析。
关键词：抽水蓄能；电站；关键技术随着我国经济和社会的发展，电力负荷迅速增长，峰谷差不断加大，用户对电力供应的安全和质量期望值也越来越高。
抽水蓄能电站以其调峰填谷的独特运行特性，发挥着调节负荷、促进电力系统节能和维护电网安全稳定运行的功能，将成为我国电力系统有效的、不可或缺的调节工具。
一、抽水蓄能电站概述抽水蓄能电站又称蓄能式水电站，它是利用电力负荷低谷时的电能抽水至上水库，在电力负荷高峰期再放水至下水库发电的水电站。
其可将电网负荷低时的多余电能，转变为电网高峰时期的高价值电能，还适于调频、调相，稳定电力系统的周波和电压，且宜为事故备用，还可提高系统中火电站和核电站的效率。
二、抽水蓄能电站关键技术1、渗控工程施工技术。
抽水蓄能电站的上水库一般在选定位置新建，而下水库大多利用现有水库进行改、扩建。
渗控工程是抽水蓄能电站新建水库的关键，尤其是上水库。
为获得较大的水头，抽水蓄能电站上水库基本布置在山峰上部，由沟谷或小盆地开挖填围而成。
由于无天然径流补给，由下水库抽上来的水很珍贵，再加之山峰上部地质条件差，必须要进行防渗控制。
①新建水库防渗方式一般采用全库防渗、局部防渗和不设防渗三类；②库底黏土铺盖填筑施工技术，这种技术解决了库底黏土铺盖填筑施工的分期分区、进料布料、组合碾压、纵横接缝、库岸接头等一系列技术难题，填补了库底黏土铺盖填筑施工的技术空白；③沥青混凝土施工技术。
沥青混凝土面板具有防渗性能好、适变形能力强、可快速修补等优点，但对沥青、骨料要求较高，施工复杂、造价相对较高；④陡边坡混凝土面板施工技术，这种技术比较成熟，施工速度快；⑤长陡坡库岸垫层料施工技术，其施工关键技术为布料、加水和碾压。
2、地下洞室群施工技术。
地下洞室群洞内风流场复杂，应加强通风系统布置。
地下洞室一般在顶部、中部、底部均设有永久隧洞或施工辅助洞室，为各层提供施工通道和施工期通风排烟通道，各层洞室尽量与外界直接沟通，扩大洞内外气体交换断面，减少废气循环。
变化规律及其对过渡过程影响的研究
武汉大学硕士学位论文不同比转速可逆式机组特性曲线变化规律及其对过渡过程影响的研究姓名：刘洁颖申请学位级别：硕士专业：水利水电工程指导教师：杨建东20050501内容摘要随着社会经济的发展和人们生活水平的提高，电力系统的日负荷峰谷差越来越大，所以系统负荷的调峰填谷已成为十分重要的问题，抽水蓄能电站具有十分有效的调峰填谷功能。
当系统中有多余电能时，抽水蓄能电站利用此电能抽水；当系统负荷出现高峰时，抽水蓄能电站则发电。
与常规水电站相比较，抽水蓄能电站具有水头高、工况转换频繁及输水系统中存在双向水流等特点，其过渡过程较常规电站更为复杂。
由于在过渡过程分析计算中，需要频繁利用可逆式机组的全特性曲线推求机组的瞬时参数，所以本文就特性曲线及关闭规律问题进行了研究，其主要内容如下：第１章，指出本文研究的意义和目的，回顾前人对水力过渡过程、抽水蓄能电站及阀调节的研究成果，在此基础上提出本文的研究内容；第２章，针对收集到的六套特性曲线，从比转速的角度出发来研究可逆式机组特性曲线的变化规律：并对六套曲线的最高效率流量和力矩曲线进行分段拟合，得到各分段函数的具体形式，再通过举例说明最高效率曲线的拟合步骤；第３章，以溧阳抽水蓄能电站为实例，分析讨论不同比转速特性曲线对调保参数造成的影响及对于相同工况其轨迹线的变化；第４章，结合高（惠州）、中（蟠龙）、低（溧阳）三水头段抽水蓄能电站，在导叶直线关闭的基础上，研究导叶与球阀协联关闭规律的特点及对蜗壳动水压力、尾水管进口压力及转速上升造成的影响；第５章，总结全文，提出今后研究的重点和方向。
关键词ｔ抽水蓄能电站，可逆式机组，特性曲线，比转速，过渡过程，协联关闭，球阀ＡｂｓｔｒａｃｔＷｉｍｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｅｃｏｎｏｍｙａｎｄｔｈｅｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔｏｆｌｉｖｉｎｇｓｔａｎｄａｒｄ．ｔｈｅｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｓｂｅｔｗｅｅｎｄａｉｌｙｐｅａｋａｎｄｍｉｎｉｍｕｍｌｏａｄｓｉｎｐｏｗｅｒｓｙｓｔｅｍｓａｒｅｂｉｇｇｅｒａｎｄｂｉｇｇｅｒ．ＩｔｉｓｕｒｇｅｎｔｔｏｇｅｎｅｒａｔｅｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｓｏｕｒｃｅｔｈａｔＣａｎｕｎｄｅｒｔａｋｅｐｅａｋｒｅｇｕｌａｔｉｏｎａｎｄｔｒｏｕｇｈｆｉＨｉｎｇ．Ｐｕｍｐｅｄｓｔｏｒａｇｅｐｌａｎｔｉｓｔｈｅａｎｓｗｅｒｐｅｏｐｌｅｏｆｔｅｎｈａｖｅｃｈｏｓｅｎ．Ｉｔｕｓｅｓｅｘｃｅｓｓｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｃａｐａｃｉｔｙｔｏｐｕｍｐｗａｔｅｒｉｎｔｏａｎｅｌｅｖａｔｅｄｒｅｓｅｒｖｏｉｒａｔｔｉｍｅｓｏｆｌｏｗｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｄｅｍａｎｄａｎｄｒｅｌｅａｓｅｗａｔｅｒｔｏｇｅｎｅｒａｔｅｈｙｄｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃｉｔｙａｔｔｉｍｅｏｆｈｉｇｈｐｅａｋｄｅｍａｎｄ．Ｃｏｍｐａｒｉｎｇｗｉｔｈｏｒｄｉｎａｒｙｈｙｄｒｏｐｏｗｅｒｐｌａｎｔｓ，ｉｔｉｓｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚｅｄｗｉｔｈｈｉｇｈｈｅａｄ，ｆｒｅｑｕｅｎｔａｎｄｂｉ—ｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌｆｌｏｗ．Ｔｈｅｒｅｆｏｒｅｔｈｅｈｙｄｒａｕｌｉｃｔｒａｎｓｉｅｎｔｐｒｏｃｅｓｓｏｐｅｒａｔｉｏｎｓｔａｔｕｓｔｒａｎｓｉｔｉｏｎｉｓｍｕｃｈｍｏｒｅｃｏｍｐｌｅｘ，ＡｓｔｈｅｃｏｍｐｌｅｔｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃＣＵｌＮｅｓｏｆｒｅｖｅｒｓｉｂｌｅｐｕｍｐｔｕｒｂｉｎｅｉｎｓｔａｎｔａｎｅｏｎｓｐａｒａｍｅｔｅｒｓ，ｔｈｉｓＰａＤｅｒｓｔｕｄｉｅｓｔｈｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃａｒｅｏｆｔｅｎｕｓｅｄｔｏｃａｌｃｕｌａｔｅｔｈｅｃｕｒｖｅａｎｄｔｈｅｗｉｃｋｅｔｃｌｏｓｕｒｅａｎｄｏｐｅｎｉｎｇｌａｗｉｎｐｕｍｐｅｄｓｔｏｒａｇｅｐｌａｎｔｓ．Ｃｈａｐｔｅｒ１ｐｒｅｓｅｎｔｓｔｈｅｉｍｐｏｒｔａｎｃｅａｎｄｔｈｅｎｅｃｅｓｓｉｔｙｏｆｔｈｉｓｓｔｕｄｙａｎｄｒｅｖｉｅｗｓｔｈｅｐｒｅｖｉｏｕｓｒｅｌａｔｅｄｒｅｓｅａｒｃｈｏｎｈｙｄｒａｕｌｉｃｔｒａｎｓｉｅｎｔｐｒｏｃｅｓｓａｎｄｖａｌｖｅｒｅｇｕｌａｔｉｏｎｉｎｐｕｍｐｅｄｓｔｏｒａｇｅｐｌａｎｔｓ．Ｃｈａｐｔｅｒ２ａｎａｌｙｚｅｓｔｈｅｓｉｘｃｏｌｌｅｃｔｅｄｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｃｕｎｒｅｓｏｆｒｅｖｅｒｓｉｂｌｅｐｕｍｐｅｄｔｕｒｂｉｎｅａｎｄｓｔｕｄｉｅｓｔｈｅｉｒｄｉｖｅｒｓｉｆｉｃａｔｉｏｎｆｒｏｍｔｈｅｐｏｉｎｔｏｆｖｉｅｗｏｆｓｐｅｃｉｆｉｃｓｐｅｅｄ．ＴｈｅｓｉｘｃｏｌｌｅｃｔｅｄｄｉｓｃｈａｒｇｅａｎｄｍｏｍｅｎｔｃｕｒｖｅｓｗｉｔｈｍａｘｉｍｕｍｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙｈａｖｅｂｅｅｎｆｉｔｔｅｄｔｏｐｉｅｃｅｗｉｓｅｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓＣＨＩＶＥＳ．Ｔｈｉｓｃｕｒｖｅ－ｆｉｔｔｉｎｇｐｍｃｅｄｕｒｅｉｓｌｉｓｔｅｄ．ｔａｋｅｓＬｉｙａｎｇＰｕｍｐｅｄｓｔｏｒａｇｅｐｌａｎｔａｓａｌｌｅｘａｍｐｌｅａｎｄａｎａｌｙｚｅｓｔｈｅｅｆｆｅｃｔｏｆＣｈａｐｔｅｒ３ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｃｕｒｖｅｓｏｎｒｅｇｕｌａｔｉｏｎｇｕａｒａｎｔｅｅｐａｒａｍｅｔｅｒｓａｎｄｔｈｅｖａｒｉｅｔｙｏｆｉｔｓｔｒｏｃｈｏｉｄｄｕｒｉｎｇｔｈｅＳａｍｅｏｐｅｒａｔｉｏｎｓｔａｔｕｓ．Ｃｈａｐｔｅｒ４ｔａｋｅｓｔｈｒｅｅｐｕｍｐｅｄｓｔｏｒａｇｅｐｌａｎｔｓｗｉｍｄｉｆｆｅｒｅｎｔｈｅａｄｓ（ｈｉｇｈ．ｍｅｄｉｕｍａｎｄｌｏｗｌａｓｅｘａｍｐｌｅｓａｎｄｓｔｕｄｉｅｓｔｈｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｏｆｃｏｏｒｄｉｎａｔｅｄｃｌｏｓｕｒｅｗｉ血ｗｉｃｋｅｔｇａｔｅａｎｄｂａｌｌｖａｌｖｅａｎｄｉｔｓｅｆｆｅｃｔｏｎｄｙｎａｍｉｃｐｒｅｓｓｕｒｅｉｎｔｈｅｓｐｉｒａｌｃａｓｅ，ｉｎｌｅｔｐｒｅｓｓｕｒｅｉｎｔｈｅｄｒａｆｔｔｕｂｅａｎｄｔｈｅｒｉｓｅｏｆｒｏｔａｔｉｎｇｓｐｅｅｄ．Ｃｈａｐｔｅｒ５ｓｕｍｍａｒｉｚｅｓｔｈｉｓｐａｐｅｒａｎｄｐｏｉｎｔｏｕｔｗｈａｔｓｈｏｕｌｄｂｅｄｏｎｅｉｎｔｈｅｆｕｔｕｒｅｒｅｓｅａｒｃｈ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＰｕｍｐｅｄｓｔｏｒａｇｅｐｌａｎｔＲｅｖｅｒｓｉｂｌｅｔｕｒｂｉｎｅＣｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃＣＵｌＮｅＳｐｅｃｉｆｉｃＣｏｏｒｄｉｎａｔｅｄｃｌｏｓｕｒｅｂａｌｌｖａｌｖｅｓｐｅｅｄＨｙｄｒａｕｌｉｃｔｒａｎｓｉｅｎｔｐｒｏｃｅｓｓⅡ郑重声明本人的学位论文是在导师指导下独立撰写并完成的，学位论文没有剽窃、抄袭、造假等违反学术道德、学术规范和侵权行为，本人愿意承担由此而产生的法律责任和法律后果，特此郑重声明。
抽水蓄能机组过渡过程振动特性研究
抽水蓄能机组过渡过程振动特性研究罗成宗;丁光;潘罗平;郭曦龙;刘永强;安学利【期刊名称】《大电机技术》【年(卷),期】2017(000)006【摘要】对抽水蓄能电站机组开机至额定负荷过程、机组开机对临近机组影响进行了试验研究.分析这两种过渡过程中,蓄能机组和电站厂房的振动特性.结果表明:机组开机至额定负荷过程中,导叶开启及导叶开度回调瞬间对机组冲击较大,机组与厂房出现了较大振动.机组的开机及运行对临近机组的振动没有明显影响,但对临近机组的厂房振动有一定的影响作用,厂房振动出现了明显变大.当机组稳定运行后,对临近机组的厂房振动没有明显的影响.【总页数】5页(P66-70)【作者】罗成宗;丁光;潘罗平;郭曦龙;刘永强;安学利【作者单位】浙江仙居抽水蓄能有限公司,浙江台州 317300;浙江仙居抽水蓄能有限公司,浙江台州 317300;中国水利水电科学研究院,北京 100038;中国水利水电科学研究院,北京 100038;中国水利水电科学研究院,北京 100038;中国水利水电科学研究院,北京 100038【正文语种】中文【中图分类】TK730.2【相关文献】1.白莲河抽水蓄能电站首台机组低扬程下水泵工况抽水断电水力过渡过程研究 [J], 赵亮;杨建东;石卫兵;刘德祥2.抽水蓄能电站过渡过程特性及调节控制研究综述 [J], 王林锁;索丽生;刘德有3.抽水蓄能电站甩负荷过渡过程下活动导叶水力特性数值模拟研究 [J], 李铁成;常玉红;郑凯;乔木;鲍峰;周大庆;邵煜;刘德有;曹云;周领;4.白山抽水蓄能电站暂态工况下机组振动特性研究 [J], 张永会;乔木;鲍峰;李金伟;于纪幸5.黑麋峰抽水蓄能电站机组水力过渡过程仿真研究 [J], 刘平;李博;魏加富;付亮;毕智伟;于佐东因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
抽水蓄能电站洪水调节探索
抽水蓄能电站洪水调节探索摘要：抽水蓄能电站运行不同于常规水电站，其发电流量对下水库调洪具有较大影响，尤其是利用已建水库作为下水库，涉及原有水库的安全问题，要结合实际情况考虑是否改扩建原有的泄洪建筑物，因此，洪水调节显得尤为重要。
笔者首先明确抽水蓄能电站的特点以及洪水调节需考虑的主要问题；然后以ＧＹ抽水蓄能电站为例，对下水库洪水调节原则进行研究，入库洪水采用发电流量与下水库洪水过程进行滑动叠加组合，找出最不利的组合情况，以此复核校核洪水位。
关键词：抽水蓄能电站；洪水调节；发电流量；滑动叠加组合引言与一般抽水蓄能电站相同，抽水蓄能电站水库规模和集水面积不大。
其装机规模较大，机组发电流量占下水库入库洪水的比重较大，机组的发电流量对上、下水库的洪水调节计算有较大影响。
本文分析电站特点，对下水库采取的洪水调度原则、洪水调节成果，1抽水蓄能电站的发展现状抽水蓄能电站不同于一般水力发电厂,是既能抽水工况运行,同时又能发电工况运行的特殊类水电站。
目前,全球抽水蓄能电站总装机容量超1亿kW。
近年来,我国抽水蓄能电站处于加快开发建设阶段,截止2018年底,我国抽水蓄能电站已经建成运行31座,总装机容量达到2999万kW;在建33座,总装机容量为4301万kW,抽水蓄能装机容量已跃居世界首位。
随着我国领导人提出2030年碳达峰、2060年碳中和的二氧化碳排放目标,2030年水平年我国非化石能源占一次能源的消费比重将达25%左右;2030年我国风电、太阳能发电总装机容量达12亿kW以上,由于大量风光可再生能源上网,且其随机性、波动性对电网安全稳定运行提出了更高要求,配套建设具有储能功能的抽水蓄能电站是大规模利用平清洁能源的重要支撑和必要前提,抽水蓄能电站规划建设迎来新的发展机遇。
2抽水蓄能电站洪水调节2.1洪水组成下水库坝址处天然洪水设计洪峰流量为572m3/s，电站4台机组满发流量达到353.8m3/s，约为设计洪峰流量的61.8%，占比较大，为保证电站安全运行，下水库洪水调节计算需要考虑天然洪水与发电流量叠加即天然洪水与不同发电流量过程的滑动叠加，从而找出最不利的叠加过程。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
叉和重叠现象, 故其插值效果仍不理想.
为了充分弥补 Suter 法的缺陷, 文献[ 17] 提出了 下列转换关系:
WH ( x , y ) =
hPT 2+ q2
y2
WB ( x , y ) =
m hPT
+
k1 m 1r
y
x = arct an[ ( q + k 2 hpt ) / ] x = + arctan[ ( q + k2 hpt ) / ]
hPT ) 2
WB( x , y )
=
m hPT
x = arctan[ ( q + c hPT ) / ] x = + arctan[ ( q + c hPT ) / ]
>0 ( 3)
<0
此方法完全消除了上述 Suter 法中的第三项缺陷, 且
对前两项曲线也有较明显的改善, 但由其转换曲线 可以看到其等开度线分布仍不均匀, 且多次出现交
插值计算产生较大的误差; 在曲线的两头仍出现 交叉和重叠现象, 对工况确定和插值极为不利; 在 反水泵区有一段曲线几乎与 x 轴垂直, 使插值出现 多值现象. 为此, 国内外学者在 Suter 曲线的基础上进 行了改进, Boldy[ 14] 把相对导叶开度 y 引入转换式:
WH ( x , y ) =
2 可逆机组全特性曲线处理方法
在过渡过程分析计算中, 需要频繁利用可逆式机 组的全特性曲线以求机组的瞬时参数, 通常给定的全 特性曲线在水轮机飞逸工况和制动工况区域出现 S 型, 在水泵工况区有交叉和重叠现象, 如直接利用该 曲线进行插值计算会带来较大的误差, 且由于多值 性, 可能使插值无法进行. 因此, 可逆机组全特性曲线 的处理直接影响到抽水蓄能电站过渡过程分析计算. 为此, 国内外许多学者做了大量的研究工作. 2. 1 Suter 转换曲线及其改进方法
>0 ( 4)
<0
式中 k1 和 k2 为常数, 一般取 k 1= 1. 0~ 1. 8, k2 = 0. 5~ 1. 2. 式( 4) 所得曲线消除了 Suter 曲线分布不 均匀、交叉和重叠及插值多值性等缺陷, 能获得良好 的插值效果, 但该法 WH ( x , y ) 曲线起伏较大且不够 光滑, 当 = 0 时, WH ( x , y ) 和 WB ( x , y ) 不存在, 这 是其不足之处. 2. 2 全特性曲线的其它处理方法
Suter[ 13] 利用无因次参数引入 WH ( x ) 和 WB ( x ) 函数将原全特性曲线转换为 Suter 曲线, 使原曲线两 边被相对拉平, 并有效地消除了多值性给插值带来 的困难. 但 Suter 曲线仍存在缺陷: 等开度线的分 布不均匀, 大开度时曲线过密, 小开度过稀, 从而使
6
各种优化导叶运行规律方法进行了比较评价, 并就抽水蓄能电站工况调节过渡过程问题提出了研
究方向和目标.
关键词: 抽水蓄能电站; 过渡过程; 工况调节; 综述
中图分类号: TV743
文献标识码: A
文章编号: 1006 7647( 2001) 06 0005 06
随着社会经济的发展和人民生活水平的日益提
hPT 2 + q2/ y 2
WB( x , y ) =
n 2 + q 2/ y 2
x = arctan( q/ )
>0
( 1)
x = + arct an( q / ) < 0
该修正方法改善了等开度线的分布不均匀性,
提高了插值效果, 但此方法仅仅改善了 Suter 法中的
第一个缺陷.
文献[ 15] 根据相似理论推导出下列关系:
抽水蓄能电站过渡过程综合了水轮机和水泵过 渡过程特性, 就单个工况及单一过渡过程而言, 它和 水轮机或水泵各过渡过程并无本质区别, 其一般过 渡过程分析计算主要内容是: 确定作用在各处压力 管道内的最大水锤值、甩负荷时的最大转速上升、作 用在机组转轮上可能的最大轴向力、事故停机水锤 等, 关于这类过渡过程的分析计算国内外许多学者 作了大量的研究和探讨[ 2, 11, 12] . 对水电站或泵站过 渡过程研究已较为成熟, 其理论基础主要有刚性水 击理论和弹性水击理论, 分析方法主要有解析法、图 解法和数值计算法, 自 20 世纪 60 年代以来, 广泛采 用的是利用特征线法借助电子计算机分析计算各种 水锤问题. 但是, 抽水蓄能电站过渡过程问题除了具 有水轮机和水泵的特性之外还有其特殊性, 一是抽 水蓄能机组多为高扬程可逆式机组, 其全特性曲线 和一般水轮机或水泵全特性曲线差异较大, 故对过 渡过程计算有较大的影响; 二是除具有一般过渡过 程特征之外, 抽水蓄能机组工况变换过渡过程对水 轮机组能否稳定、安全和高效运行起着决定性的作 用. 因此, 研究 抽水蓄能机组工 况转换过渡过 程特 性, 实现对系统的控制, 达到预定的目标是抽水蓄能 电站迫切需要解决的新课题, 也是水力机械过渡过 程问题研究的新任务和目标.
文献[ 18] 将单位参数都作为流量特性图、力矩 特性图上的等开度线长度 L q 和Lm 的函数, 先用数 学方程描述零开度线和与其相邻的两条小开度特性 曲线, 然后用样条函数法求取等开度线长度, 其它小 开度区特性可以从这三条开度线之间的插值得到, 由此小开度特性可以得到很好地描述, 并使零开度 特性 和 有 限 开 度 特 性 得 到 较 好 地 衔 接. 另 外, Boldy[ 19] 提出了利用法线网格插值的方法, 此法计算 精度较高, 但编制程序复杂, 计算工作量较大. 文献 [ 20] 对该法作了修正, 提出了分区插值的拆线网格 法, 从而减少了计算工作量, 但此法在划分网格和输 入数据时, 工作量较大, 误差也大, 且不能直接使用 实验所得到的离散数据. 2. 3 全特性曲线处理新方法
抽水蓄能电站机组工况调节过渡过程控制问题 实质是在一定的初始条件和边界条件下实现对系统 的控制达到预定目标的工程反问题, 该反问题的研 究起源于阀调节问题, 也即在规定了瞬变的持续时 间或瞬变中的最大( 最小) 压力限的情况下计算为完 成此任务而需的 S 曲线. 关于控制瞬变流的阀门 关闭方案的研 究工作早在半个多世纪 前就已经开 始. Knapp[ 3, 4] 等建 立了阀调节方法: 先 将注意力集 中在系统中的一根管上, 并十分仔细地建立它的瞬 时变化, 然后使系统的其余部分适应这个所选瞬变, 同时计算系统的端部边界条件. Ruus[ 5] 和 Streeter[ 6] 在 20 世 纪 50 年代 后期 也建 立了 类 似的 方法. 到 1963 年, 一种 无摩擦 调节的 完整处 理方 法开 始建 立, 它能在阀运动停止后消除最终瞬变. Streeter[ 7] 和 Wylie 适当考虑了摩擦, Propson[ 8] 对阀调节方法作了
WH ( x , y ) =
hPT 2 + q2/ y2
y ||
WB ( x , y ) =
m 2 + q2/ y2
y ||
x = arctan( q/ )
>0
( 2)
x = + arct an( q / ) < 0
和 Suter 转换式比较, 式( 2) 多了| y | 项, 此项的效果 是改善了 Suter 法中的前两项缺陷, 但第三项缺陷依
和常规水电站相比, 抽水蓄能电站具有水头高、 工况转换频繁及输水系统中存在双向水流等特性, 其过渡过程除具有一般常规电站特性外, 还具有其 特殊性: 工况变换复杂, 并要求在尽可能短的时间 内完成, 以满足负荷跟踪事故应急的需要, 抽水蓄能 机组具有 5 种基本工况, 即静止、发电、发电方向调 相、抽水、抽水方向调相, 各种工况间的变换排列组 合多达 24 种, 实际常见的工况切换有 20 种; 工况 转换频繁, 机组需要在较短的时间内经常改变工况 以适应电网的不同需要, 一般情况下工况变换为 1 d 数次, 有些抽水蓄能电站的工况变化达 1 h 数次[ 2] . 因此, 研究抽水蓄能机组各种过渡过程特性, 找出合 理可靠的调节控制方法, 对抽水蓄能电站的稳定、可 靠和高效运行有着极重要的意义.
然存在,
而且引入的|
y |
项还带来了新问题:
当
较
小时 WH ( x , y ) 和 WB ( x , y ) 曲线坡 度很 陡, 而当
= 0 时, WH ( x , y ) 和 WB ( x , y ) 不存在.
文献[ 16] 提出的转换关系式为
WH ( x , y ) =
hPT 2+ ( q+ c
1 国内外研究概况及现状分析
目前国内外对水力机构过渡过程的研究主要集 中在单一工况下的水力过渡过程, 如抽水工况的启 动和停泵, 发电工况的甩负荷等过渡过程, 而对抽水 蓄能电站可逆机组工况转换过渡过程, 如抽水工况 转向发电或发电工况转向抽水等工况调节过渡过程 的研究则不够, 同时, 研究的重点主要是根据机组和 管路等参数及其它边界条件、初始条件进行过渡过 程计算, 对设计方案进行校核, 而对运行工况转换过 渡过程的控制问题研究不够. 1. 1 阀调节理论的研究与发展
高, 电力系统的日负荷 峰谷差越来越 大, 且电 网越 大, 调峰填谷、提高电站利用率和减少系统能耗问题 以及提高供电质量和安全可靠等问题都愈趋重要. 大容量抽水蓄能电站具有调峰填谷作用, 能提高火 ( 核) 电站设备利用率和担负调频调相、旋转备用, 可 以提高电网供电质量和电网的灵活性及可靠性, 它 已被证明是各种调峰机组中最经济的一种. 目前世 界抽水蓄能电 站平均年增长超过 10% , 已建、在建 总装机容量已超过 1 亿 kW, 其中装机 100 万 kW 以 上的大型抽水蓄能电站有 40 多座, 抽水蓄能机组向 高水头、大容量发展[ 1] .