基于抽水蓄能电站生产运行费用分类研究与分析

因抽水蓄能电站地域分布广,装机规模差距大,设备类型多,运营时间长短不一,故本次研究主要根据国家、电力行业成本管理的相关规定,通过对资料进行整理分析,并对其重新进行分析和分类,不仅能够提升抽水蓄能电站生产运行期间生产成本的准确性,提升企业管理效率,同时也可对抽水蓄能电价及经济性评价提供翔实的参考依据。     

基于内部故障仿真的可变速抽水蓄能发电电动机定子侧主保护优化配置研究

大型可变速抽水蓄能机组具有交流励磁和变速恒频发电的特点,研究其内部故障仿真建模方法对明确其主保护最优配置方案有实用意义。首先,基于分支电压方程和磁链方程建立可变速抽水蓄能发电电动机的通用数学计算模型,能够实现对并网满载工况下定子绕组内部短路故障和开焊断线故障的暂态仿真。仿真结果中两类故障的故障特征与理论分析一致,验证了该数学计算模型的正确性。然后,根据定子绕组的绕线规律分析可能发生的短路故障和断线故障情况,利用所建立的数学模型对所有故障情况进行仿真计算。最后,经定量化分析比较,发现主保护配置方案为：“零序横差电流保护+裂相横差电流保护+完全纵差电流保护”时保护覆盖范围最大。     

基于数值流形方法的地下厂房顶拱喷混凝土开裂成因机制分析

喷混凝土是地下洞室围岩的重要初期支护结构之一。针对丰宁抽水蓄能电站地下洞室的顶拱喷混凝土开裂问题,本文在围岩地质条件和监测数据分析的基础上,采用适于岩石不连续变形问题分析的数值流形方法,对喷混凝土的开裂成因机制进行了研究。首先,基于地质条件和监测数据分析,发现地下洞室顶拱喷混凝土开裂较严重的区域,主要集中在表层围岩变形较大区域,并从荷载效应和围岩变形特性角度,定性分析了喷混凝土开裂原因。其次,在数值流形法中引入节理单元的本构关系,实现了连续体的粘结-开裂过程的模拟。最后,将所提数值方法应用于顶拱喷混凝土开裂的定量分析。计算结果表明,围岩不连续变形将导致喷混凝土承担的弯曲荷载增大,并在荷载值达到喷混凝土的承载极限时发生开裂,进而揭示了岩体结构控制型地下洞室的顶拱喷混凝土层的开裂机理。     

“双碳”目标下新型电力系统发展综述

提出碳达峰、碳中和目标是国家做出的重大战略决策,事关全社会可持续发展和构建人类命运共同体,构建新型电力系统是实现碳达峰、碳中和目标的重要举措。本文对已有研究成果中新型电力系统的内涵、特征、典型场景预测、实施路径等四个方面进行了归纳总结,梳理了构建新型电力系统应满足的安全、低碳、经济等基本要求,分析了典型场景中各类电源装机规模及发电量的构成,指出在新型电力系统构建实施路径中应重点考虑煤电有序退减、新能源科学高速渗透和灵活性资源合理配置,其中煤电退减应按照先慢后快的路径进行,新能源的高速渗透应考虑系统的消纳能力。     

基于点-面两层结构的复杂网络方法评估海河流域水网连通性

河湖水系连通是指通过修建渠道、挖掘河道、改造湖泊等方式,将不同河流、湖泊之间相互连接起来,形成一个相互衔接的水系网络。基于复杂网络方法,从节点和子流域两个层面对海河流域水网的连通性进行分析。在子流域层面,用平均度指标评价流域连通度,用网络直径等指标辅助分析流域整体水系连通情况;在单个节点层面,用度指标、中介中心性指标分析流域水系各节点连通度的分布情况,实现了节点微观与流域宏观的结合。同时,引入聚类系数指标,获得每个子流域河网的空间分布特征。通过对研究结果的合理性评估,认为应用复杂网络方法能全面分析流域水系特征及连通情况,具有良好的应用前景。     

“双碳”目标下抽水蓄能提升系统保供能力的技术经济性研究

本工作通过时序仿真模拟,对抽水蓄能在典型省级电网中的保供技术经济性进行量化分析。首先,根据典型省级电网未来电力规划数据,计算得出该省级电网2025年与2030年全年电力系统运行情况,结果表明系统在全年部分时段处于供电紧平衡状态,系统备用率不足10%,充裕性和安全性面临巨大挑战。其次,选取抽水蓄能与火电机组两种灵活性调节电源,对比分析新增两种调节电源下系统供电可靠性改善情况和两种方案的量化经济性,结果表明,以2030年该省级电网模拟结果为例,配置1200万千瓦抽水蓄能和火电机组均能够将该省级电网系统全年备用率提升10%以上,解决系统备用率不足问题,提升系统保供能力。考虑系统碳排放变化所产生的环境成本,抽水蓄能改善系统供电水平的年度综合成本低于同等水平下的火电机组,同时能够对新能源消纳水平的促进和碳排放水平的降低起到积极作用。最后,比较分析了抽水蓄能与锂离子电池储能对于提升系统供电可靠性的综合经济性,结果表明抽水蓄能对于改善系统供电可靠性和充裕性等方面的综合经济性优势显著。     

惯性式位移传感器测量不平衡相位的修正

由于转子直径和重量均很大且制造安装工艺复杂,大型水电机组很容易出现动不平衡现象,从而造成机组振动与主轴摆度过大,威胁机组的安全稳定运行。因此,大型水电机组在启动调试阶段常需开展动平衡试验。动平衡试验中常用惯性式位移传感器测量上机架振动,惯性式位移传感器由于其固有特性,其直接测量出的不平衡相位需要修正。本文对不平衡相位的求取、惯性式位移传感器的特性及不平衡相位修正方法进行了论述,可为水电机组动平衡试验或状态监测系统获取实际不平衡相位提供参考。     

抽水蓄能电站厂房振动问题分析及经验

针对张河湾抽水蓄能电站存在的厂房振动问题,对发电工况和水泵工况下的厂房与机组振动和压力脉动信号进行了分析,确定了引起厂房振动问题的原因是由于无叶区动静干涉引发厂房局部共振所导致,提出并实施了转轮和导叶更换解决方案,转轮和导叶更换后无叶区压力脉动大幅减少,厂房振动控制在可接受的水平上。案例经验在国内乃至国外的抽水蓄能电站均为首次,可为类似抽水蓄能电站厂房振动问题提供参考,同时也对大型水泵水轮机的水力设计有着重要的借鉴作用。     

基于三维地质建模的大型地下厂房岩体质量分级

岩体质量分级是定量化描述岩体结构复杂性的手段,为岩体工程稳定分析与合理利用提供依据。系统介绍了基于ItasCAD三维地质模型的岩体质量分级方法和实现过程,并以镇安抽水蓄能电站大型地下厂房为研究对象,运用BQ、RMR和水电HC分类对围岩质量进行分析评价。结果表明,虽然各岩体质量评价方法的侧重点有所不同,但ItasCAD能将这3种方法综合使用,起到相互借鉴与补充的作用,进而更加真实地反映岩体的质量条件,可为地下工程岩体质量分析与评价提供借鉴。     

抽水蓄能电站水泵水轮机组及厂房振动规律研究

本文选取不同水头段抽水蓄能电站,对水泵水轮机组和厂房结构开展联合测试,通过对测试结果分析,总结得出机组和厂房结构振动的基本规律,明确了无叶区内叶片过流频率的压力脉动通过蜗壳进一步传播,其倍频对应的脉动压力分量引发厂房局部结构的振动。不同电站的局部结构振动水平不尽相同,被测电站的水轮机层和母线层立柱振动普遍偏大。除此之外,还需对局部结构的细节予以关注,如楼板装修层对振动的放大效应等。