基于CFD的抽水蓄能电站岔管水力优化

抽水蓄能电站岔管体型及其内双向水流流态对水头损失影响较大,直接关系到电站运行效率和长期效益,近年来受到高度关注.在满足结构要求的前提下,本文以减小岔管水头损失为主要优化目标,应用CFD技术对抽水蓄能电站岔管进行水力优化.首先介绍数学模型和计算方法,并通过与实验数据的对比验证计算模型.在确认计算准确性的基础上,以月牙肋岔管为对象,分析肋宽比、分岔角、管径比、扩散率等体型参数对岔管水头损失影响的规律,为岔管体型优化提供依据.接着计算一管四机连续分岔的岔管群,探讨相邻岔管之间的水力影响.进而以某抽水蓄能电站岔管为例进行水力优化分析,给出优化体型.最后总结体型优化规律,指出岔管设计中应注意的事项.     

抽水蓄能电站竖式进/出水口CFD水力优化

受转弯影响,抽水蓄能电站竖式进/出水口在抽水工况下往往会出现严重偏流,影响电站运行稳定性与安全性。本文采用最新的CFD方法对竖式进/出水口流态的影响因素进行模拟,分析了一系列体型与流态的规律性,提出了组合弯管结合长倒锥体的优化方案。该方案使出流的环向分布和垂向分布都比较均匀。结合具体工程,将原方案和优化方案进行对比,证明优化方案在抽水工况下的上水库孔口出流流态明显改善。     

电网抽水蓄能电站优化运行研究

广州抽水蓄能电站和惠州抽水蓄能电站开停机计划不够合理,导致两个蓄能电站不能均衡使用。针对此问题,提出运用回归分析预测法对每个电站的日抽水量进行预测,并在日负荷曲线上采用加速变步长算法确定两个电站的调度方案,据此得到两个蓄能电站的工作位置。避免了机组的频繁启停,使其能够更好地发挥调峰填谷、调频、调压、事故备用等功能。     

抽水蓄能电站可能出现的水力振动

文章介绍了修建抽水蓄能电站可能出现的常规机不常发生的两种水力振动，水泵水轮机由于转轮与顶盖之间的间隙较长引起的水力振动；水泵水轮机在引水管道中装有球阀，由于球阀密封操作系统损坏引起的水力振动。文章对其振动原因进行了分析，以便设计、运行部门参考。     

抽水蓄能电站输水系统水力振荡可能性分析

抽水蓄能电站输水系统布置复杂,机组工况多且转换频繁,因水泵水轮机不稳定流动导致输水系统振荡甚至产生共振的可能性较大。本研究旨在分析水泵水轮机各种不稳定因素与输水系统发生共振的可能性。首先总结了水泵水轮机尾水管涡、旋转失速等不稳定流动的发生工况和频率范围;其次以某抽水蓄能电站为例,采用传递矩阵法计算输水系统自振频率特性,发现尾水管涡和旋转失速频率与系统频率重叠,有引起共振可能性;进一步以尾水管涡扰动作为振源对输水系统进行强迫振荡分析,得出系统沿线的压力振荡幅值分布。研究表明,尾水涡带和旋转失速最可能导致系统水力共振,某些电站出力波动可能与此有关;S区振荡也可能引起强烈的水力振荡,造成机组过渡过程事故;动静干涉、卡门涡是高频振动,主要影响水轮机压力脉动,可导致转轮结构共振和破坏,与输水系统共振的可能性小。     

混合式抽水蓄能电站优化调度策略

针对当前国内风电大规模快速并网的现状,提出扩建混合式抽水蓄能电站的建议方案,并分析总结其对电网调度的意义。同时,根据混合式抽水蓄能电站的功能和特点,构建了包含混合式抽水蓄能电站的库群联合优化调度通用模型,全面归化了应对不同电网需求的水电站群调度效益,并采用二维离散微分动态规划结合逐次逼近算法对其求解。最后以东北白山—丰...     

抽水蓄能电站群短期优化调度

本文提出利用大系统分解协调理论,将整个水水电协调调度问题分解为火电、常规水电和抽水蓄能三个子问题。针对华北电网中多抽水蓄能电站的出现,研讨了抽水蓄能电站群的优化调度问题。对定水头抽水蓄能电站群提出并使用了标准水的概念。据此提出了“加虚拟弧的网络流规划法”的抽水蓄能电站群优化方法,并以京津唐电网为算例进行了计算。计算结果表明,本文提出的算法是有效的和实用的。     

关于抽水蓄能电站水库优化调度的研究

针对某抽水蓄能电站水库运行的特点，在满足电力系统调度要求的前提下，以整个调度周期内总发电收益现值最大为目标建立了优化调度模型。通过径流描述以及应用动态规划法进行优化计算，求解抽水蓄能电站水库优化调度方案。在求解寻优的过程中，既兼顾了面临时段和余留时期的效益，又考虑上水库的天然来水和下水库的区间来水，通过分析表明，所提模型与计算方法是可行和实用的。     

抽水蓄能电站运行模拟与优化方法研究

按电站抽水-发电循环效益最大化，满足电力电量平衡条件，满足库容、发电出力及抽水功率等限制条件，建立了基于混合整数线性规划的抽水蓄能电站日运行优化模型，并将抽水蓄能电站的多日运行优化表达为基于日运行优化模型的多阶段优化决策过程，即抽水蓄能电站运行优化的动态规划模型。通过算例对算法及应用作了进一步说明。     

抽水蓄能电站

介绍了抽水蓄能电站的运行原理，并结合安徽电网的情况分析了抽水蓄能电站在电网中的作用及重要性。     

混合式抽水蓄能电站水库中长期优化调度

建立了以多年年平均发电量最大为目标的混合式抽水蓄能电站水库中长期优化调度模型;使用长序列法并以引用流量和抽水时间作为双控制变量的动态规划算法对水位和抽水时间离散,寻找多种离散水位和抽水时间的最优组合,达到优化水库的各时段运行水位和抽水时间的目的。实例结果表明,在增加抽水蓄能机组后,多年年平均发电量从20.63×108 kW.h增加到了23.06×108 kW.h,保证出力增加了约10 MW,整个调度周期内各时段的水位比不抽水时有所提高;优化算法中的抽水时间以每天1 h为步长的离散处理误差在0.4%以内。     

抽水蓄能电站竖井式进出水口水力试验研究及数值模拟

竖井式进出水口在抽水蓄能电站上库的应用和研究情况在国内较少。本文结合某抽水蓄能电站上库模型试验任务,利用模型试验及数值计算方法,对某体型进出水口的发电和抽水各种工况下的进出水口流速分布、水头损失、旋涡等水流特征进行了分析研究。从堰型和防涡梁角度进行了体型优化,提出了阶梯防涡梁的优化体型。该研究内容,对于双向水流的流道研究,具有重要的参考价值。     

抽水蓄能电站中SFC变频启动的若干特点

介绍了大型抽水蓄能电站机组的静止变频器SFC(Static Frequency Converter)变频启动的基本原理。分析了SFC启动同步电机低转速运行(脉冲切换方式)和高转速运行(同步方式)的工作特点、频率限制。要保证同步电机由低转速运行平稳过渡到高转速运行,必须使脉冲方式下的频率上限与同步方式下的频率下限之间重叠部分有足够的裕度,即选择合适的切换频率。     

利用抽水蓄能黑启动大型火电机组辅机的频率估计

针对抽水蓄能机组远方起动大型火力发电机组辅机的过程,提出一种系统频率估计的解析方法。根据调速器软反馈放大倍数远大于硬反馈放大倍数的特点,对抽水蓄能机组的传递函数进行化简。利用经验公式从感应电动机铭牌参数中获取计算参数。通过对抽水蓄能机组和火电机组辅机组成的小系统模型进行拉氏反变换得到系统频率的解析表达式。算法具有所需参数少、计算速度快的特点。以山东电网实际黑启动预案为例,与PSCAD/EMTDC仿真结果的对比表明,算法计算速度显著提高,系统最低频率偏差小。     

Transient analysis of converter-fed adjustable-speed generator-motor for the pumped storage power plant

A converter-fed adjustable-speed generator-motor for a pumped storage power plant has been developed in order to contribute to the automatic frequency control on an electric power system during pumping operations, as well as to improve the efficiency of turbines during generating operations together with stability. This system consists of a reversible pump turbine, a generator motor, cycloconverter and control units. The rotor of the generator motor, which is coupled directly with the turbine runner, normally is operated at a rotating speed which is equal to the difference between the frequency of the electric power system and that of the rotor current. In the state that a fault has occurred in the primary circuit of the generator motor, the adjustable-speed generator-motor fault current differs from that of a conventional synchronous generator motor. This paper describes the fault current analysis results for the condition when a sudden short-circuit is made on the primary side of the generator motor, and collates the results with the field test and EMTP simulation results.     

抽水蓄能机组继电保护配置研究

阐述了抽水蓄能机组对继电保护的要求,介绍了目前蓄能电站的典型保护配置方案及各种配置方案的优缺点.分析了不同蓄能机组保护在电气换相问题所采用的各种策略.针对抽水蓄能机组的发电机、主变压器差动保护在可靠性、保护范围配合、闭锁逻辑等方面进行探讨.最后,对抽水蓄能电站保护设计中存在的普遍问题进行分析、总结.     

抽水蓄能电站竖井式出水口三维数据模拟

盖板竖井式进 出水口是抽水蓄能电站采用的形式之一 ,出流工况的水力学问题是其难点问题。本文利用三维k ε紊流数学模型 ,针对西龙池抽水蓄能电站上水库盖板竖井式进 出水口 ,研究了抽水工况出流时竖井扩散段、孔口附近的流动特性 ,探讨孔口底板附近反向流速的成因。数值计算结果得到了物理模型试验结果的验证     

广州抽水蓄能电站A厂过渡过程仿真计算分析

抽水蓄能电站工作条件复杂多变,工况转换频繁,导致管道压力剧烈变化,机组流动性能严重恶化。机组运行过程中出现的振动问题是影响其安全运行的主要原因,尤其在开、停机以及甩负荷过程中,振动现象尤为明显。本文针对广州抽水蓄能电站A厂已有典型过渡过程工况试验数据,进行了一维过渡过程数值计算,将蜗壳末端压力、转速等特性参数计算结果与试验数据进行了对比分析;同时建立了机组三维全流道模型,采用数值方法计算分析了机组发电工况开、停机过程中,不同时刻对应导叶开度下的轴向水推力,为轴系动力学分析提供了边界条件。     

Effect of a pumped storage plant on the generation reliability of the Taiwan power system

A novel approach to the reliability analysis of a power system with both hydro and pumped storage plants is presented in this paper. The proposed method is based on the concept of peak shaving for the hydro and pumped storage units. Different values of the stored energy of the pumped storage units are employed to demonstrate their effect on the generation reliability of a power system. The proposed scheme has been applied successfully to the reliability analysis of Taiwan power system.     

天荒坪抽水蓄能电站水泵水轮机"S"形特性及其对策

天荒坪抽水蓄能电站水泵水轮机为高水头、大容量、高转速、单级单转速双向旋转的混流可逆式机型,其全特性曲线中存在明显的“S”形区域。经现场调试知,当机组在低水头发电空载运行时,极易进入“S”形特性区域,造成机组并网困难、逆功率或甩负荷后不能达到空载稳态。当采用导叶不同步预开装置（MGV装置）后,基本解决了此类问题,增强了机组的运行稳定性。