全功率变速抽水蓄能机组变速变功率协同控制策略研究

本文针对全功率变速抽水蓄能机组有功功率与转速之间的协调控制问题,提出了一种全功率变速抽水蓄能机组变速变功率协同控制策略,研制了全功率变速抽水蓄能机组协同控制器样机,并搭建了RTDS仿真试验平台,对全功率变速抽水蓄能机组变速变功率协同控制策略进行了仿真试验验证,试验结果表明：协同控制策略正确,能够满足工程应用需求。     

定速与变速抽水蓄能机组功率特性分析对比

功率特性是抽水蓄能机组运行性能的重要体现,定速抽水蓄能机组和变速抽水蓄能机组的功率特性不同.基于两种抽水蓄能机组的电气特征和水力特性,对各自的运行范围及限制条件进行分析计算,提出功率圆作图方法,并通过Mathematica软件绘制功率圆图,对两者的功率特性进行对比.     

新型电力系统下的变速抽水蓄能机组关键技术

随着风、光等新能源发电的迅猛发展和源-网-荷核心设备的"电力电子化"变革,电力系统正形成"高比例可再生能源"和"高比例电力电子设备"的"双高"发展趋势.在新型电力系统中,抽水蓄能机组承担着保障大电网安全和促进新能源消纳的重要使命,在电网安全稳定运行中发挥着重要作用.由于兼顾水轮机工况和水泵工况的最优效率,且在水泵工况下能够灵活调节吸收的有功功率,已在国外广泛应用的变速抽水蓄能机组在国内抽水蓄能电站的建设中备受关注,丰宁抽水蓄能二期工程准备投产两台300MW可调速交流励磁发电电动机.     

抽水蓄能变速机组抽水和发电工况运行范围简析

抽水蓄能电站在电力系统中承担着削峰填谷、调频、调相、事故备用等作用,对保障电网平稳运行意义重大.随着泛在电力物联网的战略推进,电网提高了对电力系统各环节的性能要求.抽水蓄能机组通过改变转速,可显著提高其发电能力和调节性能,可更充分地发挥抽水蓄能电站的作用,电网对抽水蓄能变速机组的需求愈发强烈.     

抽水蓄能电站对网间联络线功率的影响与措施

针对大型抽水蓄能电站并网加剧网省间联络线功率波动的问题,结合湖北电网内的白莲河抽水蓄能电站,统计、分析了其与湖北电网CPS指标之间在不同班次、不同月份、不同机组启停方式下的关系。在此基础上,提出了相应的调节策略,并指出需要在机组特性、调度策略方面进一步深化研究。     

变速风力发电机组调频控制策略研究

根据变速风力发电机组的运行特点,提出一种调频备用功率控制策略。在正常情况下,调整机组最优功率-转速曲线,使机组运行在次优功率捕获曲线上,减少一部分有功输出,留作调频备用功率;当系统频率变化时,通过调节桨距角和机组有功功率参考值,改变风电机组有功输出,参与系统频率调整。通过一个具体仿真算例分析了风电机组增加惯性响应控制、一次调频控制与备用功率控制等多种控制环节对系统频率的调节作用,并研究了当频率突变时有无AGC控制对风电机组调节特性的影响。     

基于李雅普诺夫稳定性理论的抽水蓄能机组安全阈值整定方法

随着抽水蓄能电站数量的不断增加,其安全监控与管理就变得极为重要。抽水蓄能机组经常面临工况的急剧转换如突发事件甩负荷等,可能会给运行管理带来安全隐患。为此,基于李雅普诺夫稳定性理论提出了构建安全系统模型的安全阈值整定方法,并利用河北张河湾抽水蓄能电站的实际运行数据,对其进行了动态系统建模,完成了安全模型的构建及安全阈值的整定。将整定的阈值作为停机标准,对抽水蓄能机组实际运行参数进行动态实时监控,保证了机组安全平稳运行。     

抽水蓄能电站在新型电力系统中的应用与展望

我国正在加快构建以新能源为主体的新型电力系统,需要配备大量的调节电源,而抽水蓄能电站作为最具大规模开发条件的绿色低碳高效灵活调节电源,具有广阔的发展前景。抽水蓄能电站启动和工况转换迅速,能够快速响应负荷波动,可灵活平衡系统功率,持续提供调节能力。在新型电力系统中,抽水蓄能可在调峰、调频调相、事故备用及黑启动、支撑新能源消纳、节能减排等方面发挥重要作用,支撑新型电力系统安全稳定运行。截至2021年,我国抽水蓄能占电源总装机的比重仅1.4%,与发达国家相比差距较大。可喜的是,从“十四五”开始我国抽水蓄能将会得到长足发展。未来在技术方面,应推进抽水蓄能电站向高水头、高转速、大容量和可调速方向发展,研究广泛应用地下和海洋抽水蓄能技术的可行性。在经济方面,要进一步理顺抽水蓄能电站的电价机制,推动抽水蓄能电站参与电力中长期合约市场、电力辅助服务市场和现货市场,进一步推进抽水蓄能电站投资运营主体的多元化。     

600MW机组给水泵技术分析

随着参与电网调峰机组数量的增多,要求大功率的机组参与调峰运行,这要求机组汽动给水泵不仅在长期运行工况下具有良好的经济性和稳定性,在其他变工况时汽轮机给水泵能耗指标也不能上升过大。为得到汽动给水泵最佳性能工作点,采用汽动给水泵的额定转速性能曲线和相似理论,对汽轮机给水泵进行效率计算。结合现场汽动给水泵设备特点,热力设计特性,给水泵运行参数、小汽轮机参数与主机负荷的关系,通过对汽轮机给水泵各个运行工况进行比较和理论计算。得出汽动给水泵首先滑压运行变速调节方式最佳,其次是定压运行变速调节方式,定压运行给水泵定速调节方式最差。     

变速恒频双馈型风电机组在风电场调度控制中的应用研究

本文针对变速恒频双馈型(DFIG)风电机组,建立了基于双馈风电机组自身运行特性的简化模型。在此模型的基础上对双馈异步风电机组有功功率和无功功率的调控能力进行了研究,构建了面向电力系统的动态功率控制方案,充分发挥双馈异步风电机组的灵活调控能力。     

某混合式抽水蓄能电站综合效益研究

针对混合式抽水蓄能电站影响常规机组运行而产生增发电量效益的独有的运行特性,提出了增发电量效益的计算理论和方法,并以某混合式抽水蓄能电站为例,分析了其产生的静态效益、动态效益及防洪抗旱、节能环保、增发电量等多种效益。结果表明,混合式抽水蓄能电站具有显著的经济和社会效益。     

混合式抽水蓄能电站过渡过程研究

为了适应电网发展的需求,具备一定地形地质条件的常规水电站可考虑通过增装蓄能机组扩建成混合式抽水蓄能电站。针对共用引水系统的常规机组和蓄能机组实际运行特点,基于特征线法和瞬变流理论,建立了水力过渡过程计算模型,并结合工程实例模拟了混合式抽水蓄能电站可能发生的多种过渡过程工况,确定了合理的蓄能机组的关闭规律,复核了已建调压室的稳定性。结果表明,通过对新增蓄能机组导叶启闭规律的独立调控,一定程度上可维持混合式抽水蓄能电站输水发电系统的安全稳定,避免增设调节保证设施;蓄能机组导叶关闭时间延长,在降低自身蜗壳末端最大压力的同时,可抑制常规机组甩负荷后的蜗壳末端压力及最大转速上升;对于既有调保措施威胁最大的相继增负荷工况,引用流量较大的常规机组优先增负荷比引用流量较小的蓄能机组优先增负荷引起的调压室最低涌浪值更高,更有利于调压室的稳定运行。     

蒲石河抽水蓄能电站~#4机组水轮机工况运行区域划分

以蒲石河抽水蓄能电站#4机组5个特征水头下的现场稳定性试验数据为基础,选取水轮机工况下从60 MW到额定负荷间阶梯式的13个负荷工况,分析了每个试验水头下各稳定性指标随着有功功率增大的变化趋势及各个负荷工况下试验水头变化时对各稳定性指标的影响,通过对机架振动、导轴承摆度及水流压力脉动等试验数据进行频谱分析,研究了水流压力脉动对机组振动、摆度的影响。依据主机合同技术规范中的相关要求将#4机组在水轮机工况的运行区域划分为A区(稳定运行区)、B区(限制运行区)、C区(强振禁运区)等3个运行区域,为机组安全运行提供实用性的指导依据。     

抽水蓄能机组检修管理的优化

近年来,抽水蓄能电站的建设得到快速发展,加强抽水蓄能电站设备管理是一个重要的课题。分析了抽水蓄能机组检修管理的现状,探讨了抽水蓄能机组的检修模式,提出了抽水蓄能电站机组检修分类管理的理念,通过对人员职责分类管理和检修项目和类别的分类管理来加强抽水蓄能电站的检修质量控制,并讨论了抽水蓄能机组检修过程管理的具体内容与要求。实践表明:加强对抽水蓄能机组检修的过程管理与质量控制,是确保机组检修质量,提升抽水蓄能电站安全运行水平的有效措施。     

基于Multi-Agent遗传算法风电-抽水蓄能联合优化运行

文章以经济和环境的综合效益最大化为目标,建立风电-抽水蓄能联合优化运行模型,考虑抽水蓄能机组和火电机组的各种运行限制,研究不同权重因子下电网效益、风电利用率和机组的出力情况,并研究了求解所建立优化模型的多Agent遗传算法,通过算例仿真验证所建模型及方法的有效性和实用性。结果表明风电场与抽水蓄能电站配合,可以降低风电对电网的影响,提高电网消纳风电的能力,还能够对火电厂机组功率起到平滑作用。     

双馈风力发电机功率特性的理论分析及实验研究

在磁场定向矢量控制的基础上,对变速恒频双馈风力发电机的功率特性进行了理论分析,建立了双馈发电机功率因数、功角特性、有功功率控制的数学模型并讨论了控制参数和运行状态对功率特性的影响.仿真和实验结果基本一致,直观地反映了变速恒频双馈风力发电机的功率特性,验证了所提出的双馈发电机的功率控制模型的正确性.     

300 MW抽水蓄能电站振动监测及分析

抽水蓄能电站为电网削峰填谷的具有重要手段,监测抽水蓄能电站运行的状况和稳定运行区域具有重要意义。文中介绍了300 MW的抽水蓄能电站的振动监测装置,总结了存在振动异常的几种因素和故障频率的计算方法。结合300 MW抽水蓄能电站运行过程,通过振动分析软件TN8000,分析了机组振动故障,为机组检修和故障排查提供指导性意见,保障了机组设备安全稳定运行。     

含风光水多源互补电力系统的分布式抽蓄选址定容与优化调度

风、光、水等新能源渗透率逐渐提升,源荷不确定性增加,急需储能系统参与源荷不平衡的调节。研究建立在已知预规划抽水蓄能电站的规划总容量和备用选址的前提下,对分布式抽水蓄能电站进行最优选址定容。在分析含风、光、水的多源互补电力系统弃风、弃光、弃水原因的基础上,考虑电网网架约束和抽水蓄能电站的运行特性,以网损最小、弃风光水量最小、向主网购电成本最小为优化目标,建立分布式抽水蓄能电站的选址定容优化模型;以抽水蓄能有功控制、分布式电源有功控制等方式,实现风、光、水多源互补电力系统的优化调度;利用二阶锥松弛将该模型转化为混合整数二阶锥规划模型并进行求解,得出分布式抽水蓄能电站的最优选址定容方案;在IEEE33节点系统中进行仿真验证,结果表明所提出的规划模型能够有效地模拟风、光、水与分布式抽水蓄能电站的协调优化并通过枚举法确定最优的抽水蓄能选址定容方案,使得含风、光、水多源互补电力系统总成本最低。     

TSMC励磁的双馈风力发电系统研究

将双级矩阵变换器(TSMC)应用于变速恒频(VSCF)风力发电系统。该系统采用TSMC作为双馈发电机的交流励磁电源,利用定子磁场定向的矢量变换控制实现发电系统有功功率和无功功率的独立调节;并采用最大风能捕捉策略,实现不同风速下跟踪最大风能曲线,实现风能的有效利用。仿真结果表明该系统具有良好的稳、动态变速恒频运行特性,输出可以实现有功、无功功率的独立调节,且输出电能质量高。验证了所提控制方案的正确性和有效性。     

抽水蓄能电站机组异常状态检测模型研究

针对当前水电机组故障样本少,难以对其开展有效诊断的难题,提出了一种综合考虑有功功率、工作水头等工况参数的基于最小二乘曲面的抽水蓄能电站机组异常状态检测模型,即在深入分析有功功率、工作水头对机组运行状态影响的基础上,确定了机组的健康标准状态,根据机组运行状态在不同功率和不同水头下的特性,划分了不同单元,在不同单元内选取能反映机组运行状态的敏感特征参数,分别建立了基于最小二乘曲面的分布式健康模型,将功率、水头等实时在线数据代入分布式健康模型,通过计算机组健康度建立最终的异常状态检测模型。实例应用结果表明,该模型能有效地挖掘机组海量状态数据和真实可靠地进行在线状态评估,从而实现机组异常状态的早期预警。