抽水蓄能电站同发同抽水力特性VOF数值模拟

为了有效缓解电网突然出现的电力不平衡现象,同一个抽水蓄能电站不同水力单元机组同时分别发电及抽水运行,是对抽水蓄能运行及调度方式的一个重大创新措施。以某抽水蓄能电站上库为例,通过数学模型研究上库进/出水口在同发同抽工况下的库区水流流态、流道的水力特性、库区漩涡特性等水力参数的变化规律。结果表明,VOF方法可很好地模拟抽水蓄能同发同抽过程;同发同抽工况下,库区内进出水口附近局部水流流态与单向运行工况基本一致,但是两进/出水口之间形成连通的水流通道,库区内形成大范围横向流动,致使抽水单元大部分水流再次进入发电单元。     

抽水蓄能电站侧式双进/出水口三维数值模拟

采用Realizable k-ε紊流数学模型对抽水蓄能电站侧式双进/出水口进流水流特性进行数值模拟,并将计算结果与物理模型试验的测量结果进行比较,验证了三维数值模拟计算的准确可靠性.模拟结果表明,该方法计算流体力学方便快捷,并可达到物理模型试验的精度.     

江苏宜兴铜官山抽水蓄能电站上库及进/出水口研究

简要介绍了江苏省正在筹建的大型抽水蓄能电站——铜官山抽水蓄能电站 ,包括其在江苏电网中的作用、枢纽特征。并对该电站上库及进 /出水口水工模型试验的方法、研究内容和水力损失及库区流态等主要成果进行了描述。获得的数据和结论可供同类工程设计、运行参考     

江苏宜兴铜官水抽水蓄能电站上库及进／出水口研究

简要介绍了江苏省正在筹建的大型抽水蓄能电站-铜官山抽水蓄能电站，包括其在江苏电网中的作用、枢纽特征。并对该电站上库及进/出水口水工模型试验的方法、研究内容和水力损失及库区流态等主要成果进行了描述。获得的数据和结论可供同类工程设计、运行参考。     

抽水蓄能电站上水库流态CFD模拟分析

运用CFD软件Flow-3D和RNGκ-ε湍流模型模拟分析了抽水蓄能电站上水库的进/出水口位置及其形状对流态的影响,并模拟分析了某抽水蓄能电站上水库的流态变化,提出了优化建议。结果表明,上水库圆形库面、进/出水口前设置较长引水渠流态较好且利于主流扩散,当进/出水口两侧有一定距离时可减小环流对库岸的冲刷。     

提高抽蓄电站进/出水口过栅流速均匀性的数值模拟研究

为提高抽水蓄能电站进/出水口过栅流速均匀性，采用标准κ-ε紊流模型，对不同方案下的蛟河抽水蓄能电站进/出水口过栅水流流态进行了数值模拟。结果表明，在进/出水口其他尺寸符合常规的条件下，减少分流墩厚度(最小厚度取决于结构安全需求)可明显提高过栅流速均匀性。     

广州抽水蓄能电站下库进出水口试验研究

广州抽水蓄能电站是我国兴建的第一座大型抽水蓄能电站。对该电站下库进出水口试验资料进行分析和总结，并介绍该电站下库进出水口模型设计、水力参数和体形优化等试验研究成果。     

抽水蓄能电站侧式进出水口体型优化的数值模拟

鉴于抽水蓄能电站进出水口因有进水和出水的双向水流,其体型对电站运行的影响较常规电站大,以某抽水蓄能电站为例,通过建立三维水动力数学模型,运用CFD软件对电站进行数值模拟,发现该电站不能达到工程设计需要,进而对导流隔墩尾部位置及中孔和边孔的扩散角进行了优化调整,对比分析了优化前后不同水位条件下发电和抽水时的水流和水头损失情况。结果表明,优化方案解决了原体型分流不均的问题,并减小了水头损失。     

抽水蓄能电站同发同抽工况下漩涡特性的研究

为探究抽水蓄能电站同发同抽工况的可行性,对某抽水蓄能电站进行物理模型试验研究发现,当电站最低淹没深度满足Gordon公式的要求时,在同发同抽工况下侧向进水口前观测到尺度和强度较大的立轴漩涡。通过分析对比单个水力单元单向发电工况与同发同抽工况的库区流态,得出在同发同抽工况下,抽水侧水体形成的沿岸回流与发电侧表面横流相互挤压后汇聚,对涡核区域水体施加附加剪切力,从而导致回流流速持续增大,产生吸气漩涡。针对产生漩涡的水动力学条件,提出抬高死水位和在进/出水口上方平台加设隔墙两种方案,达到消除同发同抽工况下的吸气漩涡的目的。研究成果可为抽水蓄能电站同发同抽工况研究提供参考。     

基于水动力模型的利用已建水电梯级建设混合式抽水蓄能时下水库最低运行水位关键影响因素分析

本文对混合式抽水蓄能电站的最低运行水位影响因素进行了分析,针对在抽水工况下因进出水口漏斗造成的下库水面线反比降现象,通过建立水动力模型,分析水面线反比降现象对下水库坝前水位的影响;对河床采取开挖措施解决因反比降现象无法保证抽水蓄能电站设计抽水要求的问题;以光马混合式抽水蓄能电站为例,通过分析开挖方式对抽水蓄能效益的影响,并综合考虑下水库原有承担的功能,得到了合理的下水库最低运行水位结果。     

抽水蓄能电站引水系统设置气垫式调压室探讨

分析了抽水蓄能电站引水系统不同布置方案的水力特征及不同形式上游调压室的水力性能差异，经水力过渡过程比较计算阐明：气垫式调压室不但适用于抽水蓄能电站，而且在水力性能上具有独特的优越性。因此，在地质条件允许的情况下，气垫式调压室应作为抽水蓄能电站上游调压室的主要比选方案之一。     

某抽水蓄能电站抽水时上库库区流场三维数值模拟方法及比较

为探讨抽水蓄能电站上库抽水进流时库水流场变化情况,采用Standardκ-ε、RNGκ-ε、Realizableκ-ε三种κ-ε模型模拟分析了某抽水蓄能电站抽水工况时上库库区的流场,得到了库区流态图,并与设计阶段的水工模型试验结果进行了对比。结果表明,三种κ-ε模型均可模拟抽水蓄能电站上库抽水时的流场,尤其是Realizableκ-ε模型模拟效果最好。     

带长连接管的调压室水力特性研究

某抽水蓄能电站下游调压室采用阻抗+上室式布置,尾水洞与连接管通过直角岔管和弯道连接,布置型式特殊,水流条件复杂。为研究其水力特性,建立了调压室底部连接管三维流场数学模型,研究了不同分流比、汇流比条件下水力特性的变化规律。结果表明,对于底部流动复杂的调压室阻力损失而言,三维数值模拟能取得较好的仿真效果,计算结果与理论分析结果吻合良好。由于调压室底部弯管、连接管与大井之间的突扩、突缩等均会引起额外的水力损失,其水头损失系数大于常规阻抗调压室,流量系数较单独的阻抗孔更小。     

某抽水蓄能电站首次泵工况启动关键因素的数值分析

根据某抽水蓄能电站实际水力布置情况,在分析其上库的实际充水特点和引水隧洞中明满流交替的水力特征的基础上,建立相应数学模型,采用特征隐式格式法求解有压管道非恒定流方程,优化了机组首次泵工况运行时的导叶开关规律及球阀关闭规律等关键因素,并利用优化后的关键因素对泵工况进行了大波动过渡过程计算,结果具有合理性。     

抽水蓄能电站竖井式进出水口底部反向流速研究

竖井式进出水口是抽水蓄能电站采用的一种型式,但在抽水工况下出水口底板附近出现的反向流速对水头损失和结构物安全影响目前仍是一个亟待解决的难点。基于三维k-ε双方程紊流模型,采用数值模拟技术对其进行了研究,分析了水平方向扩散程度、垂直方向扩散程度(孔口高度)及进水口流速(抽水流量)三种因素对反向流速的影响,结果表明:水平方向的扩散程度越大,在出水口拦污栅处出现的反向流速的高度和流速值也越大,且在竖井扩散段内的分离范围也越大;降低盖板高度可以改善出水口拦污栅处的流速分布情况;进水口流速较大时,在出水口拦污栅底部的反向流速区较低。     

某大型抽水蓄能电站上水库初蓄期安全运行性态分析

发展抽水蓄能是构建现代能源体系的重要战略举措。随着我国大型抽水蓄能电站的批量开工建设,水工安全监测、安全运行管理日益受到重视。基于原型监测成果,研究了某大型抽水蓄能电站上水库初蓄期安全运行特性,发现上库坝群沉降分布与各坝段坝高、坝体大小相关,渐趋于稳定,其中主坝外部沉降总体呈W形分布,内部最大沉降集中在坝体中下部靠下游侧;坝后和库底总渗漏量小,防渗体系总体运行正常。综合分析认为上水库各建筑物初蓄期间运行正常,总体处于安全状态。     

过渡季节抽水蓄能电站地下厂房排风设施布置方式数值模拟

抽水蓄能电站地下厂房通风效果对电站的安全高效运行具有重要意义。为研究内蒙古赤峰抽水蓄能电站地下厂房的通风效果,建立了地下厂房总排风机地上与地下两种布置方式的数值计算模型,通过与模型试验进行对比,验证了数值计算方法的可靠性。进而对比研究了总排风机两种布置方式的数值模拟结果,发现地下式总排风机房布置方式对厂房内的空气流通驱动作用较大,沿程损失较小,与地上式总排风机房布置方式相比,排风效果更佳。     

相继甩负荷间隔时间与尾水管进口压力最小值的内在联系研究

为探求相继甩负荷间隔时间与尾水管进口压力最小值之间的内在联系,针对双机一洞布置型式的抽水蓄能电站,基于瞬变流理论和特征线法对相继甩负荷工况水力过渡过程开展数值模拟,分析了相继甩负荷工况下机组流量变化率和运行轨迹与尾水管进口压力最小值之间的联系。结果表明,存在某一最不利相继甩间隔时间使得两台机组第一波流量变化率的时域不同步程度达到最大,则对应的尾水管进口压力达到最小,且此时先甩和后甩机组运行轨迹点分别在特性曲线反S区上弯点和下弯点。研究结果可为抽水蓄能电站尾水管进口压力极值计算提供参考。     

宽水头变幅抽水蓄能电站水泵水轮机水力选型设计

某混合式抽水蓄能电站由于利用已建成的上、下水库等特殊原因,导致水头变幅较常规抽水蓄能电站更大,从而给水泵水轮机的水力设计带来了较大困难。通过对其宽水头变幅的研究,分别采用了常规定速机模式、多转速组合的定速机模式和可变速机模式对水泵水轮机的水力设计方案进行详细研究和比较。结果表明,在混合式抽水蓄能电站中,这些不同模式下的水力设计方案存在各自的优劣之处。本研究成果可为类似电站或具有类似情况的工程项目提供重要借鉴和参考。     

抽水蓄能电站与火电厂联合优化运行分析

  [目的]  利用抽水蓄能电站优化火电厂的出力曲线,是提高电力系统经济性的重要手段。  [方法]  建立了抽水蓄能电站与火电厂联合优化运行的数学模型,然后以某实际电力系统为例对联合运行进行了优化模拟。最后探讨了联合运行节煤的内在机理。  [结果]  模拟结果表明抽水蓄能电站与火电厂联合优化运行降低了系统煤耗。  [结论]  建议要充分利用抽水蓄能电站来优化火电厂的出力曲线,提高电力系统运行经济性。