可变速抽水蓄能发电电动机功率特性分析

可变速抽水蓄能发电电动机采用双馈电机,兼具异步电机与同步电机双重电磁特性。本文首先提出了适用于可变速抽水蓄能发电电动机的数学模型,继而对其建立了电磁功率及电磁转矩表达式,并以此分析了可变速抽水蓄能发电电动机兼具异步特性与同步特性的运行机理。在此基础上,进一步探讨了可变速抽水蓄能发电电动机静态稳定问题,提出了静态稳定运行的必要条件。最后,提出了可变速抽水蓄能发电电动机有功功率及无功功率分析模型,揭示了有功功率及无功功率随励磁电压的变化规律。     

变速抽水蓄能电机在发电工况不同转速下磁场和损耗研究

本文对变速抽水蓄能发电电动机的电压方程、磁链方程、电磁转矩方程和运动方程进行了推导，并建立了10MW变速抽水蓄能发电电动机二维电磁场的数学方程和物理模型，对变速抽水蓄能发电电动机的电磁场数学方程进行了计算，得到了变速抽水蓄能电机在发电机工况下超同步速时定子电压和定子电流的波形，分析了变速抽水蓄能电机在发电机工况下不同转速时磁密的分布规律，研究了不同转速下定子铁芯损耗和转子铁芯损耗占总铁芯损耗比例的变化规律。搭建了10MW变速抽水蓄能发电电动机样机试验测试平台，通过试验测试得到的结果与计算结果较为接近。     

可变速抽水蓄能发电电动机非正弦励磁时间谐波分析及其影响

可变速抽水蓄能发电电动机转子采用三相绕组,通过变频器实现交流励磁。可变速抽水蓄能发电电动机关键技术研究对国内企业实现自主研发具有重要意义。本文从可变速抽水蓄能发电电动机基本数学模型出发,建立了转子绕组非正弦励磁谐波分析模型,获得了该模型基本方程,在此基础上对谐波磁势进行了讨论分析,研究了时间谐波磁势对可变速抽水蓄能发电电动机运行性能的影响。分析表明,可变速抽水蓄能发电电动机设计时需要考虑非正弦励磁的影响,从而增强机组运行安全可靠性。     

全功率变流器可变速抽水蓄能机组的功率调节特性分析

全功率变流器（full size converter, FSC）可变速抽水蓄能技术是控制电网负荷频率,平衡可再生能源发电波动的有效手段。在介绍三电平FSC可变速抽水蓄能机组整体结构的基础上,给出了机侧变流器和网侧变流器的模型和控制策略。在确定由于电网需求而产生的参考功率的基础上,提出了FSC可变速抽水蓄能机组在发电模式和电动模式时有功功率和无功功率的控制策略。针对所建立的FSC可变速抽水蓄能机组模型,采用冲击响应傅立叶变换法,给出了机组的频谱特性,对照风电波动频谱特性,阐述了全功率机组对可再生能源引起的电网波动控制的有效性。最后对抽水蓄能机组在抑制风电出力波动中的作用进行了仿真验证。     

抽水蓄能机组的变速控制

本文对引进的抽水蓄能变速机组的基本结构、变速控制的基本概念以及目前广为采用的控制方式作了简要的介绍,并阐述了抽水蓄能机组变速控制系统的功能和特点。     

含分布式变速抽水蓄能的新能源发电系统灵活性资源规划

针对含分布式变速抽水蓄能和多灵活性资源的新能源发电系统,在分析定、变速抽水蓄能运行特性差异的基础上,提出含分布式变速抽水蓄能的灵活性资源规划模型。该模型详细考虑了定、变速抽水蓄能的运行约束和库容约束,以及电池储能、需求响应、火电机组资源配置。通过松弛变速抽水蓄能的双线性约束,将所建立模型转化为以期望成本最小为目标的混合整数线性规划问题,通过两阶段随机优化方法求解得到最优的规划方案。通过与定速抽水蓄能规划方案对比,分析验证了所提分布式变速抽水蓄能规划方案的可行性以及在经济性和灵活性方面的优越性。     

双馈变速抽水蓄能全工况转换过程建模与仿真

双馈变速抽水蓄能机组具有运行范围宽、功率调节速度快并能兼顾发电、抽水工况最优效率的优点,同时也赋予了其运行工况多、工况转换频繁的特点。然而,现有双馈变速抽蓄的仿真建模仅以单一发电或抽水工况为主,并未充分体现变速抽蓄工况转换的特性和优势。因此,文章建立了可在发电与抽水工况间转换的双馈变速抽水蓄能机组机电暂态模型。该模型不仅可以在稳态运行时实现有功无功解耦控制和最佳导叶开度及最优转速的跟踪,还可以平滑地实现发电工况和抽水工况下的转换过渡过程。基于Matlab/Simulink建立了双馈变速抽水蓄能机电暂态模型,以停机、发电、抽水等工况间转换等场景为例,仿真验证了所建模型的有效性和正确性。     

基于PSCAD的变速抽水蓄能机组 励磁系统仿真研究

本文研究了基于PSCAD的变速抽水蓄能机组励磁控制系统。根据变速抽水蓄能机组的工作原理,建立了发电机及其励磁控制系统的数学模型,研究了包括发电和抽水两种工况下的启动、建压、并网运行各阶段的励磁控制策略。通过PSCAD仿真平台,对所建立的变速抽水蓄能机组协调控制系统进行了仿真研究,仿真结果表明,文中提出的控制系统能够实现变速抽水蓄能机组各工况的控制且具有较好的性能。     

柔性直流输电系统的变速抽水蓄能机组直流电压辅助控制策略

柔性直流输电是新能源并网消纳的主要输电形式。由于新能源出力波动性会导致柔性直流输电系统的直流电压波动,影响其安全稳定运行。为了有效抑制柔性直流输电系统中直流电压波动,提出变速抽水蓄能机组直流电压辅助控制策略。首先建立了变速抽水蓄能机组、四端柔性直流电网、风电场及光伏电站的仿真模型。其次,以直流电压偏差乘以相应系数作为变速抽水蓄能机组有功功率参考值微增量,且通过低通滤波器滤去直流电压稳态分量对直流电压辅助控制的影响,提出基于直流电压辅助控制的变速抽水蓄能机组有功功率控制策略。最后,以变速抽水蓄能机组电动和发电工况为例,对变速抽水蓄能机组抑制柔性直流输电系统直流电压波动能力进行仿真,并与传统直接功率控制策略进行对比分析。仿真结果表明新能源出力波动引起的直流电压波动频率集中在10 Hz以下,且所提变速抽水蓄能机组控制策略可以有效抑制柔性直流系统直流电压波动。     

可变速抽水蓄能机组稳态运行特性研究

可变速抽水蓄能机组由于在发电和抽水工况下,均可以实现大范围的功率调节,因此具有较好的应用前景。为了研究可变速抽水蓄能机组的稳态运行特性,本文从变速电机的旋转同步数学模型出发,深入分析定子侧功率与转子电流、转子电压之间的关系,并绘制出机组的稳态运行特性图。针对300MW机组的运行特性进行了实时数字仿真(Real Time Digital Simulation, RTDS),仿真结果验证了机组运行特性曲线的正确性,为今后大容量变速抽水蓄能机组的设计运行提供了经验。     

面向新型电力系统的变速抽蓄电站调频策略研究

针对变速抽蓄机组调频能力的高效利用问题,提出一种考虑混合抽蓄调频容量的协同调频策略研究。首先,以变分模态分解的调频信号高、低频分量作为混合抽蓄的初始调频参考;其次,利用2种抽蓄机组调频容量的差异对混合抽蓄的调频功率进行修正;最后,依据变速抽蓄机组转差率与调频容量关系,分配变速抽蓄机组之间的调频功率,实现混合抽蓄的有序调频。仿真结果表明了所提的变速抽蓄电站调频可以有效提高抽蓄电厂的调频响应速度。     

变速抽水蓄能机组转子绕组内部短路故障保护

针对变速抽水蓄能机组转子绕组内部短路故障存在“弱保护”问题,提出一种基于定子侧分支环流的交流励磁电机转子绕组内部短路故障保护方法。根据多回路理论分析理论,从数字滤波器设计、保护判据、防误措施等方面研究了变速抽水蓄能机组转子绕组短路故障保护的关键技术,研制了保护样机,并搭建动模试验平台进行了验证。试验结果表明,该方法能可靠反映转子绕组匝间和相间短路故障,基于该原理的保护装置即将在国内某变速抽水蓄能机组上投入应用。     

宜兴抽水蓄能电厂水轮机调速器控制原理及特点

水轮机调速器是水轮发电机组的主要控制设备之一。控制系统是水轮机调速器的核心。介绍了宜兴抽水蓄能电站水轮机导叶的5种控制方式和调速器的控制原理,以及导叶控制模式的切换的实现方法对调速器的控制特点进行了简要的介绍,对了解国外先进调速器系统有一定的借鉴意义。     

抽水蓄能发电电动机转子稳定性研究

转子是水轮发电机中变换能量和传递扭矩的核心部件。针对转速相对较高、工况转换复杂的抽水蓄能机组,转子的稳定性研究是一项重点工作。良好的转子结构和性能可以避免机组投运后转子部件出现重大电气以及机械事故。随着抽水蓄能机组向高转速、大容量方向发展,转子的设计和检修难度也越来越大。本文详细介绍了溧阳抽水蓄能发电电动机转子结构特征,重点分析研究电磁性能、机械性能和绝缘性能。运行性能表明发电电动机转子结构合理、运行稳定。本文对类似蓄能电机转子的设计与研究具有指导意义。     

抽水蓄能电站调节库容与经济效益关系的研究

本文应用数学规划和概率方法分别建立了抽水蓄能电站静态效益和动态效益计算数学模型,以电网年费用和停电损失费用最小为目标,采用等效替代法,研究了仙游抽水蓄能电站的静态效益和动态效益,及其与调节库容的关系,分析了水文年、火电机组最小出力及增荷速度、水电机组运行方式、抽水蓄能电站容量划分、燃气电站运行时间、负荷预测偏差等因素对仙游抽水蓄能电站调节库容和经济效益的影响。     

福建电网建设抽水蓄能电站的必要性论证

分析了福建电网电源结构的特点和调峰现状。根据典型日和典型周尖峰负荷需求与尖峰容量平衡分析了福建电网对抽水蓄能电站的需求;并详细分析了抽水蓄能电站在福建电网中的作用及经济性。结果表明,抽水蓄能电站在2010年福建电网中的替代作用比较显著,在电力平衡中可充分发挥作用;建设抽水蓄能电站可增加调峰和各用容量,改善福建水电的供电质量,提高水电电能的利用,还可作为电网的调频、调相、事故备用、黑启动电源,对电力市场的安全和电网经营起重要作用。因此,福建电网建设抽水蓄能电站是必要的。     

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。     

华东电网抽水蓄能机组一次调频研究和实施

对华东电网抽水蓄能机组一次调频试验和研究工作进行了详细阐述,提出了切合抽水蓄能特点的一次调频试验新方法,介绍了一次调频参数优化情况,根据对不同类型机组一次调频性能指标的对比分析,总结出抽水蓄能一次调频的特点,并对抽水蓄能一次调频考核指标进行了探讨.     

抽水蓄能电站事故备用时的节能环保效益分析计算

抽水蓄能电站在系统中的效益一般分为静态效益和动态效益,那种简单地将其静态效益理解为在电网中的节能作用,而将动态效益理解为在电网中的调节保安作用,从而将抽水蓄能电站在系统中的2种效益截然分割开来的认识影响了抽水蓄能电站的发展。通过分析抽水蓄能电站的动态效益,采用“有无对比”分析的方法,建立了抽水蓄能电站在事故备用时的节能、环保、固定投资及运行费用节省的计算模型,并以山东电网为例进行了具体案例计算。案例计算表明,抽水蓄能电站在发挥动态效益时,也具有相当可观的节能环保及投资和运行成本节省的效益。