国内首台大型抽水蓄能机组静止启动变频器投入试运行

2011年5月24日,国内首台拥有完全自主知识产权的大型抽水蓄能机组静止启动变频器(SFC)在国家电网公司新源潘家口蓄能电厂成功投入试运行,打破了国外企业在该领域的长期     

国网新源控股有限公司

<正>天荒坪抽水蓄能电站隶属国网新源控股有限公司,位于浙江省安吉县境内,接近华东电网负荷中心,距上海、南京、杭州的直线距离分别为1 75、180、57km。电站总装机容量为180万kW,共安装6台30万kW可逆式抽水蓄能机组。天荒坪抽水蓄能电站于1994年3月1日正式开工建设,1998年9月30日1号机组投入试运行,2000年12月     

某250MW抽水蓄能机组转子动平衡

某抽水蓄能机组在整组启动试运行时导轴承摆度偏大,分析发现转子质量失衡引起的不平衡力是该机组机械振动的主要激振源之一。将时域-频谱与不卸试重块的影响系数相结合的分析方法应用于该机组转子动平衡试验中,结果表明该方法具有判断失重角相位精度高、不用卸试重块及启机次数少等优点,为抽水蓄能机组转子动平衡研究提供了新思路。     

某抽水蓄能电站~#2机组运行稳定性分析

为掌握某抽水蓄能电站~#2机组的运行稳定性情况,分别在310、320、330m水头下对该机组进行现场稳定性试验,每个试验水头下的试验工况包括了发电工况下从空载到额定负荷间阶梯式选取的13个负荷工况及抽水工况,分析了机组在各负荷工况下机架振动、导轴承摆度、水流压力脉动的变化规律及内在联系,根据变负荷试验数据将该机组在不同试验水头下的运行区域划分为禁止运行工况区、许可运行工况区和稳定运行工况区,为机组安全运行提供了依据。     

大型抽水蓄能机组振动特性分析与评价

抽水蓄能机组振动尤其是其水力稳定性直接关系到电站的安全运行,是检验主机设计加工、现场安装及新机调试等质量的重要验收指标之一。以清远抽水蓄能电站~#1机组为研究对象,基于动平衡试验等一系列现场试验,结合旋转机械振动测量评价ISO标准和机组自身特性,评价分析了~#1机组振动特性。结果表明,采用长短叶片转轮设计明显降低了无叶区压力脉动和水导轴承座振动,且其振动性能优于常规叶片转轮。利用现场动平衡试验解决了发电机转轴振动及轴承座振动由质量不平衡所导致的振动超标问题,在最优工况下~#1机组上导、下导轴承座振动位移均小于16μm,三导摆度位移均小于148μm,即便处于50%负荷稳态工况其振动幅值仍处于A/B区。     

抽水蓄能机组无接触式蠕动检测装置研究

水蓄能机组水头较高,主阀、导叶有较大漏水,在静止状态时容易发生蠕动,使机组长时间低速转动而导致烧瓦,影响机组的安全正常运行。根据抽水蓄能机组的特点,设计了抽水蓄能机组无接触式蠕动检测装置,克服了传统机械－触点检测方法触点动作不灵、易产生磨损的缺点,可广泛用于抽水蓄能机组的蠕动检测。     

国内单机容量最大抽蓄机组投入运行

正6月7日,位于浙江省仙居县境内的国内单机容量最大的日调节抽水蓄能机组——国网新源控股有限公司浙江仙居抽水蓄能电站1号机组正式投入商业运行。该电站于2010年12月17日开工建设。首台机组于2014年1月17日开始安装;2016年1月21日启动整组调试,陆续完成SCP工况自动启动、抽水调相并网、抽水启动、发电并网、100%甩负     

基于综合运行特性模型的某抽水蓄能机组发电工况运行区域划分

为科学划分某抽水蓄能机组在发电工况下的运行区域,考虑水轮机效率、机组稳定性及噪声等工况特征指标建立了机组运行综合特性模型,分别在低(310m)、中(320m)、高(330m)特征静水头下进行现场水轮机效率、机组稳定性和噪声试验,每个水头下的试验工况包括了发电工况下从空载到额定负荷间阶梯式选取的13个负荷工况。以水轮机效率、机组稳定性及噪声等测试数据为基础,依据主机合同技术规范中的相关要求将试验机组在不同试验水头下发电工况的运行区域划分为《水力发电厂和蓄能泵站机组机械振动的评定》中推荐划分的A区(高效稳定区)、B区(过渡限运区)、C区(强振禁运区)。研究成果为电网调度中心合理制订该机组在发电工况的负荷计划提供了依据。     

大型蓄能机组运行稳定性分析

以惠州蓄能水电厂#3蓄能机组为例,选取了机组SR(空载)工况和分别带50、70、90、110、130、150、170、190、200、220、250、300MW负荷等13个运行工况,通过现场实测520、529、540m三个毛水头下机组在各运行工况下振动、摆度及水压力脉动的变化规律,将机组的运行工况划分为小负荷振动区、涡带工况区及大负荷稳定运行区3个运行区,确定了机组在不同毛水头下的振动区范围,进而将蓄能机组振动区定为SR工况～170MW。     

某250MW抽水蓄能机组计算机监控系统控制流程及优化

鉴于抽水蓄能机组运行工况多,机组启停及工况转换频繁,控制流程相对复杂,对某250 MW抽水蓄能机组计算机监控系统顺序控制及工况转换流程进行梳理分析,并针对整组启动试运行期间出现的问题,对机组控制流程进行修改优化,结果可为新建抽水蓄能机组控制流程的设计或已投运机组控制流程的优化改造提供参考。     

抽水蓄能机组调速器双微分通道的PID控制算法

抽水蓄能机组在低水头下启动运行时,受水泵水轮机“S”形特性的影响,空载工况下机组的单位转速相对较大,很容易进入反水泵工况区,导致不稳定运行。为了提高低水头下抽水蓄能机组的空载运行稳定性,在现有PID调节器的结构上增加了一个微分通道,研究了采用双微分通道的PID调速器控制算法。仿真计算证明,采用双微分通道进行调节,调速器微分环节在较宽的调节范围内都起作用,有效减小了抽水蓄能机组“S”形特性的影响,提高了机组在低水头空载时的稳定性。     

抽水蓄能机组调速器智能启动策略研究

为解决以偏差为基础的PID控制策略不能满足抽水蓄能机组在不同水头下有较好启动特性的问题,研究了抽水蓄能机组调速器智能启动策略,启动过程的控制目标以机组转速的微分与转速偏差的比值为常数,采用闭环开机控制方式,将机组开机时的转速上升期望特性设置为频率给定,使机组转速变化的动态过程强制转变为按照指数衰减的过程,可实现抽水蓄能机组快速平稳开机并网。     

中国国内首座700米级水头抽水蓄能电站投产发电

正6月4日,吉林敦化抽水蓄能电站1号机组投产发电标志着我国国内首座700米级水头抽水蓄能电站正式投运。敦化电站位于吉林省敦化市北部,枢纽工程由上水库、下水库、水道系统、地下厂房和地面开关站等部分组成,总装机容量1 400 MW,安装4台单机容量350MW可逆式水泵水轮发电电动机组,年设计发电量为23.42亿kWh,抽水电量31.23亿kWh,以500千伏出线接入吉林电网,电站500kV交联聚乙烯高压电缆单根长度超过1 500m。电站于2013年7月开工,2015年10月主体工程开工,计划2021年投产两台机组,2022年实现全部投产。     

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。     

抽水蓄能机组水泵工况停机策略优化研究

鉴于抽水蓄能机组水泵工况停机断电控制策略的制定受水、机、电等因素影响,以黑麋峰电站为例,分析了机组不同水头下水泵工况停机过程中,不同导叶开度断电条件下过渡过程的特性、停机过程机组振动/摆度和压力脉动等关键测点的稳定性参数变化,并对比了水泵工况停机过程与开机过程抽水调相转抽水工况下稳定性参数的差异,结合机组GCB特性确定水泵工况停机过程断电的最佳负荷和导叶开度,优化水泵工况停机策略,实现过渡过程、稳定性与GCB电气寿命指标最优。优化后的水泵工况停机策略能够保证机组安全运行,且停机断电负荷满足相关行业标准。     

广州蓄能水电厂自适应微机调速器控制算法研究

针对抽水蓄能机组调速器控制工况繁多、控制逻辑较常规水火电机组复杂的问题,以广州蓄能水电厂# 4蓄能机组调速器为倒,介绍了发电与抽水工况下蓄能机组调速器的控制逻辑、相关算法及监控系统与调速器配合完成机组的有功控制过程,可供其他抽水蓄能电厂控制调速器参考.     

异步开导叶对蓄能机组振动影响浅析

抽水蓄能电站具有水头高、水头变幅大、工况转换频繁和输水系统中存在双向水流等特性,使得蓄能机组在低水头下运行时,空载稳定性不好,难以并网。目前较为有效的方法是采用异步开导叶方法,但是通常会加剧机组的振动,给机组的长期运行带来不利影响。文中描述了异步开导叶方法在惠州蓄能水电厂机组的应用,并对比分析了相应的振动数据。     

一洞三机式抽水蓄能机组发电工况甩负荷试验分析

为验证某一洞三机式抽水蓄能机组选型设计的安全性及调节保证计算的可靠性,分别进行一洞一机/两机/三机发电工况甩负荷试验。详细介绍了甩负荷试验注意事项、试验方法及测点布置,对甩负荷过程中的转速、水流压力及机组稳定性等试验数据进行分析,发现各种甩负荷工况下的最大转速、蜗壳最大水压及尾水进口真空度等关键指标均满足设计要求,转速上升率、蜗壳进口/末端压力上升率及机组振动摆度等指标均随甩负荷的工况负荷或机组台数的增加而变大。对比过渡过程中关键技术参数的现场实测数据与仿真计算结果可知,两者吻合度较高。研究成果为后续抽水蓄能电站水工布置、机组选型及其过渡过程优化设计提供了参考。     

小型抽水蓄能技术发展现状及应用前景

抽水蓄能是电网调峰的有效手段之一,当今世界抽水蓄能机组的发展方向是高水头化、大容量化和高转速化。按照机组类型,抽水蓄能机组可分为四机分置式、三机串联式和二机可逆式机组,其中由可逆水泵水轮机和发电电动机组成的二机可逆式机组是目前的主流结构。我国抽水蓄能电站建设于20世纪90年代后步入发展快车道,目前电站的整体设计、制造和安装已达到国际先进水平。随着分布式能源的开发利用和智能电网的发展,分布式储能成为新的发展趋势,而分布式抽水蓄能将成为值得广泛推广的技术。小型抽水蓄能既可以与大型抽水蓄能实现优势互补,也可以独立协调各种分布式电源,解决分布式能源和微电网系统供电质量差、可靠性低等问题,具有工程位置灵活、投资少、见效快、对输电线路要求较低以及能够较好解决个别单位和部门峰荷需要等优点。国内外已经开展了小型抽水蓄能电站的研究、实施和工程应用,积累了可供借鉴的宝贵经验。高水头混流式水泵水轮机技术是当前的研究热点,主要集中在500~700m高水头水泵水轮机的研究,涉及水力性能、结构性能以及试验等。如果国家能够建立起有效机制,充分调动地方和企业投资小型抽水蓄能电站建设的积极性,那么它将具有广阔的发展前景。     

大型抽水蓄能机组大轴折线分析及处理

大型抽水蓄能机组通常具有高转速高水头大容量的特点,为保证机组安全稳定运行,对其振动摆度幅值有着较为严格的要求,而机组轴线的好坏对振动摆度有着决定性影响,因此大修机组需对轴线进行相应测量和调整。机组大修回装后轴线可能存在弯折,为探寻此类机组大轴折线有效处理方法,以宝泉抽水蓄能电站为例,通过对机组大修后轴线数据测量、分析,采取在大轴法兰结合部位分区域添加不同厚度铜垫的方法处理大轴折线,明显缩短了机组检修时间,提高了机组检修质量,对类似机组大轴折线处理具有一定的参考价值。