抽水蓄能电站技术概况简介概要

抽水蓄能电站技术概述安徽电力测试研究所ni Anhua1989年7月1抽水蓄能电站的作用抽水蓄能电站是水电站的一种特殊形式。具备发电和存储功能。抽水蓄能电站有上、下水库(池)。如果水池的水向下流动，消耗水的位置就会转变为电力。相反，在将蓄水池的水输送到上层时，则是利用正能量流出电，将其转换为水的位能。由于机器效率和各种损失，在相同水位等流量条件下抽水时消耗的电量总是大于发电时产生的电能。那么建设抽水蓄能电站的经济效益在哪里？据悉，随着工业化水平的发展和国民生活用水的增加，电力网电力负荷的峰谷差异增大。图1是典型的日负荷曲线。上午8点左右和下午19点左右为两个峰值负载开始，在此期间电力网必须满足Pmax的要求。晚上23点以后低层负荷的电网必须限制在Pmin。也就是说，发电输出必须满足调峰要求。随着电网的发展，电网中大型单元的比重将增加，用高压高温高效大型单元调节负荷不仅经济实惠，还会影响设备的安全和寿命。今后核电站需要更多的固定负荷。因此，电力网将更难调峰。抽水蓄能电站的作用是在低层负荷中从电网中引出电力，把水引到水库中，积累能源。在最大负荷下再开发水库的水。这意味着图l中添加了“v”部分的电气负荷，因此通用单位负荷不必降到Pmin。峰值负载中的“p”部分负载由泵存储设备执行，因此一般设备的负载不需要升级到Pmax插头。v的面积只能大于p。电力平衡中会损失。但是，减少较大单位的调峰大小，减少较大单位调峰引起的额外燃料消耗，增加较大单位的利用。在整个电网中衡量经济效益很重要。抽水蓄能电站的综合效率一般为65-75%，这个数字包括抽水和发电时损失的机器效率。但是火灾马达集团的利用率提高，意味着煤炭消费的减少。火力发电厂在30-40%的自由支配下按照额定条件旅行，煤炭消费量比额定条件增加约35%，低负荷旅行时可以使用油燃烧，工厂电费也比正常增加1-2个百分点。煤炭消费和工厂用电减少也可以看作是同一能源消费时发电量的增加。另外，常规水力发电站也具有调峰功能，但发电输出与灌溉、防洪等经常矛盾。因为常规水电站的水库调度是综合系统工程。抽水蓄能电站的发电量和蓄水量可以按日调整，不影响水库中长期调度，可以按日平衡。总结，抽水蓄能电站的优越性可以概括如下。(1)对电网起调峰作用，降低火电厂的燃料消耗、厂用电和运营成本。(2)提高火电厂的运行率，火电厂的容量可能会有所减少。(3)避免水电站和农业矛盾，有条件地根据电网调度。(4)事故准备，启动快，抽运条件和发展条件迅速变化，相位调制、频率调制是可能的。(5)没有环境污染。因此，世界范围内已经广泛采用了泵储存站，发展到了大容量方面。抽水蓄能电站的容量部分国家已占装机容量的7，10%，占现有水电站装机容量的20-30%。2抽水蓄能电站配置抽水蓄能电站是否需要上水库(游泳池)、高压转换系统、主要工厂、低压应付系统、下水库？池。其配置如图2所示。水文条件表明，如果上水库没有汇流区，或汇流区很小，没有自然流入流，则此类抽水蓄能电站称为“纯抽水蓄能电站”，其流量基本相同的涡轮和/或泵安装在工厂内。这种抽水蓄能电站在上部水箱有自然流入的情况下被称为“混合抽水蓄能电站”，除了安装抽水蓄能机组外，还可以增设现有的水轮发电机，以适应适当的容量。此外，下水箱还可以安装与上、下水库总流入量相匹配的现有径流发电机。这样的发电站能获得更好的经济效果。水库的开发方式主要取决于车站的自然条件。有多种方法：(1)上下两个图书馆都人工环绕。这种方法只能建造纯粹的抽水蓄能电站。自然条件主要是可以建设适合地形的存储容量和从车站到电网的经济距离。水文条件是次要的。上库的监管罐容量通常考虑5 1 l0小时的存储和排水量，但水位变化辐条不会超过涡轮工作水头的10 1%到20%。(2)上库人工环绕，下库利用天然河、湖、海的迂回或已经建成的水库。此开发条件与(1)相同。(3)人工环绕下仓库，自下而上水库是已经建成的水库。改造现有的常规水电站，使其成为混合抽水蓄能电站。干站规模主要由下库的地形和库容决定。(4)上下两个库都利用类似的自然河流或湖泊。这种网站选择比较困难，上下区之间的水位差异也不会很大。(5)地形比较平坦的情况下，只有上层大坝是露天的，下层水库、发电站、导管都安装在地下，还可以利用废矿。这种储存发电站的水头达1000米以上，可以安装大容量、高容量、高效率的涡轮机。泵发电厂通常使用高水头来实现高效率和低水头，因此压力转换管道也同样能承受高压。高压管道使用大直径压力钢管，不包括进厂，其馀使用隧道或竖井。孔的内部衬里是影响压力的重要因素，一般使用钢板衬里。地质条件好的话，可以将部分内部水压传递给周边岩石，减少钢板的使用和工程费用。为了提高内衬刚度，防止压力弯曲，在内衬钢板上重新焊接加强环或束带。为了避免发生锤，调压井的设置与现有水电站相同，特别要考虑转换条件下的音锤和涌流。如果很难选择调压井的位置，也可以使用气垫调压室，其作用与现有调压井相同。正泵需要正吸入正数，因此与现有水电站不同，未水管也受到了压力。现有水电站的进水口有路障。抽水蓄能电站的入口是储存条件下的排水口。所以栅栏设计是一个特殊的问题。抽水蓄能电站的工厂一般使用地下食品。工厂的高度必须低于底水池最低水位以下30-50米，以确保泵运行时的一定水分吸收，防止腐蚀。近年来，开发各种高效的工程机械和改进隧道建设方法，突破在粗地质条件下建设地下洞室的困难，地下厂房最大故障面积达到1500平方米以上，可以满足大型单位的安装和维护。此外，地下强国方案被引进，允许建设很多缺乏适当地面工作场所的优秀场地。环境和旅游也是一种保护。3抽水蓄能电站机电设备机电设备是抽水蓄能电站的核心设备。早期的抽水蓄能电站分别选择了涡轮1发电机组和泵1电气装置。所谓“欺诈计”的这种方式，设备投资大，工厂面积大。现在抽水蓄能电站的机电设备由三种方式组成：“三种机器”和“两种机器”。“三机”是用涡轮、泵和发电机及电动机运行的三相同步电动机。这三架飞机可以分为水平铀串联和垂直轴幻影，它们具有水平shaft。“双基式”是一种三相同步电动机，兼用泵和涡轮的水力、发电机和马达，也称为可逆泵涡轮盘(pump-turbine，pt)。“三机”可以根据各自的运行条件确定泵和涡轮的参数选择和设计，因此，在发电条件和泵的条件下都可以保证最佳效率。泵和涡轮的旋转方向一致，电气布线简化，操作方便，利用涡轮启动泵装置，工作条件变化和反应时间快等优点。但是泵和涡轮有自己的涡壳，设备大小大，对管道阀门的投资多，土木工程也大，泵或涡轮在空转时有一些损失。这些设备的最大输出约为300MW。横断面如图3所示。“双气式”装置只有一套水力机械，泵和涡轮合并为一套。有两个旋转方向，一个方向旋转时用作马达和泵，另一个方向旋转时用作涡轮机和发电机。这种可逆装置的设备规模小，投资减少，更适合地下强国安装，只需要小洞穴，节省土木工程量，管道阀门也简化。但是，设备的效率是同一机器的限制，两者都不能考虑，多次重复应力会导致一些电气和机械设备出现问题。可逆装置又分为导水机构可调节的一段装置和导水机构不可调节的多段装置。单层设备的应用受工作磁头的限制，最大磁头约为600-700米，独立容量为300-400MW。多级装置可以将水痘运行到1200米，无法调节，因此单机容量不超过160MW。多级可逆装置的剖面如图4所示。近年来，水力机器已发展到高水头、高速、大容量。高头有很多优点。通常，头越高，表示：可以使用更高的转速，减少外形规格，增加独立容量，减少工程投资。减少引文数量，减少上下储存容量，采用较小的管道直径。由于引文量少，可以减少水库的水位波动，使装置在高效点运行。转速快可提高机械效率，泵速度为zeta q=30-50方向。旋转速度越高，空化速度越快，因此需要更多的淹没深度。使用大的单机容量可以减少表的数量。降低基础架构成本和运营成本。目前在国外，l000 1,1500米水痘的可调节抽水装置设计开始了。独立运行容量达600-700 MW，我认为技术上可行。抽水蓄能电站的电气设备基本上与现有电站相同。以电动机为例，三相同步发电机和三相同步电动机在原理上和技术上都是可行的。对储能电站电动机的特殊要求是频繁启动，负荷增加/减少速度高。发电厂磁头变大的话，要使用双速电动机。主机还必须具有用于同步启动的专用励磁装置或专用同轴启动电动机或变频启动装置。对于主连接线，如果是可逆装置，则必须有相位排序开关等。图5抽水蓄能电站典型的主要节点t普通水轮发电机PT可逆泵送能量装置s转向开关b同步启动总线4抽水蓄能电站运营4.1启动泵存储设备由于大型单机容量，静态启动会使电网波动。您可以使用以下方法启动：4.1 .l液压启动方法适用于“三机”设备。泵方面用压缩空气排水或关闭进出口阀门，涡轮以水力启动，直到速度同步。并网后泵连接负荷，涡轮压力水膨胀。这种方法启动时间大约需要100秒以上，但对电网没有影响。4.1.2启动马达启动方法主机同轴安装了启动专用电动机，该电动机的极数必须小于主电动机的极数，其速度必须高于主机的同步速度，电动机的功率一般为主机功率的6-8%。启动时间大约需要5-8分钟。主机正常工作时，启动马达空转。这种启动方法适用于所有类型的设备。启动马达也可以用作制动。4.1.3同步启动方法这就是所谓的“开始漂白”。适用于混合动力抽水蓄能电站。启动时等待启动机的定子通过启动总线与现有水轮发电机的定子连接，然后分别用同步方式将励磁、水轮发电机与启动装置提速，达到同步速度时用准同期连接。启动大于主机容量的15-20%，启动时间约为2-4分钟。4.1.4开始频率转换安装用于启动的晶闸管可变电源，并在单元启动时为主机提供变频电源所需。然后调整顿速度，使速度逐渐上升，在同步速度实现时关闭变频电源，在同一时间内使用自己的栅格连接。4 . 1 . 5 buck异步启动方法用升压变压器的卡舌或串行电源反应器启动异步电动机，当速度达到80%额定速度时，添加此电流以同步速度吸引主机。该方法对电网影响很大，适用于小型设备。4.2泵存储设备条件转换从泵送条件快速转换到发电条件是泵送存储设备的一大特点，满足电网的紧急要求。为了实现快速转换，装置具有制动功能，要求将空闲时间减少一半以上。电制动的措施是通过海船的三相短路或加电阻迅速短路，转子(使用专用励磁电源)继续激励，使定子产生电流，增加有效损耗。此外，如果单元中有启动电动机，则反向连接该电动机以增加电阻距离。3机器和2机器设备在操作期间切换的典型时间(秒)如下：工作条件转换3机器2机器从静态到涡轮填满80从泵到涡轮60 120从静止到泵120 300转涡轮到40 400完全泵4.3抽水蓄能电站调度抽水蓄能电站调度是一个广泛的非合并项目。对于抽水蓄能电站的设备，根据调度是开机还是停机，泵送状态或发电条件决定设备的负荷，这是固定的，不会调整到额定输出操作。因为额定输出运行效率最高。对于抽水蓄能电站来说，任务是确定在相同条件下可以开机的平台数量，在一个工作站上同时运行不同的条件是不可能的。对于混合抽水蓄能电站，其任务是分别确定现有水轮发电机开启的表数和泵储存装置产生电的表数。抽水蓄能电站派遣的依据也多种多样。峰值功率、峰值期间、峰值功率、谷功率、谷期；各发电站的基本负载分布，系统的旋转储备；每个抽水蓄能电站上下水库的水位；各火力发电厂的细煤耗值；系统负载趋势；峰谷电价；第二天是休息日还是星期天.这么多因素大体上很难充分考虑。使用电子计算机的最佳调度，达到系统最经济的运行是研究的方向。5中国的羊水现状中国抽水蓄能电站建设起步晚，技术储量不多。广东从化、北京十三陵、浙江天荒坪、安徽的兰纳山和岭洪甸。这些项目中，有些已经动工，有些已经通过了可行性研究。现在，华东三点简要介绍如下。华东地区目前皮谷差达3000兆瓦，大型装置比重高，秦山核电站即将开工，调峰任务困难，抽水蓄能电站建设亟待解决。位于浙江省北部安吉县的天皇平是一座位于仓库中的纯抽水蓄能电站，人工建立，可负责3600MW的调峰能力。琅琊山位于安徽东部滁州市，利用现有城西水库作为子库，手动建设上部库的纯抽水蓄能电站，可以承受900MW的调峰能力。位于安徽西部金贾县的乌兰浩丁，使用已建成的苏洪甸水电站水库作为上层人工建设下层，改造为包括原40兆瓦水轮发电机在内的混合