抽水蓄能電站水力過渡過程調(diào)節(jié)控制研究.pdf

1、抽水蓄能電站自問世以來已有百余年歷史，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人們生活水平的日益提高，電力系統(tǒng)日負(fù)荷峰谷差越來越大。抽水蓄能電站調(diào)峰填谷、調(diào)頻調(diào)相及提高電網(wǎng)供電質(zhì)量和電網(wǎng)靈活性及可靠性等優(yōu)點(diǎn)越趨明顯，其發(fā)展已進(jìn)入一個(gè)新階段。近年來世界抽水蓄能電站容量以10％以上的年增長率增加，機(jī)組趨向高水頭、大容量。為了提高電站設(shè)計(jì)水平、降低工程投資和確保電站安全、高效運(yùn)行并充分發(fā)揮工程效益，需要對(duì)抽水蓄能電站過渡過程特性進(jìn)行分析和研究，找出合理可靠的過渡

2、過程控制方法。由于對(duì)水力-機(jī)組系統(tǒng)過渡過程調(diào)節(jié)控制問題的研究目前還處于初級(jí)階段，特別是對(duì)整體不可控復(fù)雜水力系統(tǒng)的調(diào)節(jié)控制反問題的研究目前尚處于起步階段，因而該問題的解決對(duì)抽水蓄能電站安全、可靠及靈活性有著重要的意義。 本文應(yīng)用有壓非恒定流基本理論和閥調(diào)節(jié)基本原理研究抽水蓄能電站過渡過程特性及調(diào)節(jié)控制問題，給出了限定時(shí)間和限定最大壓強(qiáng)調(diào)節(jié)控制反問題一般數(shù)學(xué)提法，針對(duì)抽水蓄能電站復(fù)雜水力系統(tǒng)和水泵水輪機(jī)特性條件，系統(tǒng)研究了限時(shí)和限壓

3、兩類調(diào)節(jié)控制反問題，提出了一般水力系統(tǒng)閥調(diào)節(jié)數(shù)學(xué)模型，并針對(duì)帶調(diào)壓室的整體不可控系統(tǒng)，在閥調(diào)節(jié)基本原理的基礎(chǔ)上，提出了多種過渡過程狀態(tài)下的調(diào)節(jié)控制數(shù)學(xué)模型及求解方法，建立了系統(tǒng)的數(shù)值計(jì)算方法并進(jìn)行實(shí)例計(jì)算分析，取得了滿意的結(jié)果。本文研究的主要內(nèi)容包括： 1.綜述了國內(nèi)外抽水蓄能技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀和可逆機(jī)組過渡過程特性及調(diào)節(jié)控制研究進(jìn)展，給出了水力—機(jī)組系統(tǒng)過渡過程規(guī)定時(shí)間和限定壓強(qiáng)調(diào)節(jié)控制反問題一般數(shù)學(xué)提法，分析了過渡過程反問題的求

4、解方法，詳述了閥調(diào)節(jié)理論及其應(yīng)用，對(duì)水力機(jī)組過渡過程導(dǎo)葉運(yùn)動(dòng)規(guī)律優(yōu)化問題及可逆機(jī)組全特性曲線處理方法進(jìn)行了論述和探討。 2.以閥調(diào)節(jié)理論為基礎(chǔ)首次將閥調(diào)節(jié)方法應(yīng)用于水力-機(jī)組系統(tǒng)過渡過程提出了針對(duì)抽水蓄能電站復(fù)雜水力系統(tǒng)閥調(diào)節(jié)方法數(shù)學(xué)模型及求解方法，給出了多種過渡過程條件下調(diào)節(jié)控制應(yīng)用程序，并進(jìn)行數(shù)值計(jì)算，對(duì)計(jì)算結(jié)果和調(diào)節(jié)規(guī)律進(jìn)行了分析比較。同時(shí)，針對(duì)抽水蓄能電站帶調(diào)壓室的復(fù)雜系統(tǒng)，提出了系統(tǒng)整體不可控條件下水力—機(jī)組過渡過程調(diào)

5、節(jié)控制方法、數(shù)學(xué)模型及其求解方法，解決了閥調(diào)節(jié)方法不適用整體不可控系統(tǒng)的缺陷，為抽水蓄能電站過渡過程調(diào)節(jié)控制提供了一種有效數(shù)值計(jì)算方法。 3.在抽水蓄能電站過渡過程特性及調(diào)節(jié)控制研究過程中，對(duì)水泵水輪機(jī)全特性曲線的處理是一項(xiàng)十分重要的環(huán)節(jié)。現(xiàn)有的處理方法在過渡過程計(jì)算過程中存在一些缺陷。本文在充分研究和全面分析各種全特性處理方法的基礎(chǔ)上，提出了全特性曲線的三維曲面處理方法及曲面分層擬合法，并經(jīng)實(shí)例計(jì)算驗(yàn)證。4.應(yīng)用本文提出的抽水

6、蓄能電站過渡過程調(diào)節(jié)控制方法，以宜興抽水蓄能電站機(jī)組及管路系統(tǒng)為實(shí)例，分別采用限時(shí)調(diào)節(jié)和限壓調(diào)節(jié)控制方法，對(duì)電站系統(tǒng)發(fā)電工況條件下的正常負(fù)荷變化和甩負(fù)荷過渡過程及水泵工況過渡過程進(jìn)行調(diào)節(jié)控制數(shù)值計(jì)算，得出相應(yīng)機(jī)組流量和水頭變化規(guī)律，由此得出導(dǎo)葉運(yùn)行規(guī)律及轉(zhuǎn)速變化規(guī)律，并對(duì)數(shù)值計(jì)算結(jié)果和按常規(guī)調(diào)節(jié)方法所得結(jié)果進(jìn)行分析和討論。 5.水力機(jī)械過渡過程特性及調(diào)節(jié)控制研究涉及到許多理論和實(shí)際應(yīng)用問題，其中有些問題特別是針對(duì)整體不可控系統(tǒng)的