抽水蓄能机组电路等效实时精细化模型研究及应用

针对抽水蓄能机组传统线性模型难以准确描述大波动工况水力瞬变行为,基于特征线法的非线性模型不能满足在线实时仿真及现有用于抽水蓄能机组过渡过程控制优化的调节系统模型不能反映真实机组全工况动态过程等问题,本文提出了一种基于电路等效理论的抽水蓄能机组实时精细化模型(Real-time accurate equivalent circuit model,RAECM)。根据电站实际输水系统布置形式,构建了等效电路网络拓扑图,提出改进Suter变换-BP神经网络的水泵水轮机插值模型,改善了"S"特性区及小开度工况区的模型精度,通过变尺度空间离散分析,推导了用于补偿误差的水头修正公式,并采用稳定域更广的隐式RadauⅡA法对离散后的隐式常微分方程组进行求解,提高了模型稳定性,最后对RAECM模型的时间复杂度及仿真效率进行了分析。试验结果表明,RAECM模型既能满足机组大小波动工况的仿真精度,又能节约计算耗时,可应用于抽水蓄能机组仿真测试装置研发、过渡过程控制优化、系统辨识、控制器设计及参数优化等方面,具有较好的工程价值。     

调速系统间隙特性引发的水电站过渡过程极限环振荡特性

水轮发电机组的动态调节稳定性对电力系统至关重要,尤其是在考虑非线性引起的潜在不稳定性的情况下.为了探究间隙非线性对水力发电系统动力学特性的影响,重点研究了水力发电机组间隙可能引起的极限环振荡现象及系统动态响应特性.首先构建了适合小波动过渡过程的水轮发电机组单机系统传递函数数学模型,通过将间隙特性表示成描述函数,进而建立...     

总体矩阵法在水电站频率调节稳定性分析中的应用

水电站输水发电系统稳定性的分析是电站设计和运行中的关键问题。水电站输水发电系统稳定性的分析以往多采用基于传递函数法的理论分析和数值仿真,但当管道系统较为复杂时,如一洞多机输水发电系统,则不易推导系统的传递函数,也不易建立仿真模型并得到较为准确的稳定域。针对上述问题,首先推导了机组阻抗表达式,然后基于水力系统振动特性分析方法,建立输水发电系统总体矩阵,并以最大衰减因子σmax是否小于0作为稳定性的判别依据。为了验证提出方法的准确性,采用总体矩阵法对两个工程实例进行了计算分析,在单管单机模型中与基于传递函数法和Simulink数值仿真的计算结果进行了对比;在一洞四机模型中与Simulink数值仿真的计算结果进行了对比。结果表明,总体矩阵法能够准确求解复杂输水发电系统的稳定域,并可通过修改系统各个模块相应的传递矩阵排列顺序而适应不同的电站布置形式,极大地方便了水电站运行稳定性的计算与分析。     

考虑抽蓄-风-光-火联合系统运行经济效益的日前优化调度研究

可再生能源大规模开发与利用将助力我国"碳达峰、碳中和"目标的实现。为应对未来大规模具有随机性、波动性和间歇性的可再生能源并网,在兼顾已有火电机组运行的基础上,需推进灵活性储能与可再生能源的联合运行,以实现可再生能源安全经济并网。构建了抽蓄-风-光-火联合运行系统日前优化调度模型,运用Yalmip优化工具箱进行求解,得到联合系统在多种工作场景下日前优化调度结果。结果表明,抽水蓄能可提高联合系统运行经济性,降低系统治理污染成本,减少系统CO₂排放量,提升火电出力稳定性;不同容量配比下的各场景经济性有所差异,联合系统经济效益与可再生能源渗透率呈现非线性相关关系。     

变速抽水蓄能机组运行转速对水泵断电工况的影响规律研究

【目的】变速运行技术是抽水蓄能行业重要的发展新方向，为了研究变速抽水蓄能机组不同初始运行转速对水泵断电工况的影响规律，【方法】分别对变速抽水蓄能机组在不同初始转速下发生水泵断电的导叶关闭和导叶拒动工况进行数值模拟，分析了该水力过渡过程中各关键物理量的变化规律、调节保证极值以及工况点轨迹演变规律。【结果】结果显示：变速抽水蓄能机组在允许的初始运行转速变化范围内(96%～108%)发生水泵断电。若导叶关闭，则该算例机组的蜗壳压力升高率、尾水管压力降低率、转速反转率变化范围分别在2.20%、3.28%、5.20%以内，不同初始运行转速对应的工况点轨迹线前期差别较大，而在进入水泵制动工况后的过渡过程中则接近重合。若导叶拒动，则不同初始转速对应的工况点轨迹线均与导叶初始开度的等开度线重合。【结论】结果表明：不同初始转速对应的流量和力矩在后续的过渡过程中的变化规律和变化幅值近似，蜗壳压力升高率、尾水管压力降低率、转速反转率变化范围均小于导叶关闭情况下相应的变化范围，分别在1.13%、2.98%、0.4%以内。研究成果可为我国变速抽水蓄能机组的实际投运提供一定技术支持。     

海水可变速抽水蓄能与风电联合运行优化研究

海水可变速抽水蓄能是国内尚未应用的新技术，是消纳海上风电、提高沿海及海岛电力系统可靠性的新思路。以经济效益最大化和输出功率波动最小化为目标，提出考虑分时电价、变速机组运行特性的多层次约束条件，建立海水抽水蓄能与风电联合系统运行优化模型；引入NSGA-Ⅱ算法结合罚函数求解；以广东万山群岛微网系统为例，定量对比了含可变速和定速机组的海水抽水蓄能与风电联合系统运行性能，阐明了可变速技术优势。结果表明：在一个日调节周期内，相较于同容量下的常规抽水蓄能与风电联合运行系统，可变速抽水蓄能与风电联合运行系统可提高经济效益4.16%,降低输出功率波动12.10%,减小弃电量26.78%,提高风能利用率1.69%。研究成果对探寻适合中国沿海地区和海岛的海水抽蓄系统发展模式具有借鉴意义。