抽水蓄能电站技术概况简介

《安搬电力》1990年第2期 抽水蓄能电站技术概况简介 省电力试验所 倪安华 1 抽水蕾赡电站曲作甩 抽水蓄能电站是水力发电站的一种特殊 形式。它兼具有发电及蓄能功能。抽水蓄能 电站有上、下两个水库 (池 )。当上库的水 流向下库时，就如常规的水力发电站，消耗水 的位能转换为电能，相反，将下库的水输到 上库时就是抽水蓄能，消耗电能转换为水的 位能。由于机械效率和各种损耗的原因，在 同样水位差和同样水流基的条件下，抽水时 所消耗的电能总是大于发电时产生的电能。 那末，建设抽水蓄能电站的经济效益 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 现在 哪里呢 ? 众所周知，随着工业化水乎的发展和人 民生活用电的增加，电网用电负荷的峰谷差 愈大。图 l是典型的日负荷 曲线。在上午 8 t O0左右开始和晚上19 t O0左右开始为两 个高峰负荷，此期间电网的发电出力必须满 足Pmax的 要求 对教师党员的评价套管和固井爆破片与爆破装置仓库管理基本要求三甲医院都需要复审吗 ’晚上23，o0以后为低 谷 负 荷，电网的发电出力又必须 限 制 在Pmin。 图1 日负荷曲线 也就是说，发电出力必须满足调峰要求。随 着电网的发展，大机组在电网中的比重将增 加，用高压高温高效率的大机组来调节负荷 不但在经济上是不合算的，而且对设备的安 全和寿命也有影响。今后核电机组更要求带 固定负荷。因此，电网调蜂将更为困难。抽 水蓄能电站的作用就是在低谷负荷期间吸取 电网中的电能将水抽至上库，积蓄能量}而 在高峰负荷期间再将上库的水发电。亦即在 图 l中增加了 “V 部分的 “用电负荷，使 常规机组负荷不必降到Pmin。而在 高峰 负 荷时， “P 部分的负荷l由抽水蓄能机 组承 担，使常规机组的负荷不需要升高~]Pmax． V的面积必然是大于P的面积，在电能 平衡 上是要亏损的，然而却减小了大机组的调峰 幅度，降低了大机组由于带峰荷而引起的额 外的燃料消耗，提高了大机组的利用率。从 全 电网来衡量经济效益是显著的。 抽水蓄能电站的综合效 率一 般 在65～ 75 ，这一数字包括了抽水和发电时所损耗 的机槭效率。然而，太火电机组剩用率的提 高哪意昧着煤耗的降低 如 火 电厂 在3O～ 4O％的额定工况运行时，其媒耗约比额定工 况增加35％．，而且低负荷运行可能要用油助 燃，厂用电苹也要比正常增加 l一2个百分 点 煤耗和厂用电的减少也可认为是在葡样 的能耗耐发一电量的增加。 此外，常规水力发电站虽然也具备调蜂 功能，但其发电出力往牲与灌溉、防擞等矛 盾。因为常规水电站构水库调度是一个综台 的系统工程。而抽水蓄能电站的发电星及蓄 水量是可以按日调节的，可以做 到 按 日平 衡，不影响水库的中长期调度。 综上所述，抽水蓄能电站的优越性可以 归纳为以下几点- (1)对电网起到调峰作用，降低火电 维普资讯 http://www.cqvip.com 《安截电力》t99Q年第2觏 机组的燃料消耗、厂用电和运行费用。 (2)提高火电机组的利用率，火电装 机容量可有所降低。 (3)避免水电站发 电与农业的矛盾， 有条件按电同要求进行调度。 (4)作为事故备用起动快。抽水工况 与发 电工况可以迅速转变，并可 以 调 相 调 频。 (5)无环境污染。 因此，国际上已经广泛地采用抽水蓄能 站，并向大容量发展。抽水蓄能电站的容量 有的国家已经占装机容量的7～10 ，占常 规水电站装机容量的20～3O 。 2 抽 t舱电站的将成 抽水蓄能电站应有上水库 (池)、高压 引水系统 ，主厂房，低压尾水系统和下水库 (池 )。其构成如图 2。 舀2 抽水蓄能电站 按水文条件来看，如果上库没有流域面 积或流域面积甚小，没有天然入流量，则这 一 类抽水蓄能电站称为 纯抽水蓄能电站 ， 厂房内安装流量基本相同的水轮机和 (或 ) 水泵。如果上岸有天然入流量，则这一类抽 水蓄能电站称为 混台武抽水蓄能电站”， 厂房内除安装抽水蓄能机组外，尚可坛装常 规的水轮发电机，其容量与来水量相匹配。 此外，下库还可另安装常规迳流水 轮发 电 机，其容量与上、下水库总来水量相匹配 此类电站可获得较佳的经济效果。 水库的开发方式主要取决于站址的自然 ＼ 二 一 条件。可以宥几种方式： (1)上、下两库均由人工围建。此种 方式是只能建纯抽水蓄能电站。自然条件主 要是地形上能建设台适库容和站址距电网的 经济距离。水文条件是次要的。上瘁韵谓节 库容量一般考虑 5～1O小时的蓄放水量，而 水位变化辐度不超过水轮机工作水头的l0～ 2O 。 (2)上库由人工围建，下库则利用天 然河道、湖泊、海湾或利用已经建成的水库。 此种开发条件与 (1)相同。 (3)人工围建下库，而上库则为巳建 成的水库。即对原有的常规水电 站 进 行 改 造，成为混合式抽水营能电站。建站规模主 要由下库的地形和库容来决定。 (4)上、下两库均利用相近 的天然河 道或湖泊。这种站址比较难选，而且上、下 库之间的水位差也不会很大。 (5)在地形比较平坦的场合，只有上 水库是露天的，而下水库，电站厂房及管道 全部设在地下，也可刹用报废的矿井。这种 蓄能电站的水头可迭100o米以上，可安装大 容量，高水头、高效率的水轮机。 抽水蓄电站一般采用高水头以达到高效 《率低水耗，因此，压力引水管也同样承受高 压。高压管道除了进入厂房部份采用大日径 目压力钢管外，其余部分均采用隧洞或竖井。 曩洞舵内部衬砌是影响压力的重要因素，一般 _情况下采用钢板衬砌。当地质条件较好时可 -将部份内水压力传递至扁围岩石上， 减少 i钢板用量及工程费用。为增强衬砌刚度，坊 ●止压曲，对衬砌钢板再如焊劲环或劲带。 ‘ 为了防止水锤的发生，调压井的设置 与 l常规水电站相同，特别要考虑过渡工况下 一的负水锤和涌流。如调压井的位置选 择困 目难，亦可采用气垫式调压室，它与常规调压 _井超到同样的作用。 抽水蓄能的水泵需要有正的吸入扬程 维普资讯 http://www.cqvip.com 因此与常规水电站不同，尾水管道也是有压 力的。 常规水电站的进水口有拦污栅。抽水蓄 能电站的进水 口又是蓄能工况时的出水口。 因此栏污栅 的 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 是一个专门问 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 。 抽水蓄能电站的厂房一般采用地下式。 厂房的标高应低于下库最低水位以下3O～50 米，以保证抽水工况时有一定的吸水扬程， 防止气蚀。近年来各种高效施工机 械 的发 展，以及隧滴施工方法的改进，突破了在恶 劣地质条件下修建地下洞室的困难，地下厂 房最大断面积可j,~ls00m 以上，能满足大型 机组的安装和维修。此外，采用地下厂房方 案，使许多跌少适宜的地面厂房位置的优良 站址得到了修建的可行性。对环境及旅游也 是一种保护。 3 抽水■能电站的机电设备 机 电设备是抽水着能电站的核心设备。 早期的抽水蓄能电 _占分别选用水轮机一一发 电机组和水泵一一电动机组。即所谓 “四机 式”这种方式设备投资大，厂房面积大。 现今抽水蓄能电站的机 电设备有两种方 式：即 “三机 式 和 “两 机 式”。 “三 机 式”是一台冰轮机，一台水泵和一台兼作发 电机和电动机的三相同步电机。这三台机又 可分为横轴串联 TUH(Tanden unit Wnb Horizontal shaft)和 竖 轴 串 联 TUV ( Tanden Unit W ith Vertical Shaft )。 “两机式 是一台兼作7K泵又作水轮机的水 力机和一台兼作发电机和电动机的三相同步 电机 ，又称为可逆式水泵水轮机PT(Pu p— Turbine)。 “三机式 因为瓶泵和泳轮机的参数选 择与设计可以按各自的运行工况来决定，在 发电工况和抽水工况都能保证有 最 高 的 效 率。由于泵和水轮机旋转方向一致，简化了 电气接线，便于操作，又可利用水轮机来起 动水泵机组，工况转变和反应时间较快等优 《安徽电力 》i990年第2期 点。但桑和水轮机有各自的涡壳，设备尺寸 较大，管道阀门投资大，土建工程大，且泵 或水轮机在空转时有一定损耗。这类机组最 大出力在300MW左右。其横断 面 见 图 3： 图 3 竖轴 “三机式 断面图 “两机式”机组只有一套水力机槭，水 泵和水轮机合二为一。有两个旋转方向，当 它以一个方向旋转时，则作为电动机和水泵 用，而向另一个方向旋转时，则作为水轮机 和发电机用。这种可逆机组设备尺寸小，投 资降低，更适宜于地下厂房的安装，只需要 较小的洞室，节省土建工程量，且 管道 阀门 亦简化。但机组效率受同一机 械 的限 制， 不能两者兼顾，此外机 组运 行 中受 多 次 重复应力的作用，造成一些电器 和机 械设 备问 题。可 逆 机 组 咒 分 为 导 水机 构 可 调节的单级机组和导永 机 构 不 能调 节 的 多级机组。单级机组的应用受到运 行 水 头 的限制，最大承头约为600~T00米，单机容 盆300~400MW。多级机组运行 水 头 可 选 1200米，由于不能调节，单机容量都不超过 160MW。多级可逆机组的断面见图 4 I 近年来，水力机械巳向高 水头，高 转 速、大容量发展。高水头具有很多优点，一 般说来水头愈高，则；①可使用较 高 的 转 速，减小外形尺寸，增大单机容量，减小工 程投资，②减小引用水量，使上下库容减 维普资讯 http://www.cqvip.com 《安徽电力》1990年第2期 图4 多级可逆机组断面图 小，采用较小的管道直径}⑧由于引用水量 小，减小库内水位波动，使机组可在高效点 运行。采用高转速可提高机械效率，泵的比 转速已 向 =；0～50方向发展。由于高的比 转速 会 加 速 汽 蚀，因此 要 求有 较大 的 淹没深度。采用大的单机容 量，可 减 小 台 数；降低基建费用和运行费用。目前国外已 开始设计1000~1500米水头的可调式抽水蓄 能机组。单机容_量达600~700MW，在技术 上认为是可行的。 抽水蓄能电站的 电气设备与常规电站基 本相同。对电机而言，三扫同步发电机兼作 兰根同步电动机在原理上和技术上都是可行 的。蓄能电站对电机的特殊要求 是 起 动 频 繁，增减负荷速度要求高。如电站水头变化 大，应采用双速电机。此外，主机应有专用 57 励磁装置供同步起动，或有专用的同轴起动 电动机，或变频起动装置。在主结线方面，如 果是可逆机组，则应设有相序转换开关等。 典型的主结线如图 5： B 图 5 抽水蓄能电站典型主结线 T 常规水轮发电机 PT 可逆式抽水蓄能机组 s 转向倒换开关 B 同步起动母线 4 抽水譬能电站豹运行 4．1 抽水蓄能机组的起动 由于单机容量大，静态起动会使电网波 动。起动有以下几种方法： 4．1．1 水力起动法 适用于 “三机式”机组。水泵侧用压缩 空气排水或关闭进出口阀门，水轮机则用水 力起动，直到同步转速。并网后使水泵接帝 负荷，术轮机压水充气b 这种方法起动时间 约需1 O0秒以上，但对 电网没有冲击 4．1一 起动电机起动法 在主机同辅安装一台专供起动用的电动 机，该 电动机的极数应少于主电机构极数， 使其转速能高于主机的同步转速，电动机的 功率一般为主机功率的6～ 8 。起动时间 约需5～ 8分钟。 主机正常运行时，起动电 机空转 这种起动方法适用于各类机组。起 动电动机还可以作制动用 维普资讯 http://www.cqvip.com 58 4．1．3 同步起动法 即所谓 “背靠背起动”。适用千混合武 抽水蓄能电站。起动对，将待起动机组的定 子通过起动母线与常规永轮发电视韵定子桕 联结，然后 分别加劢磁，水轮发电机以 步 方式带着起动机组升逋 达到同步转速列弁] 准同期方式并网。起动_瓠 的容量应大于主机 容最的15—20 ，起动耐问约需2—4分l钟。 4．1．4 变额起动 安装一台专供起动用的可控 硅 变 频 电 源，机 组起动时将变频电源选至主机 的定子。 然后调整额率使转速逐步上升，到同步转速 l}寸退出变频电源，用自同期方式并网。 4．1．5 降压异步起动法 用升压变压器的抽头或 串接 降 压 电 抗 器，以异步电动机方式起动， 当转速达80 额定转速时加入励磁电流，使主机拉入同步 转速。此种方法对电网冲击较大，适用于小 机组。 4．2 抽水蓄能机组工况转换 从抽水工况快速转换为发电工况，是抽 水蓄能机组的一大特点，以适应电网的应急 需要。为了实现快速转换，要求机组具有制动 功能，使椭走 时间减小一半以上。电气制动 的措施是解列后迅 速将定子绕组三相短路或 经过外加电阻短路，转子继续励磁 (用专用 的励磁电源)，使定子产生电流加大有功损 耗。另外，如果机组设有起动电动机，则将 该 电机反接，增加阻力距。 “三机式”机组及 “两机式”机组在运 行中进行转变的典型时间 (秒 )如下： 工况转变 三机式 两机式 从静止至水轮机满载 8O 从水泵满载至水轮机满载60 从静止至水泵满转 120 从水轮机满载至水泵满载40 4．3 抽 啦营 能电站 的调度 80 120 300 4O0 抽水蓄能电站的调度是牵涉面很广的不 《安徽鸣力 1 年 2靼 统工程。对抽水蓄自 电站的机组来说，调度 决定是开机还是停辊 j是抽水工撼迹是发电 规水轮发电机开机的台数和抽水蓄能机组发 电的台数。 对于抽水蔷能电站调度 的依 据也是多方 面的。如高峰对的功率、高蜂持续时间，高 蜂电量；低谷时的功率 低谷持续时问}基 荷向各电厂的分配 、系统中的旋转备用量’ 各拈承蓄能电站上下库的水位，各火电机组 的微增煤耗值；系统负荷潮流}峰 谷 的 电 价；次 日是否节假 日或星期日⋯⋯这么多因 子一 般是非常难于全面考虑的。使用电子计 算机实现优化调度，达到系统的最经济运行 是研究的方向。 5 我匿抽承t能近况 我国抽水蓄能电站的建设起步较晚，， 技术储备不多。已经选点的有广东的从化， 北京的十三陵，浙江的天荒坪，安徽的琅琊 山和响洪甸。这些项 目有的已经开工，有的 巳开始初设，有的巳通过可行性研究。现将 华东地 区的三个点简单介绍如下。 华东地区目前峰谷差巳迭3000MW，大 机组比重较高，秦山核电站即将投产，调峰 任务艰巨，抽水蓄能电站的建设巳很迫切。天 荒坪位于浙江北部的安吉县，它是一个人工 围建上、下库的纯抽水蓄能 电 站，能 承 担 3600MW~J嗵蜂箭 力。琅 琊山位 于安徽 东都的滁州市，它是利用已有的 城 西 水 库 作为下库，人工修建上库的纯抽 水 蓄 能 电 站，能承担900MW的调峰能力。响拱 甸 位 于皖 西 的 金 寨 县，它 是 利 用 已 建 成 的 响洪甸水电站的水库作为上库，^工修建下 维普资讯 http://www.cqvip.com 《安徽电力》1990年第2期 黔 库，改造后成为混台式的抽水蓄能电站，包 JTW2ooMW。三个 点的主要参数如下； 参 数 一 一 一i 搏： 钳 塞髓山 响洪甸： 堇．i 装机容量 台数×容量 6 X 30OMW 6×75MW 2×40MW 调峰能力 MW 3600MW 900MW 200MW 上库调节库容 万m 744 900 26OO0O 下库调常库容 万m。 744 4075 440 工作水头 m 566 l2l 62 主 型 式 地 下 式 地 下 式 地 下 式 厂 房 洞室尺寸 长一宽 高 (m ) 214×24×51 146×20．5×41．45 74．8×21×46．4 引 型 式 隧 洞 隧 洞 隧 洞 水 管 截面 长 ×直径(m) 1004× 6×3 285X 4．3 X 6 750×击8 L／H 2．6 11．4 l2 型 式 可逆竖轴混流式 可逆竖轴混流式 可逆竖轴混流式 机 转速r／rain 429 214／250 107 效率 70(综合 ) 90／92．5 9O／92 组 吸入水头 m 一 54 — 22 — 14 抽水年小时数 2O08 1660 1590 发电年小时数 1408 l290 2l74 起动方 式 可控硅变频 背靠背备用 同轴起动电机 背 靠 背 出线 电压kV 500 220 l10 1 e 法日大■抽承t能电站简介 笔 者 考 察 过 法 国 太 屋 ( GRAND MAISON)抽水蓄能电站。该站主要 技 术 概况如下； 该 站 位 于 法 国 东 南 部 呵 尔 卑 斯 山 脉西麓，是一座混 台 式 抽 水 蓄 能 电 站 装机容量1800MW，接在400kV电阿上。上 库有效库容为1．32亿立方，流域面积50km ， 年入流水量1．05亿立方。下库有效库容 为 0．14亿立方，流域面积115km ，年入 流水 量1．4亿立方。正常工作水头 927m。压力引 水管是 7100m隧洞，直径7．7m。主 厂 房 分 为上室和下 室。上室比下库水位高 出20m， 安装四~ISOMW冲击式水轮发电机，为 半 维普资讯 http://www.cqvip.com 6O 夏互 葛国 霎 川 夏：互 《安徽电力》1990年第2期 用微处理机处理变电站各种 母线布置的联锁方式 利用微处理系统的处理能力，联锁状况 可分为常规及特定设计的变电站布置。这种 结构和对不明白的开关状态的考虑，可增加 安全性及提供更大的操作显活性。 作为对用户的附加支持，从闭锁所需的 开关例闸操作规则中可以显示出来。 传统的联锁系统一 般由布尔逻辑来表达 切换情况，并借助于继电器来实现。这一系 统要考虑到，继电器有在需要时而拒动的固 有倾向。不过对单母线或双母线布置的简易 变电站，用以上的方法是足够可靠的，但就 项 目工程以及实施来说，这是一种耗费较大 的方 法。 ’ 当布置的规模有增加时，特别是在网络 系统，这种方法的复杂性就会明显增长。变 电站变压器联接于高低压母线之间，或具有 环型主结线性能的开关 站 (环网 操作 的布 置，双母线带双母联开关等 )，就是两个例 子。 上述每个例子都需要很多的布尔逻辑表 达式，这些表达式必须进行严格的长期操怍 检验， 以保证布尔逻辑 表达 式的 正确 及完 善。而且，在执行中失效的机率仍然是相当 高的。另外 每次变电站改建或扩建时，便 要重新检查全部联锁系统。 另外，布尔逻辑表运式只局限于2个状 态 (对／错，分／俞 )等。结果是在开关站 或过程外部设备 的故障将会导致一种 “不明 ”的开关状态，布尔逻辑对这种故障不能考 虑，操作的灵活性受珂不必要的限铝l 届时 降低了变电站的可用率。 ．⋯一 拓扑学基础的联锁方法 (目口集成电路元 件布局技术的联锁方法 )可消谍以上缺点， 并可利用微处理系统的处理能力。这种方法 的重要特点是 (见圈 1) (1)通用的联锁 “规定 是与变电站 的布置相赞离的(单线圈)。 (2)所有的四种开关状态都能加以考 虑 (分、合、操作、不明 )。 (3)联锁规定分为基本及强制 的两 种，凡是为保证过程骞盒所必需肋以及反映 操作的基本原理，可随需要加 以应用，修正 或补充。 (4)由于微处理系统固有倾 向是强动 而不是拒动，所以取代释放状 况由闭锁状况 来形成 。 利用拓扑基础的方法 (一鼬下简称拓扑布 局方法 )，在 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 变电站的拓扑布局及开关 设备实际状况时，其作用与专门系统在功能 分析上是相同的，同时通用鲥联锁靓定应用 于开关设备上的每一项 目上。另一优点是， 应用联锁能绐操作人员提供方便； 是对用声 地下厂房，下室位手上室正下方，比下库水 位低60m，安装八 台150MW可逆式四 级 水 泵水轮机，为地下式厂房。下库坝下另有一 台l0．75MW水轮发电机组。该站年发 电 量 为l3．4亿千瓦时，抽水年耗电量为l7．2亿千 瓦时。发电最大出力为 l~ooMW，填 谷 为 12ooMW，调峰能力为3oOOMW。由手八 台 可逆式机组不能调节，起动对对电网影响较 大，因此采用背靠背同步起 动。该 站 已 于 ● ● 1985年投入运行。 、 。。 维普资讯 http://www.cqvip.com