可逆抽水/水轮机:有效补充其他可再生能源的大规模存储电力设备

摘要

对气候变化的关注促使世界各国大规模增加可再生资源(如风力和太阳能)发电.利用这些可再生资源的一个难点在于其不可预测性,所以可再生资源发电量可以在几分钟内发生急剧变化.因此,连接到电网上的风车和太阳能板的数量要受制于他们给供电网络所带来的风险.解决连接到某个特定供电网络的风力和太阳能发电局限性,需要有具备高度弹性的备用电力.因为热电厂的反应时间较长,而且不停的启动和关闭会导致磨损增大、寿命减少,加上启动时的低效率引发的空气污染加重,如此种种使得热电厂具有重大的缺陷.但是,抽水蓄能发电却是一个理想的补充方案,因为其反应快速,能在基准生产超过电网消费量时存储多余电力,并在需求增大电力时释放存储的电力.为了满足全球对这一方面的需求,Alstom在1996～2007年间完成了15个可逆抽水蓄能发电站项目,其中11个项目位于亚洲,仅中国一地就有8个项目.大部分的抽水蓄能发电项目采用中/高抽水扬程,外加离心抽水/水轮机.历经反复试验参考,Alstom已经利用自己的抽水/水轮机水力设计知识开发并改进了其水力性能·这得益于流体动态计算学及在其实验室内进行的模拟试验.机械性能以及发电机技术也进行了仔细的管理和开发,以实现较高的性能和可用性.本文将讲述Alstom新型可逆抽水蓄能发电项目的状况.这些项目设备的净扬程都相当大,需要注意场地的主要规格和运行条件要求.我们将从水力的角度讲解我们最近利用尖端CFD系列工具对产品进行的各种改进,还要特别强调水轮机转轮,这仍然是关键的部件,确保这些项目能够达到较高的性能标准.仿真和模拟试验的结果可用来解释上述成果.文章的最后还简要描述了在中国Alstom的PSP设计和生产能力.