贯流式水电站动力特性分析及有功负荷分配研究

摘要

本文通过对贯流式水电站动力特性国内外研究现状，以及厂内经济运行和水电站有功负荷分配国内外研究现状的分析，指出了目前水电站发电效益存在的问题以及目前采用的有功负荷分配方法的不足。在国家科技支撑计划课题（编号:2012BAD10B01）:农村小水电高效发电技术与设备研制基金支持下，本文对贯流式水电站动力特性进行了详细分析，对水电站有功负荷分配算法进行了研究，开发了某水电站动力特性分析及有功负荷分配系统软件。现将本文的主要研究工作和成果总结如下: 1.介绍了本课题的研究背景与意义，调研了水电站动力特性、厂内经济运行、有功负荷分配算法国内外研究现状，为文章进一步分析水电站动力特性和有功负荷分配研究做准备。 2.概述了贯流式水电站机组动力特性。研究了水轮机组典型动力特性曲线，给出了机组段流量特性曲线、流量微增率曲线的绘制原理，同时给出了动力特性曲线计算机智能绘制的详细步骤，最后以湖南某水电站为例进行了闸门动力特性分析。 3.建立了贯流式水电站的动力特性方程。研究了从水轮机的原型试验数据、模型综合特性曲线、运转综合特性曲线、以及计算机历史监控数据中获取模糊动力特性数据的方法，并进行了数据处理。在有实测数据和无实测数据两种情况下建立了动力特性方程，最后研究了动力特性方程的修正策略。 4.对水电站有功负荷分配问题进行了深入研究，以湖南某水电站为例，首先进行了动力特性分析。依据水电站最优准则建立了数学模型，采用动态规划法和改进的PSO算法分别对该水电站有功负荷分配进行了求解分析。实例表明，这两种方法都能提高水电站的效益，是可行的。 5.针对某贯流式水电站，结合水电站厂内经济运行原理，开发了该水电站动力特性分析及有功负荷分配系统软件，介绍了系统结构，系统性能特点和系统功能。 6.系统的总结了本文的主要研究内容，并对下一步的研究工作进行了展望。

目录

声明

摘要

符号说明

第1章 绪论

1．1 课题的研究背景及意义

1．2 国内外研究现状综述

1．2．1 贯流式水电站动力特性现状国内外研究综述

1．2．2 贯流式水电站厂内经济运行国内外研究综述

1．2．3 水电站有功负荷分配算法国内外研究综述

1．3 课题来源与主要研究内容

1．3．1 课题来源

1．3．2 课题主要研究内容

第2章 贯流式水电站水轮机组动力特性概述

2．1 贯流式水电站水轮机组动力特性

2．1．1 动力平衡与动力指标

2．1．2 贯流式水电站的水头动力特性

2．2 水轮机组的典型动力特性曲线

2．2．1 功率损失特性曲线△N=f(N)

2．2．2 功率特性曲线Nr=f(N)

2．2．3 效率特性曲线η=f(N)

2．2．4 耗水率特性曲线q0=f(N)

2．2．5 微增率特性曲线(q)=f(N)

2．3 贯流式水电站机组段水头下的动力特性曲线绘制

2．3．1 机组段流量特性曲线绘制原理

2．3．2 机组段流量微增率特性曲线绘制原埋

2．3．3 动力特性曲线计算机智能绘制原理

2．4 贯流式水电站的闸门动力特性

2．5 本章小结

第3章 贯流式水电站动力特性方程的建立

3．1 贯流式水电站模糊动力特性数据的获取与处理

3．1．1 从原型试验数据获取动力特性

3．1．2 从模型综合特性曲线获取动力特性

3．1．3 从运转综合特性曲线获取动力特性

3．1．4 从计算机历史监控数据库挖掘数据获取动力特性

3．1．5 获取动力特性的综合方法研究与探讨

3．1．6 动力特性数据的处理

3．2 动力特性方程的建立

3．2．1 有实测数据的动力特性方程的建立

3．2．2 无实测数据的动力特性方程的建立

3．3 动力特性方程的修正策略

3．4 某水电站案例分析

3．4．1 日负荷曲线图及运转综合特性曲线图

3．4．2 流量出力动力特性曲线及方程

3．5 本章小结

第4章 贯流式水电站有功负荷分配

4．1 贯流式水电站有功负荷分配问题描述

4．2 贯流式水电站有功负荷分配模型

4．3 动态规划法

4．3．1 动态规划法简介

4．3．2 算法求解步骤

4．3．3 实例分析

4．4 改进的PSO算法

4．4．1 PSO算法简介

4．4．2 算法求解步骤

4．4．3 仿真实例

4．5 算法比较分析

4．6 本章小结

第5章 某水电站动力特性分析及有功负荷分配系统

5．1 系统结构

5．2 系统功能

5．2．1 系统性能特点

5．2．2 系统功能介绍

5．3 本章小结

第6章 结论与展望

6．1 结论

6．2 展望

参考文献

致谢

攻读学位期间参加的科研项目和成果