计及动态特性的抽水蓄能机组水泵工况驼峰区稳定性评估方法

摘要

本发明涉及一种计及动态特性的抽水蓄能机组水泵工况驼峰区稳定性评估方法。本发明的目的是提供一种计及动态特性的抽水蓄能机组水泵工况驼峰区稳定性评估方法。本发明的技术方案是：该评估方法根据产生机组最大动态扬程的原则，按照输水发电系统的布置型式，选取水泵高扬程运行过渡过程几种相应工况；根据选定的工况，进行抽水蓄能电站输水发电系统过渡过程计算，得出抽水蓄能机组在过渡过程中的最大动态扬程Hdmax；在抽水蓄能机组水泵工况H‑Q曲线上，标记出最大动态扬程点Hdmax并根据曲线形态标记出驼峰区底部扬程Humin，计算最大动态扬程Hdmax与驼峰区底部扬程Humin之间的裕量，以评估抽水蓄能机组水泵工况驼峰区的稳定性。本发明适用于水电水利工程技术领域。

说明书

技术领域

本发明涉及一种计及动态特性的抽水蓄能机组水泵工况驼峰区稳定性评估方法。适用于水电水利工程技术领域。

背景技术

抽水蓄能电站是经济、高效的大规模储能方式，是世界公认的灵活、可靠、环保的调节电源。电站一般由上水库、下水库、引水系统、尾水系统、地下厂房、抽水蓄能机组等组成。其中，引水系统、尾水系统和机组构成电站输水发电系统。抽水蓄能机组是输水发电系统的核心，由于抽水蓄能机组需满足抽水工况(水泵工况)和发电工况(水轮机工况)双向运行，机组的固有特性使得其水泵工况高扬程区域存在一个不稳定区，称为“驼峰区”。在设计时，为了机组运行稳定，需使得机组扬程运行范围避开该不稳定的驼峰区，并预留一定的安全裕量。例如《混流式水泵水轮机基本技术条件》(GB/T 22581-2008)第5.4.2规定：水泵工况最高扬程驼峰区的裕度不小于2％。对于一个特定的抽水蓄能机组，一般通过机组模型试验来确定该裕度值是否满足2％的要求。

目前国内外在进行抽水蓄能电站工程设计及机组模型验收试验时，驼峰区的裕量仅考虑了静态裕量，即仅考虑了机组最高扬程静态运行时的驼峰区裕量，并未考虑输水发电系统的动态特性对最大扬程的影响。在输水发电系统发生较大压力波动等动态工况下，机组运行存在进入驼峰区的风险，从而发生不稳定，给电站安全带来隐患。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：针对上述存在的问题，提供一种计及动态特性的抽水蓄能机组水泵工况驼峰区稳定性评估方法。

本发明所采用的技术方案是：一种计及动态特性的抽水蓄能机组水泵工况驼峰区稳定性评估方法，其特征在于：

根据产生机组最大动态扬程的原则，按照输水发电系统的布置型式，选取水泵高扬程运行过渡过程几种相应工况；

根据选定的工况，进行抽水蓄能电站输水发电系统过渡过程计算，得出抽水蓄能机组在过渡过程中的最大动态扬程H

在抽水蓄能机组水泵工况H-Q曲线上，标记出最大动态扬程点H

本发明的有益效果是：本发明针对目前国内外评估抽水蓄能电站机组水泵工况驼峰区稳定性时，只考虑静态运行特性，而未考虑输水发电系统动态特性的现状，提出了一种计及动态特性的驼峰稳定性评估方法，能够全面、准确地评估电站机组水泵工况驼峰区的运行稳定性。

附图说明

图1为实施例中抽水蓄能机组水泵工况驼峰区裕量示意图。

图2为实施例中输水发电系统布置简图。

图3为实施例中输水发电系统过渡过程计算结果(机组扬程变化曲线)。

图4为实施例中机组水泵工况驼峰区稳定性判断图(结果稳定)。

图5为实施例中机组水泵工况驼峰区稳定性判断图(结果不稳定)。

具体实施方式

本实施例为一种计及动态特性的抽水蓄能机组水泵工况驼峰区稳定性评估方法，具体步骤如下：

A、根据输水发电系统的布置型式，选取机组水泵工况高扬程运行过渡过程相应的几种工况；包括独立工况和组合工况。选择的工况需能产生机组的最大动态扬程，即使得水泵水轮机水泵工况出口和进口的压差最大。输水发电系统布置型式不同时，选择的工况相应不同：

(1)对于输水发电系统是单管单机的布置型式，选取的工况包括：最大扬程运行工况，水泵启动工况；

(2)对于输水发电系统是一管两机的布置型式，选取的工况包括：最大扬程，同一输水系统一台机组水泵工况正常运行，另一台机组水泵工况启动工况；最大扬程，同一输水系统一台机组水泵工况正常运行，另一台机组水泵停机工况；最大扬程，同一输水系统机组同时水泵启动工况；最大扬程，同一输水系统机组水泵工况同时启动，在最不利时刻，一台机组断电，另一台机组正常运行工况。

本实施例根据输水发电系统的布置型式为一管两机(详见附图2)，按照产生机组最大动态扬程的原则，选取机组水泵工况高扬程运行过渡过程相应的几种工况，具体如下：

工况1：最大静态扬程H

工况2：最大静态扬程H

工况3：最大静态扬程H

工况4：最大静态扬程H

B、针对上述选定的各种工况，进行抽水蓄能电站输水发电系统过渡过程计算，计算采用通用的水力过渡过程计算程序进行，得出每个过渡过程工况下，机组达到设定导叶开度后的抽水蓄能机组最大动态扬程。最大动态扬程为蜗壳进口能量减去尾水管出口能量。计算结果如下：

工况1：得出该过渡过程工况下的机组最大动态扬程为H

工况2：得出该过渡过程工况下的机组最大动态扬程为H

工况3：得出该过渡过程工况下的机组最大动态扬程为H

工况4：得出该过渡过程工况下的机组最大动态扬程为H

比较上述4个过渡过程工况的最大动态扬程，得出最大值作为最大动态扬程H

C、在抽水蓄能机组水泵工况H-Q曲线上，标记出最大动态扬程点H

采用传统的静态特性评估法时，根据模型试验结果，机组驼峰区底部扬程H

采用本实施例计及输水发电系统动态特性的评估方法，通过上述4个工况的输水发电系统过渡过程计算得出，机组最大动态扬程H

由此可见，采用传统方法评估静态扬程驼峰区稳定时，动态扬程驼峰区不一定稳定，因此相较于传统方法本实施例更能够准确地评估驼峰区的稳定性。

本领域普通技术人员可以理解，以上所述仅为本发明的优选实例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实例对发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实例记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所做的修改、等同替换等均应包含在本发明的保护范围之内。