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抽水蓄能电站过渡过程计算与导叶关闭规律研究

作　者: 张东升
导　师: 常黎
学　校: 华中科技大学
专　业: 水利水电工程
关键词: 抽水蓄能电站水泵水轮机过渡过程球阀计算模型调保参数导叶关闭规律优化
分类号: TV743
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

我国当前的经济情况表明，电力需求在不断地增加。为了解决电力供求之间的矛盾，人们不断地拓宽能源范围。近些年来，由于环境问题较为突出以及煤资源的有限性，火电建设受到了适当的限制，水电得到了大力开发，核电、新能源和可再生能源发电得到了积极地推进。若干年后，电力供求的矛盾可以得到解决，但是，调峰能力不足、新能源发电不稳定对电网造成的冲击如何得到调节等将成为电力系统新的问题。火电、核电与新能源发电不易参与电网调节，水电由于受水资源与经济发展的限制，不可能完全满足电网调节的需求。因此，适当的建设抽水蓄能电站是我国电力系统长远发展的必然选择，并且有利于优化电源结构。抽水蓄能电站过渡过程及其控制是决定其能否在电网中发挥调节作用的最为关键因素，是影响机组安全稳定运行的重要因素，直接关系着能否与风电等新能源发电配合运行。因此，研究抽水蓄能电站过渡过程及其控制是非常重要的。对于抽水蓄能电站过渡过程进行控制，优化导叶关闭规律是最为直接有效的方法。结合我国某几个抽水蓄能电站过渡过程与控制的要求，本文开展相关的研究，研究内容主要包括以下几个方面：(1)特征线法在抽水蓄能电站过渡过程计算的应用研究；(2)可逆式机组过渡过程计算模型的建立及过渡过程计算工况拟定的研究；(3)水轮机甩负荷工况与水泵抽水断电工况的分析与导叶关闭规律的研究。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
第一章绪论  9-15
  1.1 课题来源与研究背景  9-10
  1.2 问题的提出  10-11
    1.2.1 应用特征线法进行抽水蓄能电站过渡过程计算时的若干问题  10-11
    1.2.2 可逆式机组过渡过程计算及过渡过程计算工况拟定  11
    1.2.3 水轮机甩负荷工况与水泵抽水断电工况的分析与处理  11
  1.3 国内外研究现状  11-14
    1.3.1 应用特征线法进行抽水蓄能电站过渡过程计算时的若干问题  11-12
    1.3.2 可逆式机组过渡过程计算及过渡过程计算工况拟定  12-13
    1.3.3 水轮机甩负荷工况与水泵抽水断电工况的分析与处理  13-14
  1.4 本文研究的主要内容  14-15
第二章抽水蓄能电站过渡过程计算理论与计算方法  15-29
  2.1 引言  15
  2.2 引水系统有压管道瞬变流数学模型与特征线法  15-17
    2.2.1 基本方程  15
    2.2.2 求解方法  15-17
  2.3 基本边界条件方程及求解  17-24
    2.3.1 上游水库  18-19
    2.3.2 阻抗式调压室  19-20
    2.3.3 岔管节点  20-21
    2.3.4 球阀  21-22
    2.3.5 水泵水轮机机组  22-23
    2.3.6 下游水库  23-24
  2.4 关于特征线法时间步长的研究  24-27
    2.4.1 时间步长的合理取值范围  24
    2.4.2 目前常用的取值方法及其存在的问题  24-25
    2.4.3 对调整波速法进行补充  25-27
  2.5 水泵水轮机全特性空间曲面描述  27-28
  2.6 电动发电机模型  28
  2.7 本章小结  28-29
第三章可逆式机组过渡过程计算建模及大波动过渡过程计算工况拟定  29-42
  3.1 引言  29
  3.2 可逆式机组过渡过程计算的数学模型  29-37
    3.2.1 基于全特性空间曲面描述的水泵水轮机调节系统非线性仿真建模  30-33
    3.2.2 过渡过程实际算例  33-37
  3.3 大波动过渡过程计算工况拟定与控制要求  37-41
    3.3.1 单一工况  38-39
    3.3.2 组合工况  39-41
  3.4 本章小结  41-42
第四章水轮机甩负荷工况和水泵抽水断电工况导叶关闭规律的研究  42-58
  4.1 引言  42
  4.2 水轮机甩负荷工况导叶关闭规律的研究  42-51
    4.2.1 水轮机甩负荷工况导叶关闭规律的选取  42-44
    4.2.2 导叶关闭规律优化问题的提出  44-46
    4.2.3 导叶关闭规律优化的数学模型  46-47
    4.2.4 导叶关闭规律优化的线性综合算法的数学模型  47
    4.2.5 线性综合算法的计算实例  47-51
  4.3 水泵抽水断电工况导叶关闭规律的研究  51-57
  4.4 本章小结  57-58
第五章总结与展望  58-60
  5.1 本文的主要结论  58-59
  5.2 展望  59-60
致谢  60-61
参考文献  61-63

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