水轮机发电过程的工况优化

2023-06-23 理论教育版权反馈

【摘要】：2)输出功率:根据水头Ht0,查可逆式水泵水轮机的水轮机工况运转综合特性曲线,找到出力限制线上对应的功率Ppttn0。4)重复t0时刻的过程,可得到t1时刻的效率ηt1、流量Qt1、水量Wt1、导叶开度at1。根据导叶开度变化曲线,可对可逆式水泵水轮机的水轮机工况下的导叶开度进行控制调节。

当风—光—抽蓄复合发电系统的净负荷Ppl＞0时(用符号Pplp表示,即Pplp=+Ppl),即表明风力发电和太阳能发电之和不足以供给负荷,则不足电能由抽水蓄能机组发电供给,此时,控制抽水蓄能机组运行在水轮机工况。

1.参数设置

抽水蓄能电站的水库特征如图2-7所示,取水库的正常蓄水位为最大水位Zmax,死水位为最小水位Zmin,第i时刻的水位为Zi(i=0,1,2,…,imax),所对应的库容分别为Vmax、Vmin、Vi。

设发电过程的参数:上、下水库的库容分别为Vuti和Vdti,水头为Hti,流量为Qti,水量为Wti,功率为Pptti,效率为ηti,其中,i=0,1,2,…,imax。时间步长为Δt。

设水力损失为Δh,Δh=KQ2(K与抽水蓄能机组及管道有关)。

2.初始条件和约束条件

初始条件为:上、下水库的初始水位分别为Zut0和Zdt0,对应的库容分别为Vut0和Vdt0。

约束条件为:水库水位Zmin≤Zi≤Zmax。

3.发电过程

(1)t0时刻:

1)水头:Ht0=Zut0-Zdt0-Δht0。

2)输出功率:根据水头Ht0,查可逆式水泵水轮机的水轮机工况运转综合特性曲线,找到出力限制线上对应的功率Ppttn0。

若Pplp0＞Ppttn0,表明当前水头下可逆式水泵水轮机的水轮机工况的发电量不足以供给风—光—抽蓄复合发电系统的多余负荷用电,不足电能为(Pplp0-Ppttn0),则不足电能由蓄电池供给,此时,水轮机工况的输出功率为Ppttn0；

若Pplp0=Ppttn0,表明当前水头下可逆式水泵水轮机的水轮机工况的发电量与风—光—抽蓄复合发电系统多余负荷需要的用电量相等,此时,水轮机工况的输出功率为Ppttn0；

若Pplp0＜Ppttn0,表示当前水头下可逆式水泵水轮机的水轮机工况的最大发电量大于风—光—抽蓄复合发电系统多余负荷的用电量,此时,调节导叶,将水轮机工况的出力调整至Pplp0,以满足复合发电系统多余负荷的用电,此时,水轮机工况的输出功率为Pplp0。

3)效率:已知水头Ht0和功率Pptt0,查可逆式水泵水轮机的水轮机工况运转综合特性曲线图2-9,可得到效率ηt0和导叶开度at0。

4)流量:根据可逆式水泵水轮机的水轮机轴上的功率公式,可计算得到流量值为Qt0=。

5)水量:Wt0=Qt0Δt。

(2)1个时间步长Δt后,即t1时刻:

1)水量:上水库水量:Vut1=Vut0-Wt0；下水库水量:Vdt1=Vdt0+Wt0。

2)水位:利用水库水位—库容曲线,根据上下水库的水量,可查到上下水库的水位分别为Zut1和Zdt1。

3)水头:Ht1=Zut1-Zdt1-Δht1。

4)重复t0时刻的过程,可得到t1时刻的效率ηt1、流量Qt1、水量Wt1、导叶开度at1。

(3)重复上述过程,可得到任意时刻的水头Hti、流量Qti、导叶开度ati。

由此可绘制抽水蓄能机组在水轮机工况下发电的水头变化曲线、导叶开度变化曲线。根据导叶开度变化曲线,可对可逆式水泵水轮机的水轮机工况下的导叶开度进行控制调节。

4.仿真模块

可逆式水泵水轮机在水轮机工况下发电过程的仿真模块,如图3-11所示。

水轮机发电过程的工况优化

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