抽水蓄能电站水泵水轮机工作参数的选择研究

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1、4抽水蓄能电站水泵水轮机工作参数的选择研究规划设计总院(简称北京院)、清华大学、意大利的塞尔沃等都推荐了统计计算公式。表t-1是国内外各研究机构和水泵水轮机生产厂家对水泵水轮机比转速与电站设计扬程(额定水头)之间关系分析所建立的经验公式。在选择水泵水轮机参数的实际工作中，设计者只能根据已有的多种统计公式分别计算后，再加以综合选择，这样傲似乎很周全，但这也难以摆脱已有经验的局限性。从理论的角度出发，应尽可能的收集水泵水轮机的相关数据，对有限的数据进行整理并加以统计分析，利用科学严谨的数据处理软件拟合出相应的公式；然后与以往的各种统计公式作比较并进行误差分析，使误差在允许范围内，从而得

2、出比较合理的公式，进而简化设计工作，对于设计工作者来说，是一项高效简便的选型设计方法。另～方面，为了降低机组造价和运输便利，设计者在新的水电项目设计选型工作中，在条件允许的情况下，比转速的选择会随着科学技术的发展和机械制造水平的的提高而提高。这就给水泵水轮机选型的工作提出了更高的要求，设计者必须不断掌握和分析更多的工程实例，给以后的选型工作积累经验，并为理论分析提供可靠的数据资料。1．3论文的主要内容及方法与常规水轮机参数选择一样，水泵水轮机参数选择，关键在于如何根据水电站的基本运行参数(水头、流量等)，使所选择的水泵水轮机各参数(直径、转速等)，尤其是比转速达到最优配合的目的。即

3、寻求水泵水轮机比转速与电站设计扬程(额定水头)之间的某种最优配合规律，并建立数学模型【矧。为此，本文针对水泵水轮机及其适用水头范围的特点，统计了国内外42座己建成的中高水头单级混流可逆式抽水蓄能电站的有关资料，对水泵工况设计扬程与比转速、水轮机工况额定水头与比转速、机组吸出高度与水泵工况的比转速分别进行统计回归和分析计算，得出各自统计公式、相关系数和标准偏差．为了获得合理的水泵水轮机比转速和水头关系的数学模型，本论文的主要工作有以下几个方面：l-在数据统计的基础上，对水泵水轮机在水泵工况下比转速与扬程的数据进行整理，利用gatalab软件对数据进行光滑处理，然后利用其曲线拟合功能，

4、通过对三种数学模型的应用，根据不同误差处理方法。按照拟合特征系数较优的原则分析比较，得出较优的数学关系式。2．对水泵水轮机在水轮机工况下比转速与水头的数据进行整理，利用上述方法和原则，通过对五种数学模型的应用比较，得出较优的曲线关系式。3．对机组吸出高度与比转速的数据进行整理，利用上述方法和原则，通过对三种数学模型的应用比较，得出较优的曲线关系式。4．利用两个工程实例：西龙池、桐柏两座抽水蓄能电站水泵水轮机的参数选择工作，对本文所拟合出的数学公式与以往的经验公式进行误差分析比较。第二章抽水蓄能电站的原理及作用5第二章抽水蓄能电站的原理及作用2．1概述经过近50年的建设发展，我国已经

5、成为世界上的能源大国。我国水力资源十分丰富，其蕴藏总量居世界首位。截至2003年底，全国发电总装机容量为3．85亿kW，水电装机达9217万kW，占发电总装机容量的24％，年发电量为2830亿kW．h，占总发电量的15％。我国的水电开发率仅为17％，可见我国的水电发展程度与天然资源条件十分不相称，在世界较大国家中属于后进的。我国的能源结构以燃煤为主，但作为现代化的电力系统，应当有相当规模的水力发电容量来承担电网的负荷调节。另一方面，我国的电力系统和其他大国的电力系统一样，负荷的发展也很不平衡，需要增加运用灵活的调节容量，才能达到较高的系统效益。我国的几个大电力系统，如华北、东北、华

6、东电网的水电装机容量比重均在17％以下，其中华北系统只有4．3％。有的电力系统虽然比重高～些，如华中系统(37．6％)，但系统中某些大型水电站需要担负基荷发电，而且受季节性径流的影响，没有多少调节能力，有时则需要大量弃水以使水电站参与调峰。我国的电力建设经过几十年的努力，虽然有了长足发展，但电力短缺的局面依然存在。加之很多电力系统的调峰能力还很差，有几个系统峰谷差已经大大超过了系统水电机组容量，峰谷差的增长超过了负荷的增长。这使得很多火电厂被迫使用中型热力机组来调峰，这样既耗费燃料又损伤设备。因此发展可以提高供电质量和电力系统本身经济性的技术非常必要，其中抽水蓄能是最经济和运用方便

7、的措施。目前能够担任调峰的设备有调峰火电机组、燃气轮机组、内燃机组和抽水蓄能机组等，其中抽水蓄能机组具有独特的工作方式，是一种运行成本低，能量转化简便的蓄能装置。抽水蓄能机组具有水电设备起停快速和调节灵活的优点，能很有效地应付负荷的变化，在国外已有几十年的发展历史，近年来我国也已经开始大力建设抽水蓄能电站”1。2．2抽水蓄能电站的工作原理抽水蓄能电站应用可以兼具水泵和水轮机两种工作方式的抽水蓄能机组，在电力系统负荷出现低谷时(即在夜间电力系统的发电量供给大于系统内所需