大型抽水蓄能电站运行特性及其对安全稳定的影响

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1、大型抽水蓄能电站的运行特性及其对安全稳定性的影响目录3大型抽水蓄能电站的运行特性及其对安全稳定性的影响13.1抽蓄机组运行工况13.1.1抽蓄机组运行方式13.1.2抽水调相与发电调相的异同13.1.3抽蓄机组特性33.2抽水蓄能电站的特点43.3抽水蓄能电站的作用63.3.1保障电网安全稳定运行63.3.2保证电能质量63.3.3提升常规机组的经济性73.3.4提高电网吸纳新能源的能力，促进节能减排73.3.5提供黑启动电源83.3.6调频83.4可变速抽水蓄能机组的特性及作用83.4.1可变速抽水蓄能机组在电网控制中的应用93.4.2可变速抽水蓄能机组特殊功能103.5可变速抽水蓄能机组时

2、域特性133.6可变速抽水蓄能机组频域特性153.6.1可变速抽水蓄能机组频谱特性分析153.6.2可变速抽水蓄能系统的频谱分析203.7对可再生能源及负荷波动的补偿作用213.7.1可再生能源波动的频谱特性213.7.2电网仿真与功率补偿233.8本章小结253.1抽蓄机组运行工况3.1.1抽蓄机组运行方式抽水蓄能机组运行方式与常规水电机组截然不同，具有水泵和水轮机两种基本工作方式，且具有相反的旋转方向；运行方式多，工况转换频繁、复杂，具有发电运行、发电调相、水泵运行、水泵调相、SFC启动、背靠背启动等超过10种运行方式，且每天均需转换数次，流程异常复杂；水泵方向不能自启动，必须借助外部电源

3、，启动方式复杂，一般以SFC启动为主，背靠背启动为辅助启动方式。抽水蓄能电站机组工况稳态、转换工况多，稳态一般有：停机（S）、发电（G）、发电调相（GC）、抽水（P）、抽水调相（PC）、旋转热备用（SR）；暂态一般有：拖动（L）、线路充电（LC）、黑启动（BS）。控制流程多达20多个，而常规水电站的主要控制流程只有2~3种，运行方式多样，工况转换复杂。3.1.2抽水调相与发电调相的异同3.1.2.1相同点蓄能机组发电调相和抽水调相都是从电网吸收少量有功以维持机组转动，发出无功调节电网电压，机端电流相位超前机端电压。发电调相和抽水调相时，机组导水叶关闭，调速器处于“调相”模式；励磁处于正常自动电

4、压控制方式。为了尽可能减少从电网中吸收有功功率，通过调相压水，转轮室充满了高压气，转轮在空气中运转。不论发电调相还是抽水调相，都不宜长时间运行。3.1.2.2不同点发电调相和抽水调相两者转向相反，相应地，机组换相刀一个合在发电机方向，一个合在电动机方向。（1）作用不一样发电调相和抽水调相，以单作为调相，调节电网电压和无功而言，作用是一样。不过目前电网几乎不会因为调节电压把蓄能机组作为调相机运行。蓄能机组发电调相一般用于电网紧急情况，作为电网的紧急备用。虽然说，蓄能机组从停机到发电带满负荷只要2~3min，完全满足旋转备用的要求不过从发电调相到发电带满负荷还是要更快一些在电网十分紧急的时候，调度

5、有时会要求蓄能机组运行在发电调相，当电网需要时，以更快发电带满负荷。不过，这种情况很少。蓄能机组抽水调相是天天要碰到的。它是作为机组从停机到抽水转换过种中必须经过的一个中间状态用的。只要有抽水，必定有抽水调相。和发电不一样，机组抽水启动，必须要有外力拖动，在外力拖动过程中，导水叶是关闭的，为减少助力和损耗，转轮室处于空气中，当这样拖到额定转速并网后，就处于抽水调相状态了，这时可以立刻转到抽水状态，也可以停顿一段时间再转抽水，实际运行中，以后者居多。（2）启动过程不一样蓄能机组发电调相，由于转向和发电时一样，可以开启导水叶利用水力冲转水轮发电机，并网后（这时机组处于发电状态了），再关闭导水叶和对

6、转轮室调相压水补气，开启迷宫冷却水和开启蜗壳泄压程序，机组便处于发电调相状态了。蓄能机组抽水调相则要复杂得多。由于机组抽水调相的转向和水力冲转机组的转向相反，所以不能同发电调相一样用水力冲转的方法，而必须用外力拖动。常用方式有利用静止变频器（SFC）拖动和机组背靠背拖动，为此蓄能电站增加了很多启动设备，如启动母线、机组拖动刀与被拖动刀、静止变频器（SFC）等。机组在SFC拖动或背靠背拖动过程中，导水叶是关闭的，为减少阻力和损耗，转轮室在拖动过程中已经压水补气了，所以一旦并网，机组即处在抽水调相状态了，不需要经过抽水状态过渡，与发电调相时要经过发电状态过渡不一样。蓄能机组，发电调相必经发电状态，

7、发电不经发电调相状态；抽水必经抽水调相状态，抽水调相不经抽水状态。日常运行时，经常发电、抽水，所以抽水调相经常出现，而发电调相几乎不出现。（3）运行时保护不一样由于发电调相和抽水调相转向不一样，电压、电流相序不一样，因而有些和相位相序有关的双向配置的保护，发电调相和抽水调相时就不一样，如负序过流保护、相序保护、失磁保护、失步保护，发电调相时，发电方向的保护投入，抽水方向的被闭锁，抽水调相时则相反。