[发明专利]抽水蓄能发电机组增效方法

说明书

技术领域

电网由多条输电线路组成，将数座电厂的电通过输电线提供给用户，电厂距用户很远，电网是个电能输送和调配机构。中国电厂以燃煤火力发电厂为主，近年开始配备抽水蓄能发电站。

背景技术

近代电网负荷峰谷差越来越大，单靠发电机组发电量的增减解决这一问题越来越不经济，一日内负荷不均是客观存在的，发电量必须跟随满足，在N～N₁间运行﹙图1﹚，造成机组必须低于N值发电，距N等值线越远效率越低。火电机组特点是只有满额或略低于满额运行比较经济，对担负峰荷的火电机组，按动力效率一般以70％为界，N₁线以上为经济运行区，以下为非经济运行区，非经济运行区应限制运行，负荷曲线低于N₁即火电机组效率低于70％就应配备抽水蓄能发电机组。应运而生的抽水蓄能发电站越来越被电网看重，看重的是它能够蓄能，开停方便，灵活性可与水轮发电机组相比，可是已到网上的电能经它一蓄一发损失25～30％【注1】，损失的可惜，损失值太大。可是每个供电区域建了一座还想再建第二座，关健是不想忍痛看着火电机组在更低的效率区运行。蓄能机有它的优点又有它的缺点，专利技术人看重的是它的缺点：泵机低效运行区能量损失和泵况运行回流能量损失是两个损失大项，蓄能机的泵一开机全运行区有回流存在。

抽水蓄能机组是一台水轮发电机组与一台电动水泵融为一体的一台正反交换运行的机组，水泵的驱动电机用电网的电，水轮发电机发出的电又送到电网，对电网电量调余补缺，达到经济利用电能的目的，两机工作介质运动方向相反。标准蓄能机为一泵轮代替水轮机转轮的水轮机，泵轮是经过不断试验改进得来的，适用水头﹙扬程﹚500米左右，结构简单，一台主机与一个电机，电机泵机共用，电机具有发电机和电动机两个功能。机组装在上水库与下水库间，机况进水是压力水管泵况进水也是压力水管，上库进出水口与下库进出水口均有闸门，唯机组安装高度比水电站的水轮机低得多，机组在下库水面以下70～80米，下库进出水管长度一般为1000多米。泵运行与机运行的不同点是水倒流，把下库水扬至上库，电机耗电网的电变电能为水能储存在上库，电网负荷高峰时段火电机组满足不了的电量由蓄能机用蓄水发电补上，挖面积2补面积1，蓄能机与火电机组配合等于将电力系统内所有火电机组可调负荷范围提高，即将可调范围由N－N₁值增到大N₂－N₃值﹙图2﹚。我国已建和目前在建的蓄能电站基本为标准的高水头蓄能电站，电动机只配备控制定子回路的变速﹙变速器及逆变器﹚系统，用于启动，达额定转速装置退出，正式运行泵机同一转速，其机况最高效率偏离特性曲线的最高效率并不多﹙图3﹚，可以说仍在高效区﹙图4﹚，最高效率点以满足泵轮为主，泵机最高效率值相差也不大。可是用水力学原理分析泵况运行的水流状态，可发现明显的、最大的缺点：1是进水没有水力的流量控制机构，2是泵轮内各点的水流参数与机况运行不完全对应，下库进水口闸门是平板检修门，运行时间全开，大开口的进水，通过泵轮的过流量是通过导叶开度的大小来控制的，这种运行方式导叶只能控制导叶孔口及其下游的扬水流量，泵轮进水流量控制不了，进水断面过大无控，进水多必然有回流。蓄能机泵况导叶最大开度仅20⁰左右，只够通过扬水流量，多出的进水同样受到叶片传给的压力，可它遇导叶不会老实的停在原位不动﹙泵轮进口心部有块真空，后面原理部份细说﹚，而是折转180⁰自泵轮心部流回，称回流。