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1、大型抽水蓄能电机电气 10-1_张文雷1003010120随着现代科技进步,能源的需求进一步提升 ,大型水利发电机的建立 ,风力发电 的兴起,抽水蓄能的电机电站也逐步发展. 抽水蓄能电站由于具有工况转换多、运 行方式灵活、反应速度快等优点， 近年来在国内得到了相当规模的发展。抽水蓄能电机的特点（1）抽水蓄能机组由于在电力系统中承担调峰、填谷、调频、调相及紧急事故 备用任务， 起停和工况转换频繁， 一般每天至少要起停 2 次， 白莲河和黑麋 峰抽水蓄能电站设计每天起停 10 次。发电电动机需适应频繁变化的运行条件。（2）抽水蓄能机组在抽水和发电两种工况的转向相反， 发电电动机需按双向 运转设计，
2、 要求其通风冷却系统和轴承结构都应能适应双向旋转。（3）在抽水工况下， 发电电动机作为同步电动机运行时， 为使起动电流不至 过大， 减少对电网的扰动， 必须有专门的起动措施。（4）抽水蓄能机组转速高， 发电电动机尺寸小，磁极对数少， 每极容量大， 通风冷却比常规水轮发电机难度大.由于风能的不可控性于难并网的缺点 ,通常一些风力发电常常与抽水蓄能的 电机相联系使用 ,当风能充足的时候将水以势能的形式储存 ,当风能缺乏时,释放 水的势能,完成类似于水利发电的功能,虽然抽水蓄能的电机与水轮电机原理相同, 但是抽水蓄能电机较为复杂,结构繁琐,容量不似大型水轮电机那样大 ,修建的地 点也没有太高要求.从
3、促进风电开发的目标看 , 有必要对现行抽水蓄能电站建设投资和经营管理 制度进行梳理和完善。 一,是以有利于促进风电开发为标准,选择与风电配套的抽水蓄能电站投资主体构 成模式。 二,是抽水蓄能电站建设作为与风电开发配套调峰的重要环节,应纳入补贴政策范 围.与风电配套的调峰抽水蓄能电站, 在规划设计上, 首先要从更好满足风电开发 要求出发,实施对抽水蓄能电站容量建设规划的滚动调整;同时要认识自然环境条 件对抽水蓄能电站建设的制约,考虑对电站运行进行节水设计;还应围绕我国大风 电基地开发要求做好抽水蓄能电站站址储备和促进抽水蓄能电站技术研发创新.我国的风力发电大部分都集中在中西部 ,内蒙古,新疆,西
4、藏等地,虽然风能丰富 但是水资源匮乏,并且蒸发的水量大,所以在地点上制约的风力与抽水蓄能电机的 配合发展.所以在地点的选择上,水利资源也是必不可少的因素之一 . 抽水蓄能电 站与风电配套进行调峰运行,既要考虑风电特点,也要兼顾抽水蓄能电站运行特性。 这种配套运行方式是在电网系统内进行的 , 因此,还要加入对具体电网内电源结 构、负荷过程、电网输电能力、联网范围等因素的影响,运行方式较为复 杂。考虑我国几个规划中的大型风电基地将陆续建成, 风电的合理消纳方式是影 响风电开发效益的重要环节 ,具有紧迫性, 因此,有必要在现阶段着手开展此项研 究工作。搞好抽水蓄能电站与风电配套的调峰运行 ,应从分析
5、风电特性出发作好 基础风速测量和数据收集工作,发挥和组织多个研究单位的专业力量 , 开展合作 研究, 同时,要与实际应用紧密结合,在不断总结经验中提高调度运行水平.在地点上的选择是抽水蓄能电机的发展重要因素 ,而与风力发电机相配合的抽 水蓄能电机的选择与设计也是值得思考与研究的.目前, 关于风电一抽水蓄能系统的联合运行方案及其计算分析模型的研究, 我 国尚处在起步阶段, 欧洲学者率先作了较多的探索研究。文献川给出了风电一抽 水蓄能系统的 6 种不同运行方案以及各子系统的运行模型及经济评价模型 , 这 些模型考虑了风电直接输人电网可能带来的潜在风险 , 采取将超过最大允许比 重的风电由抽水蓄能电
6、站存蓄起来 , 而在负荷高峰时优先使用抽水蓄能电站发 电, 剩余峰荷由常规发电厂满足 ,建立了可再生能源系统优化经济选择的运算法 则及相关模拟计算公式 , 求出了使可再生能源最大化开发时的抽水蓄能电站合 理装机容量以及单位电能供应的最小成本。刃针对岛屿的特点对风电一抽水蓄能 系统进行了详细设计, 提出了岛屿风电等可再生能源开发的一种良好对策。上研 究结果表明 , 风电一抽水蓄能联合运行系统的优化设计和建设对最大化开发利 用风能资源具有重要意义。当风电场与抽水蓄能机组组成 HPS 联合运行后，因抽水蓄能机组能迅速在发 电、抽水、发电调相等运行工况之间转换，故风电场实时出力过大或欠缺时，抽 水蓄能
7、电站能够做出相应调节，以避免 HPS 实际出力违背发电计划而带来的损失 但由于 HPS 中抽水蓄能电站的装机容量和调节库容有限，为避免 HPS 实际出力 违背发电计划并提高 HPS 的经济效益，需考虑风电功率预测及电价波动中的不 确定因素，并对未来各时段的电量报价及发电计划做出合理决策.在日前电力市场竞价过程中，这里仅考虑 HPS 的最优发电计划制定策略问题， 忽略电量报价对发电计划的影响，电量报价按照市场边际电价确定且不考虑竞价 失败问题，即 HPS 申报的发电计划均竞价成功。由于发电计划是在交易实际开 始前确定并上报，而当发电计划确定后，在交易开始后各调度时段 HPS 可能因 当前风电场实
8、际可用功率与预测结果偏差较大，而利用抽水蓄能电站做出一定补 偿调节，故将上述问题转化为两阶段问题,调度时段开始前的 HPS 发电计划确定; 调度时段开始后 HPS 根据发电计划进行相应运行方式调整，以追求效益最大 化.HPS 的发电计划制定及运行方式调整流程如下。1) 输入原始数据;2) 根据风电功率预测及实测历史数据，生成不同功率等级及不同时间尺度的历 史误差集合，通过将偏差波动范围离散化得到各集合对应 PDF;3) 根据风电预测功率等级及时间尺度，选择未来各调度时段对应预测偏差 PDF;4) 蒙特卡罗抽样生成风电场出力场景;5) 根据 2 2 节电价模型及历史电价数据，通过蒙特卡罗抽样生成
9、电价场景;6）利用 2 3 节方法对风电场出力及电价场景 进行场景缩减;7）由缩减后风电场出力及电价场景生成综合场景;8）根据3. 1节模型通过改进粒子群算法求解HPS未来调度时段最优发电计划；9）在发电计划基础上，在各实际调度时段到来时根据 3 2 节方法对 HPS 的运 行方式做出调整。抽水蓄能的启动方式有以下几种.1 绕线转子式感应电动机起动 用一台专用的小容量绕线转子式感应电动机装在主电机的顶上 , 与主机同轴来 起动主机。该起动用的感应电动机容量一般为主机的 6% 一 8 % , 它比主机少一 对或几对磁极, 它相应的同步转速比主机高一些, 它的转子回路中要接入用于调 节转速的液体可
10、变电阻及其循环冷却系统 , 它的电源引自主机机端电压母线（通 常经电抗器） 、或引自主变的第三绕组、或引自厂用电系统.2 同步起动同步起动又叫背靠背起动, 用本电站（或相邻电站）的一台水轮发电机组作同步电 机运行, 被起动的机组作为同步电动机.3 半同步起动 半同步起动又称为异步一同步起动或低频起动或降频起动。抽水蓄能电站中, 台 机组作为同步发电机, 被起动的机组作为同步电动机。4 静止变频器起动 变频起动是利用可控硅变频器产生频率可变的交流电源对同步电动机进行起动 , 这种方法与用另一台发电机实现的同步起动方法相似5 异步起动 异步起动是同步电动机的励磁绕组在被短接的情况下（既无励磁） ,
11、 直接将电动机 并入电网； 利用转子磁极内的阻尼绕组所产生的异步力矩使机组起动并加速, 在 接近同步转速时再加上励磁拉入同步。显然, 在这种起动方式的起动过程中, 在 电动机转速较低时假若发生定子短路故障, 由于电动机无励磁, 所以短路电流完 全来自电力系统, 短路电流的频率为正常值, 不存在低频区。按异步起动时施加 电压方式的不同, 可分为全电压异步起动、降压异步起动和部分绕组异步起动三 种。综上所述, 执行力的提升与多个要素有关 , 是一个系统工程, 要构建企业的执 行力体系, 必须分层次推进、逐步实施才能见实效, 要抓住电网企业执行力建设 推进的几项重点工作: 其一是找到企业存在的理由,
12、 找到企业与服务客户的对接 点； 其二是在组织层面构建和谐的执行规则 ； 其三是在部门层面营造执行氛围 ； 其四是企业执行力建设的终极目标, 塑造执行文化, 让执行成为所有员工的自觉 行为。结语执行力是形成企业核心竞争力的关键 , 国家电网公司已经制定了企业的战略目 标。国家电网“努力超越、追求卓越”的企业精神是电网企业各层面执行力建设 的航标, 管理和谐与员工快乐是每位管理者追求的管理愿景。只要持之以恒, 就 一定能在企业执行力建设中产生积极的效应。参考文献我国抽水蓄能电站发展现状与前景分析风电一抽水蓄能联合运行系统研究抽水蓄能电站机组保护设计的几点思考电力市场下风电抽水蓄能混合系统的运行优化我国抽水蓄能电站建设经营现状分析
