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抽水蓄能发电技术汇总


抽水蓄能电站按上水库有无天然径流汇入分为:
纯抽水蓄能电站—上水库水源仅为由下水Fra bibliotek抽 入的水流;
混合抽水蓄能电站—除抽入水流外还有天然径 流汇入上水库;
调水式抽水蓄能电站—由一河的下水库抽水至 其上水库,然后放水至另一河发电。
抽水蓄能电站的机组,早期是发电机组和抽水机 组分开的四机式机组,继而发展为水泵、水轮机、 发电-电动机组成的三机式机组,进而发展为水泵水 轮机和水轮发电电动机组成的二机式可逆机组。
可逆式蓄能机组
抽水蓄能电站的建站地点力求水头高,发电库容 大、渗漏小,压力输水管道短,距离负荷中心近等。
我们为什么要大力发展抽水蓄能机组?
电力系统日负荷图
每天夜间是负荷的低 谷时段;上午负荷急速上 升;到午后达到顶点;到 晚间又逐渐下降,回到低 谷处,最低点负荷约为最 高点的44%。
此图累计了30多年的 负荷变化资料,电力系统 的总容量增加了10倍以上, 但是每天负荷的相对变化 规律却十分相象。
第七章 抽水蓄能发电技术
第一节 概述 7.1.1 我国电网情况
能源结构是以燃煤为主。现代化的电力系统,需要有相 当规模的水力发电容量来承担电网的负荷调节。
华北、东北、华东电网水电装机容量在17%以下,华北系 统只有4.3%, 华中系统有37.6% ,一些系统峰谷差大大超 过了水电机组容量。
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。
蓄能机组的调节作用
如果只装设调峰热力机组、燃 气轮机或常规水电机组,所需调峰 的总装机容量为Pmax-Pmin。
如果这项调峰任务由抽水蓄能 机组来承担,则容量为 Pmax P' 。
P 线以上为蓄能机组发电部分,P 线以下为 蓄能机组抽水部分。抽水的动力要来自基荷火电, 所以这个系统的基荷容量可以提高到 。P
第二节 水泵水轮机的类型和发展
7.2.1 水泵水轮机的类型
组合式机组-卧式结构
组合式机组的优点是水泵和水轮机可分别按电站抽 水和发电的要求进行专门设计,保证高效率工作。组合 式机组在布置上有卧式和立式两种型式。
卧式机组通常将水泵和水轮机布置在电动发电机的 两端,同轴联接。在水泵和电动发电机之间装有一个联 轴器,机组作抽水运行时联轴器接通,水轮机转轮室内 打入空气,以减少转轮的阻力。作发电运行时,联轴器 断开,水泵即与电机脱离。在联轴器的外围装有一个小 型冲击式水轮机,是专为启动水泵之用,小水轮机将机 组加速到同步转速,电机并网后即行关闭。
组合式机组-立式结构
立式结构适应了水泵和水 轮机两种工况对安装高度的不 同要求,将泵安装在水轮机的 下面,以获取更多的淹没深度。
水泵是双吸式,在泵的上 方也有一个联轴器,因为联轴 器不能传递轴向推力,故在泵 的下面还需装一个推力轴承。 水泵和水轮机都各有进出水管 道,在厂房的上游和下游分别 连接在一起,管道的高压侧均 装有球型阀。
电力系统的日负荷图
电力系统负荷分配
最大的负荷值为Pmax,最小的负 荷值为Pmin,按能量计算的平均负荷 为 P 。现在用负荷率来表征负荷波
动的程度。
最小负荷率 Pmin / Pmax
平均负荷率 P / Pmax
在以热力机组为主的电力系统 中,根据运行经济性的要求,希望 日最小负荷率不小于0.7~0.75,日 平均负荷率不小于0.85~0.9。
1991年河北潘家口混合式抽水蓄能电站投产。1994 年广蓄一期纯蓄能电站投产。
至2005年底,全国(不计台湾)已建抽水蓄能电站 总装机容量达到6122MW,年均增长率高于世界抽水蓄 能电站的年均增长率,装机容量跃进到世界第5位,遍布 全国14个省市。在建的抽水蓄能电站装机约11400MW, 预计至2010年,这些电站都将建成,抽水蓄能电站的总 装机可到17500MW左右。
使用抽水蓄能机组的优点
提高了电力系统基荷发电量的比重, 降低调峰容量的比重;
蓄能机组在调节过程中有发电和抽水 两种运行方式,机组的使用率也比装 设调峰火电机组要高。
蓄能机组调节实例
图为某中型电力系统的预测日负荷图: 这个系统的最大负荷8700MW,最小 负荷6040MW。系统中只有少量的水电, 其余都是火电。 拟修建两个抽水蓄能电站: A电站的容量较大,每天发电一次, 抽水一次。利用后半夜多余的电能来承担 晚间的高峰负荷; B电站的容量小些,每天发电二次, 抽水三次,主要利用白天的多余电能来承 担上午和晚间的尖峰负荷。
预测日负荷图
7.1.3 抽水蓄能电站的发展概况
世界上抽水蓄能电站的建设与运行已有一百多年的历史, 上世纪六十年代后得到迅速发展。
1960年至2000年全世界抽水蓄能电站总装机容量从350万 千瓦发展到11328万千瓦,40年间增加了32倍,平均年增长 9.1%。
世界上抽水蓄能电站发展最快、装机容量最多的是日本, 其次是美国、意大利、德国、法国、西班牙等。
预测日负荷图
经过抽水蓄能电站的调节后, 热力机组所承担的最大负荷减至 7580MW,最小负荷增至6820MW。
峰谷差由原来的2660MW减为 760MW,最小日负荷率由原来的 0.69增至0.90。
如果只装设与蓄能机组同容量 的热力调峰机组,则峰谷差只能减 至1540MW,最小日负荷率只能提 高到0.80。
按1999年统计数据,奥地利达到16%,瑞士达12%,意 大利达11%,日本达10%。日本学者曾使用规划论方法分析 得出,抽水蓄能电站在系统中的合理比例为8%-14%之间。
我国抽水蓄能电站概况
六十年代后期才开始研究抽水蓄能电站的开发, 1968年和1973年先后在中国华北地区建成岗南和密云两 座小型混合式抽水蓄能电站。
7.1.2 抽水蓄能电站 (Pumped Storage Power Station)
抽水蓄能电站利用电力负 荷低谷时的电能抽水至上水库, 在电力负荷高峰期再放水至下 水库发电的水电站。又称蓄能 式水电站。它可将电网负荷低 时的多余电能,转变为电网高 峰时期的高价值电能,还适于 调频、调相,稳定电力系统的 周波和电压,且宜为事故备用, 还可提高系统中火电站和核电 站的效率。
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