抽水蓄能電站設備選型研究

王龍 鄧德智 董海洋

摘要：抽水蓄能電站是通過為電網(wǎng)提供調峰、調頻、填谷、調壓及事故備用服務而發(fā)揮其功能效益的。隨著我國國民經(jīng)濟的發(fā)展，社會的進步對電網(wǎng)供電安全可靠性提出了更高的要求，抽水蓄能電站已經(jīng)成為電網(wǎng)的重要組成部分，發(fā)揮著越來越重要的作用，因此本文對抽水蓄能電站設備選型進行了探討。

關鍵詞：抽水蓄能;電站;設備選型

1抽水蓄能電站特點

1.1既是電網(wǎng)的重要電源，也是電網(wǎng)的重要負荷

抽水蓄能電站在負荷高峰階段發(fā)電，在電網(wǎng)緊急情況下，提供事故備用電源支撐，目前國內抽水蓄能機組單機容量大部分為200一300Mw，單座電站裝機容量在I000MW以上。在低谷時段，抽水運行，單機負荷達到220一33OMW，成為電網(wǎng)的重要荷載。

1.2機組抽水發(fā)電工況可逆，啟停靈活

抽水蓄能機組絕大部分是發(fā)電機、電機、水輪機、水泵綜合體，集抽水發(fā)電功能為一體。因其是利用水的勢能作為能量轉換媒介，較火電、核電能量轉換控制相對簡單，工況可逆，啟動時間短，運行穩(wěn)定性好。

1.3蓄能電站可靠性要求高

電力生產(chǎn)發(fā)電、輸配、使用一體化，而電力負荷是由眾多的單個可變負荷組成，這就對電網(wǎng)運行中電源出力調整提出了高時效要求。抽水蓄能電站機組啟停、工況轉換、負荷調整都必須按照電網(wǎng)調度要求無延時完成，這就對蓄能電站的運行提出了高可靠性要求。

1.4電能轉換效率管理是關鍵

抽水蓄能電站在發(fā)揮其調頻、調峰、填谷、調壓功能的過程中，是通過加工電網(wǎng)的電能實現(xiàn)的。在這一過程中，必定會產(chǎn)生能量損耗。衡量損耗大小指標是電能綜合轉換率，目前一般設計值是75%。綜合效率越高，其安全經(jīng)濟穩(wěn)定運行的功能越強，節(jié)能減排的作用越大。

2機電設備選型管理

2.1機組及輔助設備抽水蓄能機組技術復雜，科技含量高，運行水頭變幅大，發(fā)電、抽水工況可逆，啟停及工況轉換時效性要求高，機組運行效率直接影響蓄能電站能量轉換綜合效率的大小。機組設備選型要重點做好穩(wěn)定性與效率的綜合平衡論證工作，片面追求機組高效率指標，勢必會影響機組穩(wěn)定、安定性;片面追求機組運行穩(wěn)定性指標，勢必會降低機組運行效率。某蓄能機組招標要求的效率指標很高，抽水蓄能電站機電設備選型及安裝調試管理要點多按要求供貨了高效率的轉輪，同時也附帶增加了多個非同步導葉，因而帶來機組在啟動并網(wǎng)過程中及小負荷區(qū)振動、擺度值偏大等嚴重問題，直接影響機組使用壽命。在輔助設備方面，設備安全可靠性指標是關鍵。因蓄能機組啟停頻繁，運行工況多、控制流程復雜，設備的操作次數(shù)多，任何環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題都直接影響機組的啟動成功率、工況轉換成功率。優(yōu)選有蓄能電站使用經(jīng)驗的成熟技術產(chǎn)品是選型管理基本原則。變頻啟動裝置是蓄能機組的重要輔助設備，也是影響機組水泵工況運行的關鍵設備，其由輸人、輸出變壓器及變頻整流系統(tǒng)組成。機組及輔助設備選型設計，一是一定要選用具有運行經(jīng)驗的產(chǎn)品;二是選用干式變作為輸人、輸出變可靠性相對較高，運行維護成本低，某蓄能電站就因為輸人變故障造成SFC裝置不能投運，嚴重影響了機組調試進度;三是要高度重視可控硅整流冷卻系統(tǒng)的可靠性及運行維護成本比選;四是用戶一定要有參與變頻控制系統(tǒng)軟件的開發(fā)權利，共同開發(fā)控制軟件。

2.2主變壓器蓄能電站的主變壓器在發(fā)電機工況運行時是升壓變，在水泵工況運行時，是降壓變。運行工況相對常規(guī)電站不同，其受電方式、設備結構、溫升、空載損耗、負載損耗及冷卻方式等都直接影響變壓器的長周期安全穩(wěn)定經(jīng)濟運行。主變壓器選型設計，一是要優(yōu)選低損耗變壓器;二是要選冷卻效率高、運行可靠性高的冷卻器;三是要做好與相關設備的接口設計，確保相關的磁、電隔離措施到位;四是主變要有超強的抗沖擊能力，以使主變能滿足高壓沖擊受電運行常方式特殊要求;五是要重視溫度、油位等非電量元器件品質;六是要重視主變接地裝置的熱、動穩(wěn)定問題。

2.3高壓、低壓配電裝置抽水蓄能電站廠房一般布置在地下，通風排煙、抽排水、照明等設備運行直接關系到廠房的安全，加上蓄能機組輔助設備多，高低壓配電裝置的安全穩(wěn)定運行直接影響機組的安全穩(wěn)定運行及廠房的安全。蓄能機組啟停次數(shù)多，各種輔助設備啟停頻繁，對高低壓配電裝置提出了高可靠性要求。高壓、低壓配電裝置選型設計除需滿足短路開斷容量、動熱穩(wěn)定要求外，一是應優(yōu)選高可靠性的品牌產(chǎn)品，如發(fā)電機出口開關免維修操作次數(shù)較常規(guī)電站要高;二是低壓配電裝置一定要優(yōu)選開關與母線連接方式可靠易于檢查的設備;三是配電裝置的保護配置一定要有強抗干擾能力。

2.4油、水、氣系統(tǒng)設備蓄能機組轉速高，油、氣、水系統(tǒng)可靠運行直接影響機組的安全及可靠性。除水泵、油泵、空壓機、主閥等主要設備應優(yōu)選具有蓄能電廠使用經(jīng)驗的品牌設備外，要特別重視油氣水系統(tǒng)自動化元器件的選配，如軟啟動裝置、電磁閥、溫度、液位傳感器等。2.5保護及自動化設備機組保護是確保設備出現(xiàn)異常時能及時中斷運行、隔離故障設備減少損失的重要措施。保護設備選型除注重其高可靠性要求外，還應注意保護元器件的互換性及檢查維護方便要求。機組自動化設備是確保機組啟停及工況轉換流程可靠執(zhí)行的基礎。機組啟停及工況轉換不成功，往往是自動化元器件不能正確動作，甚至可能因為自動化元器件誤動造成重大設備損壞事故。選用高可靠性品牌產(chǎn)品，還能適應蓄能電站機組啟停頻繁的運行特點。因為機組啟停頻繁，機組在非穩(wěn)定區(qū)域運行機會多，累計時間長。機組振動會引起廠房建筑振動，保護及自動化元器件必須滿足在廠房有低頻或者高頻振動環(huán)境下可靠運行特殊要求。

結束語：

本文對抽水蓄能電站設備選型進行了探討，從技能、可靠性、轉換效率等角度出發(fā)，對具體設備進行了探討，探討內容用于指導實際，供實際設備選型作為參考。

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