特别策划——抽水蓄能的系统经济性

• 坚持系统谋划 抓住关键环节 推进抽水蓄能行业经济高效发展

  郭炬;

  加快建设新型能源体系和构建新型电力系统，大力推动新能源高质量发展，高度依赖系统调节能力建设。抽水蓄能是当前技术最成熟、经济性最优、最具大规模开发条件的绿色灵活调节电源。抽水蓄能行业经济高效发展，有助于落实新型电力系统经济高效发展要求。结合抽水蓄能行业经济高效发展面临的新形势，本文从全方位统筹系统规划、全寿命周期成本管控和全行业协同合作共享等不同角度，详细阐述推进抽水蓄能行业经济高效发展的具体措施，提出项目经济高效量化评价体系，为提升行业整体经济高效发展水平提供参考。

  2024年03期 v.10;No.55 1-5页 [查看摘要][在线阅读][下载 1833K]
  

• 当前抽水蓄能电站运营经济性分析概要

  张永先;赵源;周建平;

  抽水蓄能的规模化储能和灵活调节功能对促进新能源高比例消纳和电网运行稳定起到关键支撑作用。基于市场化改革方向，研究抽水蓄能功能定位和电价形成机制，促进出台相关政策机制，有利于保障抽水蓄能电站财务生存能力和市场竞争力，促进产业健康发展。本文结合近3年相关调查资料，从投资、建设和运营三方面，深入分析了抽水蓄能电站主要商业模式、规划选址与设计、建管模式和要点、运维管理及运营效益情况，提出了投建营相关工作意见建议，可供开发企业和业内人士参考借鉴。

  2024年03期 v.10;No.55 6-10+15页 [查看摘要][在线阅读][下载 1645K]
  

• 抽水蓄能电站与新型储能技术经济性比较

  郑静;苗楚婷;秦潇;

  “双碳”目标提出后，能源领域迎来了新的发展契机，“十四五”期间抽水蓄能和新型储能均获得了快速发展。在新型电力系统中储能电源占据重要位置，不同电源品种的市场空间与其经济性相关，基本由经济性决定了发展规模。本文为对比研究抽水蓄能和电化学储能的经济性，采用平准化度电成本来进行比较分析。抽水蓄能可以较全面满足电力系统安全运行的要求；电化学储能是电力电子设备，无法提供转动惯量，系统调用时需要和其他电源组合使用，灵活性较差。本文分析了两者技术经济性的差异，并转换为计算参数的差异，抽水蓄能平准化度电成本0.207元/kWh，电化学储能平准化度电成本0.563元/kWh，是抽水蓄能的2.7倍。当电化学储能投资降低、充放电次数增加等情景下，其平准化度电成本依旧数倍于抽水蓄能，说明抽水蓄能技术经济性全面优越于电化学储能。

  2024年03期 v.10;No.55 11-15页 [查看摘要][在线阅读][下载 1663K]
  

• 雅砻江流域水风光一体化示范基地抽水蓄能电站建设中关键技术与研究

  王继敏;严登权;赵丹;

  在“双碳”战略发展目标驱动下，抽水蓄能电站开发进程加快。本文介绍了雅砻江流域水风光一体化示范基地抽水蓄能电站概况，开发建设过程中的高岩坎拆除、宽变幅水泵水轮机、下水库抽水可靠性、水-风-光-蓄多能互补一体化运行调度、高寒高海拔下电气设备绝缘电晕、水库防渗、高寒高海拔地区TBM及电动施工设备等关键技术的研究与应用情况，为高寒高海拔地区抽水蓄能电站的关键技术问题提供参考。

  2024年03期 v.10;No.55 16-20+27页 [查看摘要][在线阅读][下载 2530K]
  

• 新型电力系统下华东电网抽水蓄能电站效益分析

  吴关叶;刘展志;徐玲君;

  在推动可持续发展与实现“碳达峰、碳中和”目标的战略背景下，构建新型电力系统是一项重要举措。抽水蓄能作为新型电力系统的核心组成元素，其在促进清洁能源的高效消纳、发挥系统容量替代、节煤减排以及其他动态效益等方面发挥不可或缺的作用。随着区外来电和区内不可调节电源占比的增加，华东电网对抽水蓄能的需求规模进一步加大，抽水蓄能电站的运行方式与作用效益也发生了变化。本文通过构建电力系统生产运行模拟模型，考虑华东电网各省市电网结构相似性，以安徽电网为算例，采用典型约束和最优目标函数法开展电力电量平衡分析。计算表明，在火电装机规模较大、一次能源缺乏的电网中，建设合理规模抽水蓄能电站在促进新能源消纳、提供容量和节煤减排方面均有较大作用。

  2024年03期 v.10;No.55 21-27页 [查看摘要][在线阅读][下载 2723K]
  

特别策划——抽水蓄能电站运行与维护

• 抽水蓄能电站回水排气管道能量特性及流动特性研究

  林靖涛;于洋;杨春霞;饶天华;闫飞宇;

  当抽水蓄能电站在调相工况结束时，对转轮室中的高压气体进行排气的过程中经常会出现机械振动造成损坏厂房设备的情况。以仙居抽水蓄能电站回水排气系统模型为基础，借助流体计算软件Ansys Fluent，以抽水蓄能电站回水排气系统总管的直径为单一变量，对排气系统的流场特点和管道内流场能量特性、流动特性进行研究，揭示排气总管在不同直径时气体运动特点的变化，并分析流场各处截面的气体运动特征参数，得出气体沿管道的能量变化特征。结果表明：随着直径的增加，气体运动损耗的能量逐渐增加；排气流量并不是随着管道直径的增大而一直增大，当总管直径增加到一定值后，管道流量不会出现明显变化。

  2024年03期 v.10;No.55 28-35页 [查看摘要][在线阅读][下载 2634K]
  

• 抽水蓄能电站现场标准化作业移动应用矩阵技术研究

  徐利君;郑凯;刘泽;杨雄;张送校;黄颖;李桂林;

  随着数字化电站建设的稳步推进及抽水蓄能电站现场作业标准化要求的提高，现有的生产管理系统已不能完全满足功能多样化、管控精益化的现代生产管理模式的应用需求。使用移动互联网、云平台、图像边缘采集等技术，搭建一个界面友好、操作方便、功能强大的平台，实现移动终端功能自演化，终端应用数据融通，将实现电站现场作业程序和作业人员行为的实时可视和有效管控，保障现场工作全过程管理规范化、标准化和精细化，使现场管理由“事后分析”的被动管理模式向“事前管理”和“过程控制”为中心的主动管理模式的转变。

  2024年03期 v.10;No.55 36-40+64页 [查看摘要][在线阅读][下载 2101K]
  

• 基于熵权法的旋转机械故障诊断研究

  彭绪意;刘泽;吴中华;聂赛;章志平;姚婵;冯陈;张玉全;

  在大数据背景下，基于机器学习的旋转机械故障诊断研究发展迅速。对于非线性非平稳的振动信号，提出了基于熵权法优化PSO-SVM故障诊断模型，强化特征提取能力。本文数据来自CWRU数据集和抽水蓄能电站实测数据，首先，分别对每个数据集的四种故障滑动采样、平滑降噪等预处理，其次，对故障样本VMD分解，利用样本熵、能量熵、模糊熵、功率谱熵构建特征向量，采用熵权法选取权值最大的特征向量作为EWM-PSO-SVM模型输入，得到诊断结果，同时与其他方法进行对比证实方法有效性与准确性。

  2024年03期 v.10;No.55 41-48页 [查看摘要][在线阅读][下载 2477K]
  

• 基于组合赋权云模型的抽蓄机组发电机转动部分状态评估

  周霖轩;秦程;章志平;卢俊琦;吴中华;张送校;汤络翔;冯陈;张玉全;郑源;

  为了有效利用抽水蓄能机组监控中长期低频数据对发电机转动部分进行整体评价，同时克服专家评价过程中存在的模糊性和随机性的问题，提出了一种基于组合赋权云模型的抽蓄机组发电机转动部分状态评估方法。首先，通过层次分析法构建发电机转动部分状态评估指标体系并且结合熵权法计算底层和中间层指标权重。其次，通过计算云模型参数生成评价云，与基础评价云进行比较，得到发电机转动部分整体评价云模型。结果表明：本文提出的状态评估方法可以有效反映底层指标的劣化趋势，并且简单直观地对发电机转动部分整体状态进行评估，为推进抽水蓄能机组从计划检修向状态检修提供了参考。

  2024年03期 v.10;No.55 49-55页 [查看摘要][在线阅读][下载 5227K]
  

• 高水头可逆式水轮机空载工况流动稳定性分析

  章志平;魏丽丽;张送校;卢俊琦;任慎明;张玉全;郑源;

  当水泵水轮机处于空载工况下转动时，其运行状态直接关乎机组的并网性能及安全稳定性。为探究抽水蓄能机组在特殊工况下运行稳定性问题，以国内某高水头可逆式水轮发电机组为研究对象，对三种不同开度下的水泵水轮机空载工况进行数值模拟计算，结合机组内部流场状态和压力脉动传播规律，研究分析影响机组稳定性的特殊流动现象。在与特性曲线对照验证的基础上，计算结果表明：空载工况下导叶开度从小至大变化过程中，转轮内部涡旋分布由叶片吸力面向压力面逐渐发展；由于流动对称性条件被破坏，大开度条件下的旋转失速现象更为明显，并与动静干涉共同作用后导致转轮内部压力脉动振幅在接近进口的下游流道处达到最大。因此，需避免机组长期在较大开度的空载工况下运行，并在维护检修过程中注意靠近转轮叶片进口下游侧的结构应力分布。

  2024年03期 v.10;No.55 56-64页 [查看摘要][在线阅读][下载 3392K]
  

• 水轮发电机组镜板研磨装置的优化改进

  何强锋;赵智杰;王少龙;陶建旭;蔡鑫;徐宁;

  镜板是水轮发电机组推力轴承的心脏部件，它的质量直接关系着水轮发电机组的安全运行，理想光滑的镜板与推力瓦配合是机组安全稳定运行的关键因素。在发电机组的A级检修过程中，使用镜板研磨装置对镜板面实施研磨和抛光处理，以使粗糙度、光洁度、表面硬度和波浪度达到相关技术要求，但相关研磨装置已使用近十年，在检修现场已暴露出一些不足，不能完全贴合使用需求。通过对现有镜板研磨装置各类问题分析，提出相应优化措施，成功设计并制作了一套高效、精准、安全的研磨装置。

  2024年03期 v.10;No.55 65-68+73页 [查看摘要][在线阅读][下载 2254K]
  

特别策划——抽水蓄能电站重要螺栓安全质量控制技术研究

• 抽水蓄能电站在役高强螺栓质量安全检测技术研究

  程胜金;李东风;高志萌;伍卫平;倪国胜;

  对抽水蓄能电站机组在役高强螺栓质量安全检测技术进行了研究，提出了对螺栓内部质量超声波相控阵检测和超声波法检测螺栓轴向应力相结合的技术方法。采用相控阵检测螺栓内部质量能够精确地发现螺栓对比试样中的四个人工刻槽缺陷，采用超声波法检测螺栓轴向应力，检测精度误差在±2%以内，具有很高的检测精度。通过试验和数据分析结果表明，该检测方法能够快速地实现对水工金属结构在役高强螺栓的质量检测排除安全隐患，具有很高的工程应用价值。

  2024年03期 v.10;No.55 69-73页 [查看摘要][在线阅读][下载 2284K]
  

• 混流式机组顶盖座环把合螺栓失效分析

  李文波;胡钰婧;赵倬;黄蓉;莫剑;王辉斌;沈丁杰;赵强;张军;邹谨成;

  混流式水轮发电机组顶盖座环把合螺栓是紧固座环和顶盖的重要部件。本文通过对顶盖座环把合螺栓的制造质量、安装质量进行检测与分析，阐明了某混流式水电厂水轮发电机组顶盖座环把合螺栓断裂故障的原因：①螺栓质量不合格，螺栓本体结构形式设计不合理，螺栓显微组织中存在网状铁素体，力学性能不合格；②螺栓安装预紧力不足，顶盖座环把合螺栓安装伸长值低于设计要求，导致螺栓在机组运行中可能松动；③机组振动超标严重，在螺栓服役过程外加载荷造成螺栓松动。

  2024年03期 v.10;No.55 74-80页 [查看摘要][在线阅读][下载 2935K]
  

• 水轮机顶盖螺栓疲劳裂纹的超声监测技术

  严晓东;

  水轮机顶盖螺栓是水轮机的重要部件，其可靠性对水电站运行安全至关重要。超声检测被广泛应用于螺栓疲劳裂纹的检查。但常规的计划检修无法杜绝螺栓的疲劳破坏，为了有效监测运行状态下的顶盖螺栓裂纹和损伤情况，本文提出了一种螺栓状态检修方案，通过螺栓超声监测传感器的开发及对反射信号的数字处理与分析，实现了水轮机顶盖螺栓疲劳裂纹的原位监测，为水电站的长期运行提供了安全保障。

  2024年03期 v.10;No.55 81-84+91页 [查看摘要][在线阅读][下载 2301K]
  

• 抽水蓄能电站螺栓应力监测方法

  赵强;徐亚鹏;郭鹏;曹佳丽;王佳彬;崔泰然;

  螺栓承受轴向载荷时，伸长量和应力变化规律遵循广义胡克定律。现有的监测方法都是通过伸长量的变化监测螺栓的应力水平，进而评价螺栓的安全状况。随着微变形测试方法的发展，利用声学、光学、电学等监测手段均广泛应用于抽水蓄能电站螺栓的应力水平监测。本文简述了目前应用最为广泛的几种监测应力方法的原理和应用特点。

  2024年03期 v.10;No.55 85-91页 [查看摘要][在线阅读][下载 2535K]
  

• 抽水蓄能电站顶盖螺栓应力分析

  徐亚鹏;赵强;王佳彬;陆小康;顾文彬;

  抽水蓄能机组工况变化复杂，顶盖在运行过程中受到复杂的水推力作用，会使顶盖螺栓的应力发生变化，特别是在机组甩负荷过程中，螺栓的受力特性直接关系到机组的运行安全，因此，有必要全面了解顶盖螺栓在典型工况下的应力水平。本文利用电阻应变测量法，在抽水蓄能电站顶盖螺栓的中间截面布置应力测点，测试螺栓在预紧状态、甩50%负荷、甩100%负荷工况下的应力。结果表明，顶盖圆周方向上的螺栓受力不均匀，螺栓在安装后预紧存在损失的现象；机组甩负荷过程中，螺栓受到一定的弯曲载荷，在顶盖合缝面处的螺栓的应力幅值最高。

  2024年03期 v.10;No.55 92-96页 [查看摘要][在线阅读][下载 2456K]
  

• 抽水蓄能电站甩负荷工况顶盖座环连接螺栓强度计算方法探讨

  莫亚波;周祥;张新;李成军;胡坤;陈顺义;汪德楼;

  抽水蓄能电站机组启动频繁、运行工况复杂，国内外出现过多次顶盖座环连接螺栓断裂失效，发生水淹厂房的事故，影响了人员和财产安全。甩负荷工况为顶盖螺栓计算中的控制性工况之一，该工况下顶盖荷载的准确计算直接关系到螺栓强度计算的结果。本文通过某抽水蓄能电站顶盖和座环连接螺栓强度复核计算的实例，对计算方法等进行了探讨，提出了以现场实测数据为基础，进行CFD(计算流体力学)计算，并进行相应修正的方法。该方法兼顾了计算的时长和准确性，具备一定的工程实用性，可供行业参考。

  2024年03期 v.10;No.55 97-101页 [查看摘要][在线阅读][下载 2452K]
  

主机及其辅助设备

• 某梯级电站巨型水轮发电机总体设计研究

  盖斐;邓斌;张斯翔;曾玉好;杨年浩;戴志威;

  某梯级电站所处河流段水力资源丰富、落差巨大，地质结构复杂，土建成本高。该梯级电站天然属性决定了电站装机必然是高转速、大容量水轮发电机型。水轮发电机总体设计方案和单机容量、转速、电压相关，也受制于机组飞逸转速、水轮机轴向推力、径向不平衡力。总结某梯级电站水轮发电机电磁、通风、绝缘、轴承、刚强度、机组轴系稳定等各方面研究成果，并针对某梯级电站具体特点，对各电站水轮发电机总体设计方案进行论证，找出影响设计方案可行的关键因素，为电站总体规划设计提供支持。

  2024年03期 v.10;No.55 102-112+120页 [查看摘要][在线阅读][下载 4755K]
  

• 低水头宽变幅抽水蓄能机组水泵水轮机泵工况优化研究

  郑阳;王鑫;孟龙;薛鹏;张驰也;田娅娟;

  本文针对国内某低水头抽水蓄能电站宽水头变幅特点，基于CFD优化方法对水泵水轮机模型进行水力性能研究。该电站运行水头变幅达到1.565，远超出同水头段定速抽水蓄能电站水头变幅，水力设计难度极大。在相对导叶高度b_0/D_1=0.185基础上对水泵水轮机进行优化设计，通过数值模拟方法对水泵水轮机整体性能进行预估。对比分析设计方案对宽水头变幅的适应性，同时兼顾水泵与水轮机工况的能量匹配关系，最终JFP20水泵水轮机方案达到了项目要求，研究成果可为今后中低水头宽变幅抽水蓄能机组水泵水轮机的参数选择和水力设计提供参考。

  2024年03期 v.10;No.55 113-120页 [查看摘要][在线阅读][下载 3162K]
  

• 抽水蓄能的系统经济性

  陈东平;

  <正>我国抽水蓄能电站建设起步于20世纪60年代，1980年水电进入建设体制改革阶段，从云南鲁布革水电站引入世界银行贷款开始，开启了市场化改革的序幕，广东广州抽水蓄能也是那个年代由计划经济向市场化经济改革的代表作。90年代之后，随着广东广州、北京十三陵、浙江天荒坪等一批大型蓄能电站的建设与投产，抽水蓄能逐渐进入快速发展期，1998年电力实施政企分开的改革，形成了中央电力投资主体（国家电力公司），又推动了一批中央与地方合资的抽水蓄能项目（河北张河湾、山西西龙池、山东泰安等）建设，2002年厂网分开的改革，电力全面市场化运作，进一步推动了电力的发展，我国抽水蓄能电站投产总规模由2002年底的不足580万kW发展到目前的近5000万kW。

  2024年03期 v.10;No.55 2-3页 [查看摘要][在线阅读][下载 1162K]
  

• 抽水蓄能电站运行与维护

  郑源;

  <正>为全面落实党中央、国务院关于“双碳”的有关部署，充分发挥抽水蓄能在能源转型中的基础性作用，有必要对抽水蓄能电站运行稳定性等方面技术问题开展研究。抽水蓄能是目前全球公认的最成熟、最可靠、最清洁、最经济的储能方式，其工作原理是在用电低谷时期将水由下水库抽至上水库，将电能转化为水的势能；在用电高峰期将储藏的水势能转化为电能供给电网满足生产需求。

  2024年03期 v.10;No.55 4-5页 [查看摘要][在线阅读][下载 1148K]
  

• 抽水蓄能电站重要螺栓安全质量控制技术研究

  罗永要;

  <正>随着“双碳”目标的提出，构建以风电、光伏等新能源为主体的新型电力系统势在必行。但是由于风电、光伏的随机性和波动性，对电网的适应性和可靠性提出了更高的要求。抽水蓄能是当前技术最成熟、经济性最优、最具大规模开发条件的电力系统绿色低碳清洁灵活调节电源，加快发展抽水蓄能，是构建新型电力系统的迫切要求。根据国家规划，到2025年，我国抽水蓄能投产总规模达6200万kW以上；到2030年，投产总规模将达1.2亿kW左右。

  2024年03期 v.10;No.55 6页 [查看摘要][在线阅读][下载 1029K]
  

• 国网新源重庆蟠龙抽水蓄能电站上水库

  孙红梅;

  <正>~~

  2024年03期 v.10;No.55 121页 [查看摘要][在线阅读][下载 1290K]
  
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