专家论坛

• 块体失稳风险智能诊断方法在抽水蓄能电站地下厂房工程中的应用

  张家坤;晏凯;

  在工程施工过程中，受技术条件的限制，导致从数据采集处理、分析论证、支护优化的周期较长，难以满足地下厂房施工期安全预警要求。本文提出的块体失稳风险智能诊断方法，利用数据电子化采集和传输技术将地下洞室施工期编录资料实时上传至云端数据中心，通过代码控制自动实现地质结构面更新、地质模型转计算模型、参数赋值更新、开挖过程模拟云计算、块体失稳程度分类以及失稳块体信息前端展示等数值分析全流程，实现无人值守的智能化块体失稳风险识别。该系统利用TC抽水蓄能电站地下厂房中导洞、第Ⅰ层、第Ⅱ层开挖过程中编录的地质数据，对地下厂房施工期围岩稳定性进行了风险预测，实现了从编录数据到完成预测平均耗时2小时以内，极大地提升了地下厂房施工期安全预警的效率。

  2025年02期 v.11;No.60 1-5页 [查看摘要][在线阅读][下载 2393K]
  

特别策划——变速水泵水轮机的控制策略及运行稳定性研究

• 双馈式变速抽水蓄能水泵水轮机寻优策略研究

  邓祥平;王秀玲;胡江艺;程宦;王钊宁;刘志远;

  变转速机组以其较常规机组更宽的调节范围、更灵活的运行工况和更快的机组响应等优点而受到广泛关注。本文通过对双馈式变速抽水蓄能水泵水轮机的水轮机工况和水泵工况进行模型试验分析，探究了变速水泵水轮机的寻优策略。在水轮机部分负荷工况(机组转速调至最低转速运行)时，水轮机运行工况更靠近效率最优区，压力脉动幅值大幅降低；在水轮机接近满负荷运行时，为了兼顾发电机励磁负荷，通过适当调高机组转速，保证水轮机出口无环量，使机组获得更好的能量性能及稳定性能；水泵工况通过优化协联曲线，调节机制活动导叶开度和转速，使水泵运行工况具备足够的驼峰安全余量，扩展变速水泵的入力调节。

  2025年02期 v.11;No.60 6-12+51页 [查看摘要][在线阅读][下载 2516K]
  

• 全功率变速抽水蓄能机组快速有功功率响应能力研究

  张驰也;王鑫;田娅娟;薛鹏;郑阳;孟龙;

  全功率变速抽水蓄能机组具备启动过程简单迅速、功率可以快速调节、响应速度快、有功功率与无功功率彼此独立解耦等特点，在电网异常和故障状态下的兼容运行能力更强。本文针对全功率变速抽水蓄能机组的快速有功功率响应能力进行研究，阐述了该能力的作用和应用场景，分析变速机组快速有功功率响应能力的影响因素，提出应将高效稳定、工况能量匹配和快速有功功率响应等多目标平衡作为水力模型设计的优化原则，使变速机组兼具常规机组的基荷承担能力和储能电池的快速调频能力，为未来抽水蓄能电站的应用和发展提供了新的思路。

  2025年02期 v.11;No.60 13-18页 [查看摘要][在线阅读][下载 2565K]
  

• 变速运行模式对可变速抽水蓄能机组小波动暂态特性的影响分析

  吕悦;孟龙;周凌九;

  随着“双碳”目标的提出，越来越多不稳定的清洁能源参与电网功能，对维持电网稳定提出了更大的挑战。相较于传统的定速抽水蓄能机组，变速机组转速可调带来了额外的灵活性和高效性，同时也增加了机组的控制和调节难度。本文提出了转速严格遵循效率择优和低转速运行两种变速运行模式，采用一维等效电路法，对两种模式下发电工况的功率调节过程进行了仿真模拟，分析了不同变速运行模式对变速机组小波动暂态特性的影响，对变速机组的变速运行模式选择提供了理论参考。

  2025年02期 v.11;No.60 19-25页 [查看摘要][在线阅读][下载 2944K]
  

• 可逆式混流泵部分载荷下减速调节的过渡过程分析

  沈家伟;裴吉;王文杰;

  鉴于以可再生能源在电力供给中的比例激增，通过具有宽高效区的可逆混流泵实现更加灵活的微型抽水蓄能对于稳定供电至关重要。变速运行是调节无导叶可逆式混流泵运行工况最有效的方法。为了揭示变速调节对可逆式混流泵内部流动的影响，我们搭建了一个双向水力试验台，验证了一种CFD数值方案的可靠性，并基于该数值方法模拟了部分负荷下的减速过渡过程。结果表明，在泵工况下水力效率提高了6.9%，在透平工况下提高了14.2%。通过熵产理论评估了减速过程中的能量损失，输入功率损失率在泵工况下降低了7.1%，在透平工况下降低了5.2%。并且对比了减速前后流道中的压力脉动的时域和频域特性，压力脉动的峰峰值和主频振幅降低高达80.4%。

  2025年02期 v.11;No.60 26-33页 [查看摘要][在线阅读][下载 2925K]
  

专栏——基于可靠性为中心维修的水电运维管理

• 基于数据驱动的水电站设备智能RCM维修决策支持系统

  姚侃;吕柏昂;董玉亮;

  以可靠性为中心的维修决策方法可以提升发电企业维修管理水平，提高设备的可靠性和可用率，降低维修费用，而基于数据驱动的水电站设备智能RCM维修决策支持系统则是确保RCM维修决策方法高效实施的支撑平台。从改进的RCM维修决策流程、系统总体设计和应用对数据驱动的水电站设备智能RCM维修决策支持系统进行了阐述。首先，提出了考虑设备状态动态变化的改进的RCM维修决策流程；然后，从系统总体构架、工作流程和数据逻辑三个方面对RCM维修决策支持系统进行了详细的设计；最后，重点针对FMEA分析、故障统计分析、基于RPN综合评估的智能维修决策三个模块，说明了数据驱动的水电站设备智能RCM维修决策支持系统的应用。

  2025年02期 v.11;No.60 34-41页 [查看摘要][在线阅读][下载 2931K]
  

• 混流式水轮发电机组导水机构故障模式模糊风险评价

  廖茂;刘令东;

  导水机构是混流式水轮发电机组中不可或缺的设备，在控制水流流量及水流方向方面起着重要作用，因此，保证导水机构能够长期安全、可靠运行成为水轮发电机组运维的重要环节。本文给出了一种基于模糊理论和层次分析法的故障模式模糊风险评价方法，并将其应用于水轮机导水机构的故障模式风险定量评价，实现了导水机构故障模式的风险排序，为水轮发电机组的安全运行与维修决策提供了依据。

  2025年02期 v.11;No.60 42-45页 [查看摘要][在线阅读][下载 2233K]
  

• 水轮机转动部分维修策略决策研究

  麦先春;杨晶辉;

  新型电力系统的构建对发电设备可靠性和机组运行稳定性提出了更高的要求，发电企业对设备的维修与保养成为重中之重的任务。通过精确、可靠的设备状态监测和维修保养，尽量做到降低成本、简化过程、提高效率，是企业追求的重点。本文提出了改进的以可靠性为中心的维修的维修策略决策方法，并应用于水轮机转动部分。针对某厂水轮机转动部分划分了检修单元，进而进行故障模式及影响分析，通过计算出的风险优先数确定了水轮机转动部分各检修单元的维修策略。实例验证了该方法的可行性和有效性，为其他设备的维修策略决策提供了依据。

  2025年02期 v.11;No.60 46-51页 [查看摘要][在线阅读][下载 2041K]
  

工程施工

• 重庆栗子湾抽水蓄能电站施工测量控制网建立与精度分析

  黎建洲;陈超;万鹏;邹双朝;

  施工测量控制网是抽水蓄能电站施工建设期的唯一测绘基准，抽水蓄能电站因其特殊的地形条件，常规建网方法工作量大，而且成果难以满足精度要求。以重庆栗子湾抽水蓄能电站施工测量控制网建立为例，采用多种方法联合建网，并从选择合适的起算数据、投影面高程和精度分析等方面，说明了该工程的施工控制网建立不仅精度高，而且经济高效。可为类似工程提供一定的借鉴。

  2025年02期 v.11;No.60 52-57页 [查看摘要][在线阅读][下载 2463K]
  

• 基于AHP-LEC法的抽水蓄能工程建设施工危险源辨识及评价——以竖井工程SBM施工为例

  黄仕鑫;刘妍;朱晓莉;曹海滢;许颜贺;

  为正确识别抽水蓄能工程建设中危险源，做好施工安全风险管控工作，需要客观地给出相关施工安全风险评价。作业条件危险性评价法(LEC)常用来确定施工危险源的危险程度，但该方法存在主观性较强和危险因素考虑不充分等不足。为此，从减少评价人员主观性和修正参数两个角度进行LEC法改进。引入专家可信度降低个体主观因素影响，修正LEC参数完善评价指标，最后依据修正后的危险值确定危险源的等级。以抽水蓄能竖井工程为例，对施工过程中的危险源进行辨识，使用改进后的LEC法进行危险源评价。结果表明，改进后的方法降低了主观影响程度，LEC的赋值考虑更为全面，可为抽水蓄能及类似工程施工安全风险评价提供依据与借鉴。

  2025年02期 v.11;No.60 58-64页 [查看摘要][在线阅读][下载 2321K]
  

• 水电站厂房岩壁梁混凝土施工期温度应力研究

  刘力捷;王振红;汪娟;金鑫鑫;

  水电站厂房岩壁梁施工段结构特殊，长度较长，受周围岩体约束明显，又采用泵送混凝土，温升高、弹性模量大，结构和材料特点使得岩壁梁温控防裂难度较大。针对这一问题，以某抽水蓄能电站厂房岩壁梁为例，结合工程实际，采用三维有限元程序，对通水冷却和浇筑温度的影响程度进行分析，优选出合理有效的温控防裂方案，同时研究结构设计长度对混凝土应力的影响。结果表明，降低浇筑温度兼有通水冷却措施能显著降低混凝土内部最高温度，降低内外温差，达到良好的温控防裂效果，结构设计长度不宜超过11.5m。该结论能够指导工程现场，并对类似工程具有一定的参考价值。

  2025年02期 v.11;No.60 65-70页 [查看摘要][在线阅读][下载 2399K]
  

• 抽水蓄能电站小断面TBM施工组织研究

  王震洲;杨柳;张江潮;宋振聪;

  本文介绍了抽水蓄能电站地下厂房排水廊道及自流排水洞采用TBM施工的人力、主要机械设备和主要材料配置，梳理了TBM施工掘进流程，阐述了TBM在小半径曲线段和断层破碎带掘进的施工工艺。

  2025年02期 v.11;No.60 71-73+78页 [查看摘要][在线阅读][下载 1906K]
  

规划与设计

• 汪清抽水蓄能电站大坝分区设计优化及变形分析

  郝利勋;陈全宝;陈楷;

  为助力“双碳”目标的推进和实现，我国拟规划建设一批抽水蓄能电站，其中沥青面板堆石坝具有适应变形能力强、施工速度快、投资省等优势，已成为主要的建设坝型。但由于工程地质条件复杂、施工周期要求高等限制，对面板堆石坝传统设计型式提出了更高的要求。汪清抽水蓄能电站上水库基岩中致密玄武岩与气孔状玄武岩呈互层状分布，力学性状差异明显，剥离开采难度大。为充分利用上水库开挖料，对坝体分区进行了优化设计，即不区分上下游堆石区，直接采用库盆开挖料碾压筑坝，同时在坝体内设置“L”形排水区，并通过坝料试验和有限元分析进行了论证。结果表明：坝料力学指标满足筑坝要求，坝体及沥青混凝土面板应力变形满足设计规范要求；提出的方案降低了取料施工难度，可有效缩短建设周期，节约工程投资，为同类堆石坝工程设计提供了有益参考。

  2025年02期 v.11;No.60 74-78页 [查看摘要][在线阅读][下载 2499K]
  

• 河北易县抽水蓄能电站上水库沥青混凝土面板堆石坝设计与有限元分析

  贺一轩;张振伟;高轩;苏丽莉;樊亚男;

  河北易县抽水蓄能电站上水库为沥青混凝土面板堆石坝，全库采用沥青混凝土面板防渗，坝轴最大坝高87.5m。对上水库坝轴线最大坝高处坝体横剖面建立有限元分析模型，采用Duncan E-B模型及“南水模型”对易县上水库大坝进行有限元分析，分析其在静力和动力荷载下的应力应变。研究结果表明，在静力作用下大坝整体应力和变形在合理范围内。校核地震情况下，大坝动力反应加速度、动位移、永久变形、面板动应变等均比设计地震有所增大，不过各特征值仍在正常范围内，防渗体安全。易县抽水蓄能电站上水库沥青混凝土面板大坝体型、分区设计合理可行。

  2025年02期 v.11;No.60 79-85页 [查看摘要][在线阅读][下载 2696K]
  

主机及其辅助设备

• 抽水蓄能机组状态检修云解耦作业关键技术应用

  朱海峰;张鑫;彭绪意;陈明;姜睿;郑源;

  抽水蓄能电站在电力系统中扮演着至关重要的角色，尤其是在负荷调节和能源存储方面。本文先简述抽水蓄能状态检修概念，再从检修作业技术方面，探索状态检修技术在抽水蓄能电站中的落地方式，使状态检修研究从理论数据分析向现场应用过渡。主要方法为：基于云解耦技术，通过作业指导书的自定义编排和移动终端应用集成，实现状态检修数字化作业全过程管控。以期为抽水蓄能电站的高效、安全稳定运行提供理论和技术支撑。

  2025年02期 v.11;No.60 86-93页 [查看摘要][在线阅读][下载 2065K]
  

• 抽水蓄能机组调相工况功率波动问题分析与处理

  唐拥军;王大强;曹佳丽;肖业祥;

  抽水蓄能机组稳态运行工况有发电、发电调相、抽水与抽水调相四个工况，调相工况运行时，水泵水轮机转轮在空气中旋转，水环阻碍转轮室内空气的外逸，从而减少补气次数和补气量，不过若水环过厚则转轮会与其碰磨，从而有功功率与水导摆度出现波动，增大功率损耗和影响机组稳定性能，甚至转轮出现损伤的风险。本文对某抽水蓄能机组调相工况运行时周期性出现的功率及水导摆度波动问题进行了论述，并提出了有效的解决方法，该方法具有较强的参考价值。

  2025年02期 v.11;No.60 94-96页 [查看摘要][在线阅读][下载 2117K]
  

金属结构

• 水电工程锚杆质量检测探讨

  张敏;周黎明;尤恒;王树武;刘建新;

  在水电建设过程中，锚杆作为水电工程施工洞室及边坡安全稳定的重要保证，已经被大量的普及应用。然而，锚杆施工质量检测过程中的锚杆无损检测和锚杆拉拔试验还存在一些误区和矛盾。本文通过将现行非张拉型锚杆施工验收及检测相关规程规范与现场实施方面进行了多方面讨论，分析了各自误区和矛盾的产生原因及建议解决办法，认为应严格按照规程规范要求开展锚杆质量检测工作，同时参建各方均应相互配合并督促，从而确保工程建设施工质量。同时，也为下一步相关规程规范的修订及现场检测提供参考依据。

  2025年02期 v.11;No.60 97-100页 [查看摘要][在线阅读][下载 1780K]
  

• 抽水蓄能电站旁通阀管路裂纹形成原因分析

  赵强;杜克楠;李海波;胡坤;王亮;

  对检修过程中发现的旁通阀奥氏体不锈钢管路缺陷进行分析，缺陷为集中于法兰母材侧的纵向裂纹。法兰母材、焊缝、管道母材的金相分析表明，焊缝组织为奥氏体+少量铁素体，有利于焊接过程中防止焊接热裂纹，管道母材的组织为典型的奥氏体，晶界清晰，法兰母材发生了比较严重的晶间腐蚀，碳化物在晶界处聚集，在受外力的情况下形成沿晶断裂。焊接返修过程中，采用快速小线能量的工艺参数，严格控制焊接层间温度，返修后的焊接质量检验合格。

  2025年02期 v.11;No.60 101-104页 [查看摘要][在线阅读][下载 2189K]
  

技术经济

• 混合式抽水蓄能电站容量电价成本预测模型及成本优化分析

  吴赛男;陈昊龙;刘兴举;张爽;罗小林;隋欣;

  基于抽水蓄能价格政策文件和全国部分拟投运抽水蓄能电站成本调查数据，构建混合式抽水蓄能电站容量电价成本预测模型，预测贵州典型抽水蓄能电站容量电价成本水平，结合成本影响因素分析对成本进行优化，挖掘容量电价成本下降潜力。研究结果表明：该预测模型测算电价真实反映了电站容量电价成本，随着减少工程总投资和降低运行维护费率，容量电价成本具有下降潜力。本研究可为新投运抽水蓄能电站容量电价成本预测提供科学依据和技术支撑。

  2025年02期 v.11;No.60 105-108页 [查看摘要][在线阅读][下载 2236K]
  

• 抽水蓄能电站节约用地措施建议

  程亚男;刘殿海;赵龙;潘菊芳;

  “十四五”以来，国内抽水蓄能建设蓬勃向前，大量项目快速推进，如何在行业高速发展过程中，落实国家节约集约用地要求，实现行业高质量发展、促进抽水蓄能电站科学合理用地值得深入研究。本文根据抽水蓄能电站用地情况，结合抽水蓄能项目节约用地管控实际，从电站设计、建设管理角度提出永久占地、临时用地以及耕地的节约利用措施建议，以供参考。

  2025年02期 v.11;No.60 109-113页 [查看摘要][在线阅读][下载 2176K]
  

水电厂计算机监控

• 自主可控N510可编程控制器研发与应用

  姜海军;孙延岭;叶宏;吴正义;宋旭峰;李小鹏;

  可编程控制器是抽水蓄能电站计算机监控系统的核心控制器，为解决抽水蓄能电站可编程控制器自主可控问题，文中设计并研发了自主可控N510可编程控制器，并搭建仿真测试平台，全面测试验证功能和性能，最后在安徽响水涧抽水蓄能电站1号机组开展了工程试点应用，运行情况良好，功能和性能能够满足抽水蓄能电站的运行控制和安全监视要求。

  2025年02期 v.11;No.60 114-120页 [查看摘要][在线阅读][下载 2899K]
  

• 筑牢抽水蓄能发展根基 为新型电力系统建设赋能

  李昇;

  <正>近日，国家发展改革委、国家能源局印发了《抽水蓄能电站开发建设管理暂行办法》（以下简称《管理办法》），明确了抽水蓄能规划、实施、建设运行过程中的管理要求，规定了各级能源主管部门、开发建设方以及其他参与方的职责，这是抽水蓄能领域出台的首部系统性、针对性的管理办法，对引导抽水蓄能行业规范化、高质量发展，促进新能源高质量消纳，支撑新型电力系统高质量建设具有重要意义。

  2025年02期 v.11;No.60 2-4页 [查看摘要][在线阅读][下载 576K]
  

• 变速水泵水轮机的控制策略及运行稳定性研究

  孟龙;

  <正>近年来，我国新能源产业的迅速发展对电力系统灵活稳定提出了更高要求。变速抽水蓄能机组运行转速在一定范围内可调，运行灵活，稳定可靠，反应迅速，适用于新型电力系统构建需要。2021年，国家能源局将“300MW级变速抽水蓄能机组成套设备”纳入能源领域首台（套）重大技术装备（项目）名单。2022年，中国科协将“如何研制大型可变速抽水蓄能机组”纳入“十大产业技术问题”。

  2025年02期 v.11;No.60 5-6页 [查看摘要][在线阅读][下载 1147K]
  
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