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水风光打捆送出对水电机组运行效率的影响与机制研究

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水风光打捆送出对水电机组运行效率的影响与机制研究

作者：齐帅长江大学

学位级别：硕士

随着化石能源消费需求的不断增加,伴随的一系列环境问题也日益严峻,而解决这一问题的关键正是大力开发清洁能源,加快绿色低碳发展。风电和光电具有资源丰富、分布广泛、且环保清洁等特点,是主要的、可大规模开发的可再生能源。由于风、... 详细信息

随着化石能源消费需求的不断增加,伴随的一系列环境问题也日益严峻,而解决这一问题的关键正是大力开发清洁能源,加快绿色低碳发展。风电和光电具有资源丰富、分布广泛、且环保清洁等特点,是主要的、可大规模开发的可再生能源。由于风、光电出力具有较强的波动性,其大规模并网给电力系统稳定运行带来较大冲击。水电具有运行灵活、可蓄放水能的优点,且其输电等基建设施已较为完备,水风光打捆方式使得新能源共享水电送出通道并入电网,是目前大规模新能源消纳的主要方式,可为新能源大规模高效、安全并网提供重要保障,有助于提高清洁能源利用效率,加快实现“双碳目标”。本文以乌东德水电站及其附近规划的风、光电场为研究对象,重点探讨了水风光打捆送出模式下不同新能源占比对水电机组效率的影响及其变化规律。首先构建了水风光打捆短期调度模型,以发电耗水量最小为优化目标,分析了打捆送出模式下,风、光电装机占比与水电机组运行效率之间的相互关系,接着讨论了打捆送出对水电机组运行效率影响的成因,最后计算了水风光打捆方式下的电量及效益。主要研究结果如下:(1)分别在枯期与汛期典型日,开展不同新能源占比下的水电机组效率研究。结果显示:在枯期,水电机组的运行效率随着新能源占比的增加而下降;与枯期不同,汛期的水电机组效率先是随着新能源占比的增加而增加,当新能源装机容量增加至一定规模后开始呈现下降趋势。(2)对比汛、枯期各自典型日下机组运行效率的最值差值得知:水电整体负荷较高的典型日,在相同装机条件下,其水电机组效率下降的幅度较其它低负荷典型日的要小,尤其是汛期机组效率日内波动性明显较枯期小。(3)汛、枯期水电机组效率下降的主要原因是水电出力的大幅减小,远离了机组高效运行区;汛期出现机组效率上升的原因是汛期出力接近满发,与新能源打捆可减少部分水电出力,使其运行更接近高效运行区。(4)汛期时,进行水风光打捆更有利于机组在高效率区运行,可大幅提高水风光互补系统的综合发电效益。

关键词：多能互补打捆模式水电机组机组效率乌东德水电站

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大型水电机组励磁功率柜参数设计与设备选型

人民长江 2022年第S2期53卷 173-176页

作者：程波吴高强汪柏彤向家坝水力发电厂四川宜宾644612

随着目前水电站单机容量的飞速增长,大型同步发电机所需的励磁功率也明显上升,使得励磁功率柜设计思路也发生了较大变化,可靠的励磁功率柜对机组和电力系统安全稳定运行至关重要。以向家坝水电站800 MW巨型水轮发电机组励磁系统功率柜为... 详细信息

随着目前水电站单机容量的飞速增长,大型同步发电机所需的励磁功率也明显上升,使得励磁功率柜设计思路也发生了较大变化,可靠的励磁功率柜对机组和电力系统安全稳定运行至关重要。以向家坝水电站800 MW巨型水轮发电机组励磁系统功率柜为例,重点介绍了励磁功率柜可控硅组件、快速熔断器、阳极过压保护装置、散热器、风机等设备的基本参数设计和选型方法。设计时均按功率柜极限工况计算,实际运行中输出励磁电流远小于设计值,因此所选设备均有较大裕度。同时,计算中运用了一些经验公式,导致结果可能存在偏差,实际中应根据具体情况选择设备。

关键词：水电机组励磁功率柜快速熔断器过压保护设备选型向家坝水电站

水电机组明满流尾水系统电路等效建模及超低频振荡仿真分析

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中国电机工程学报 2021年第18期41卷 6224-6234页

作者：郑阳陈启卷张海库闫懂林刘宛莹武汉大学动力与机械学院湖北省武汉市430072

针对某大型水电站实际生产过程中由尾水流道水力因素引起的机组有功功率超低频振荡现象,开展该类电站明满流尾水系统水力动态特性建模仿真和机组超低频振荡抑制方法探索研究。首先,将电路等效理论引入水电站过流部件动态建模中,通过类... 详细信息

针对某大型水电站实际生产过程中由尾水流道水力因素引起的机组有功功率超低频振荡现象,开展该类电站明满流尾水系统水力动态特性建模仿真和机组超低频振荡抑制方法探索研究。首先,将电路等效理论引入水电站过流部件动态建模中,通过类比有压管道电路等效模型,推导无压明渠电路等效模型数学表达式。进而根据水电站尾水流道实际布置形式,构建“一洞两机”明满流尾水系统整体等效电路拓扑。在此基础上,通过尾水系统电路等效模型对电站下游水位较低时机组尾闸室水压周期性振荡现象进行仿真复现,分析电站下游水位和明渠水力损失等因素对机组功率振荡的影响,并讨论通过增加尾水支渠或主渠局部水力损失两种减振方法进行超低频振荡抑制的可行性及优缺点。电站现场尾水改造试验结果表明,该减振方案对机组功率超低频振荡具有明显抑制作用。

关键词：水电机组明满流尾水系统超低频振荡电路等效模型数值仿真

水电机组定负荷的发电流量递推计算方法及应用

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中国电机工程学报 2019年第1期39卷 219-226页

作者：陈森林梁斌李丹苟露水资源与水电工程科学国家重点实验室(武汉大学) 湖北省武汉市430072 贵州省水利水电勘测设计研究院贵州省贵阳市550002

逐时段发电流量计算方法是制约水电站短期优化调度计算效率的主要因素之一,而采用迭代算法存在计算量大、收敛慢、稳定性差及效率低等问题。针对这些问题,提出定负荷条件下相邻时段间水电机组发电流量差的递推计算方法,基本思路是以水... 详细信息

逐时段发电流量计算方法是制约水电站短期优化调度计算效率的主要因素之一,而采用迭代算法存在计算量大、收敛慢、稳定性差及效率低等问题。针对这些问题,提出定负荷条件下相邻时段间水电机组发电流量差的递推计算方法,基本思路是以水库特性曲线、水能公式及水头计算方法为依据,基于2个基本假设推导单机组定负荷条件下相邻时段间水头增量计算公式,建立相邻时段发电流量增量函数方程,论证方程解的存在性,并结合水电站运行实际提出方程解的确定方法。通过实例应用,验证了基本假设的合理性,且表明递推算法具有很高精度。递推算法可克服连续迭代计算的缺陷,为定负荷条件下水电站发电流量和用水量的快速计算方法研究奠定了坚实的基础,并为提高水电站(群)的短期优化调度计算效率提供了一种新的思路和解决途径。

关键词：水电机组定负荷发电流量增量迭代法递推法计算效率应用

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水电机组监测诊断系统实时数据通道构建策略

华中科技大学学报（自然科学版） 2006年第4期34卷 63-66页

作者：陈喜阳吴炜张克危华中科技大学能源与动力工程学院湖北武汉430074 中国长江电力股份有限公司湖北宜昌443002

针对水电机组监测诊断系统中实时数据通道面临着数据量大、实时性能要求高的特点,给出了分布式监测诊断体系逻辑结构,提出了一种实时数据智能存储策略:根据数据用途和保存周期不同,对数据采用分级保存,提高数据传输访问实时性;通过对机... 详细信息

针对水电机组监测诊断系统中实时数据通道面临着数据量大、实时性能要求高的特点,给出了分布式监测诊断体系逻辑结构,提出了一种实时数据智能存储策略:根据数据用途和保存周期不同,对数据采用分级保存,提高数据传输访问实时性;通过对机组运行工况标定和数据入库频度自适应调整的策略,保证每个特征工况合理数据量,用来对机组运行性能进行评价和趋势分析,缓解了数据库容量限制瓶颈问题.

关键词：水电机组分布式监测诊断系统数据通道数据库智能存储策略

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水电机组故障诊断系统中的模糊诊断技术研究

华中科技大学学报（自然科学版） 2006年第1期34卷 81-83页

作者：符向前蒋劲孙慕群匡美珍武汉大学动力与机械学院湖北武汉430072 湖北省水利水电科学研究所湖北武汉430070

介绍了在水电机组故障诊断系统中采用的模糊诊断技术,构造了故障诊断的模糊关系矩阵.此模糊知识已成功地应用于实际水电厂的故障诊断系统中,在故障诊断系统的使用过程中得到进一步的充实和验证.在整个系统的多年运行中,此诊断方法成功... 详细信息

介绍了在水电机组故障诊断系统中采用的模糊诊断技术,构造了故障诊断的模糊关系矩阵.此模糊知识已成功地应用于实际水电厂的故障诊断系统中,在故障诊断系统的使用过程中得到进一步的充实和验证.在整个系统的多年运行中,此诊断方法成功地诊断出如转子不对中、尾水管偏心涡带等机组运行问题,为电厂的维修与管理提供了有价值的依据与参考。应用效果表明,使用模糊诊断方法于水电机组故障诊断中是有效的,模糊关系矩阵也在故障诊断系统的使用过程中得到进一步的充实和验证.

关键词：模糊诊断故障诊断水电机组

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水电机组数字化及其工程应用

电力系统自动化 2008年第23期32卷 76-80页

作者：李朝晖杨贤毕亚雄华中科技大学水电与数字化工程学院湖北省武汉市430074 中国长江三峡工程开发总公司湖北省宜昌市443000

利用现代建模技术、计算机技术和网络技术,将水轮发电机组的技术资料、专家知识、专家经验、运行状态等转化为数字化信息,并且要求这些数字化信息不仅可以供人们采用仿真技术查阅,而且可以被智能化设备识别和使用,为专家系统提供信息化... 详细信息

利用现代建模技术、计算机技术和网络技术,将水轮发电机组的技术资料、专家知识、专家经验、运行状态等转化为数字化信息,并且要求这些数字化信息不仅可以供人们采用仿真技术查阅,而且可以被智能化设备识别和使用,为专家系统提供信息化资源。在此基础上,集成状态分析和诊断功能构成的机组数字化及状态分析与诊断系统在葛洲坝电厂6台机组上得到应用,并建立了葛洲坝枢纽电站和变电站状态监测与诊断广域网络系统,实现了远程监测与诊断。

关键词：水电机组数字化建模仿真监测诊断

基于排列熵重构与长短期记忆神经网络的水电机组振摆趋势预测方法

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水电能源科学 2022年第12期40卷 152-155页

作者：姜伟周建中许颜贺卢俊泽淮阴工学院机械与材料工程学院江苏淮安223003 华中科技大学土木与水利工程学院湖北武汉430074

针对常规水电机组振摆趋势预测问题,设计了一种基于排列熵重构(PER)与长短期记忆(LSTM)神经网络的混合预测模型。先针对复杂非线性振摆信号,利用变分模态分解(VMD)对其进行固有模态分量(IMFs)提取;其次,为降低IMFs复杂度,采用排列熵原... 详细信息

针对常规水电机组振摆趋势预测问题,设计了一种基于排列熵重构(PER)与长短期记忆(LSTM)神经网络的混合预测模型。先针对复杂非线性振摆信号,利用变分模态分解(VMD)对其进行固有模态分量(IMFs)提取;其次,为降低IMFs复杂度,采用排列熵原理对所得IMFs进行重构,获取重构序列分量(RSCs);最后,将RSCs作为LSTM模型的输入,通过训练得到拟合度最优的LSTM,进而实现机组振摆趋势的预测。选用国内某水力发电厂^(#)3机组的摆度监测信号作为试验数据进行对比分析,结果表明相比于已有方法所提方法具有更优的预测性能,预测结果对于推动机组状态检修发展具有重要意义。

关键词：水电机组振摆趋势预测排列熵变分模态分解长短期记忆神经网络

基于线性矩阵不等式的水电机组调节系统滑模容错控制

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中国农村水利水电 2023年第8期 254-258页

作者：胡志平邹屹东陈金保郑阳肖志怀湖北白莲河抽水蓄能有限公司湖北黄冈438600 武汉大学动力与机械学院湖北武汉430072

针对水电机组调节系统中存在的控制不确定性与干扰,提出了基于线性矩阵不等式的状态反馈滑模容错控制策略。首先,建立了水电机组调节系统状态空间模型,并结合该模型对控制律进行设计;然后,利用基于线性矩阵不等式的等效控制原理实现滑... 详细信息

针对水电机组调节系统中存在的控制不确定性与干扰,提出了基于线性矩阵不等式的状态反馈滑模容错控制策略。首先,建立了水电机组调节系统状态空间模型,并结合该模型对控制律进行设计;然后,利用基于线性矩阵不等式的等效控制原理实现滑模容错控制算法设计,提高调节系统的控制性能与可靠性。最后,根据线性矩阵不等式理论和Lyapunov稳定性定理对控制器稳定性进行分析。仿真结果表明,所提滑模容错控制方法对引入控制不确定性与干扰的水电机组调节系统具有良好的适用性。

关键词：水电机组调节系统线性矩阵不等式滑模容错控制