[發明專利]抽水蓄能發電機組增效方法

在審

• 申請號: 201710021746.4
• 申請日: 2017-01-12
• 公開（公告）號: CN106640482A
• 公開（公告）日: 2017-05-10
• 發明（設計）人: 邵崢
• 申請（專利權）人: 邵崢
• 主分類號: F03B11/00
• 分類號: F03B11/00;F03B3/18;F03B15/04;F03B15/00;F03B13/06
• 代理公司: 暫無信息
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技術領域

電網由多條輸電線路組成，將數座電廠的電通過輸電線提供給用戶，電廠距用戶很遠，電網是個電能輸送和調配機構。中國電廠以燃煤火力發電廠為主，近年開始配備抽水蓄能發電站。

背景技術

近代電網負荷峰谷差越來越大，單靠發電機組發電量的增減解決這一問題越來越不經濟，一日內負荷不均是客觀存在的，發電量必須跟隨滿足，在N～N₁間運行﹙圖1﹚，造成機組必須低于N值發電，距N等值線越遠效率越低。火電機組特點是只有滿額或略低于滿額運行比較經濟，對擔負峰荷的火電機組，按動力效率一般以70％為界，N₁線以上為經濟運行區，以下為非經濟運行區，非經濟運行區應限制運行，負荷曲線低于N₁即火電機組效率低于70％就應配備抽水蓄能發電機組。應運而生的抽水蓄能發電站越來越被電網看重，看重的是它能夠蓄能，開停方便，靈活性可與水輪發電機組相比，可是已到網上的電能經它一蓄一發損失25～30％【注1】，損失的可惜，損失值太大。可是每個供電區域建了一座還想再建第二座，關健是不想忍痛看著火電機組在更低的效率區運行。蓄能機有它的優點又有它的缺點，專利技術人看重的是它的缺點：泵機低效運行區能量損失和泵況運行回流能量損失是兩個損失大項，蓄能機的泵一開機全運行區有回流存在。

抽水蓄能機組是一臺水輪發電機組與一臺電動水泵融為一體的一臺正反交換運行的機組，水泵的驅動電機用電網的電，水輪發電機發出的電又送到電網，對電網電量調余補缺，達到經濟利用電能的目的，兩機工作介質運動方向相反。標準蓄能機為一泵輪代替水輪機轉輪的水輪機，泵輪是經過不斷試驗改進得來的，適用水頭﹙揚程﹚500米左右，結構簡單，一臺主機與一個電機，電機泵機共用，電機具有發電機和電動機兩個功能。機組裝在上水庫與下水庫間，機況進水是壓力水管泵況進水也是壓力水管，上庫進出水口與下庫進出水口均有閘門，唯機組安裝高度比水電站的水輪機低得多，機組在下庫水面以下70～80米，下庫進出水管長度一般為1000多米。泵運行與機運行的不同點是水倒流，把下庫水揚至上庫，電機耗電網的電變電能為水能儲存在上庫，電網負荷高峰時段火電機組滿足不了的電量由蓄能機用蓄水發電補上，挖面積2補面積1，蓄能機與火電機組配合等于將電力系統內所有火電機組可調負荷范圍提高，即將可調范圍由N－N₁值增到大N₂－N₃值﹙圖2﹚。我國已建和目前在建的蓄能電站基本為標準的高水頭蓄能電站，電動機只配備控制定子回路的變速﹙變速器及逆變器﹚系統，用于啟動，達額定轉速裝置退出，正式運行泵機同一轉速，其機況最高效率偏離特性曲線的最高效率并不多﹙圖3﹚，可以說仍在高效區﹙圖4﹚，最高效率點以滿足泵輪為主，泵機最高效率值相差也不大。可是用水力學原理分析泵況運行的水流狀態，可發現明顯的、最大的缺點：1是進水沒有水力的流量控制機構，2是泵輪內各點的水流參數與機況運行不完全對應，下庫進水口閘門是平板檢修門，運行時間全開，大開口的進水，通過泵輪的過流量是通過導葉開度的大小來控制的，這種運行方式導葉只能控制導葉孔口及其下游的揚水流量，泵輪進水流量控制不了，進水斷面過大無控，進水多必然有回流。蓄能機泵況導葉最大開度僅20⁰左右，只夠通過揚水流量，多出的進水同樣受到葉片傳給的壓力，可它遇導葉不會老實的停在原位不動﹙泵輪進口心部有塊真空，后面原理部份細說﹚，而是折轉180⁰自泵輪心部流回，稱回流。