可变速抽水蓄能机组水泵工况功率响应及一次调频特性研究

发布时间：2020-09-24 13:54

　　 随着风电、光伏等可再生能源的大规模并入大电网,对电网的稳定性带来极大影响,抽水蓄能机组在电网中的调峰调频就显得尤为重要。常规抽水蓄能机组的运行模式一般都为负荷高峰发电,负荷低谷抽水,而机组在水泵工况运行时,只能整台开停机,机组的输入功率不能实现连续变化,无法根据电网需求对机组的输入功率进行连续调节。可变速抽水蓄能机组可根据电网频率变化通过改变转速实现机组输入功率的变化,进而对电网频率调节,可增加电网的调频资源。因此本文针对可逆式可变速抽水蓄能机组水泵工况运行特性展开研究,主要完成以下几方面工作:(1)模型建立。采用交流励磁电机作为抽水蓄能机组的发电/电动机实现抽水蓄能机组在水泵运行工况下的变速运行。在分析总结引水系统、电液伺服系统、水泵水轮机、交流励磁电机、变流器及其控制方式、功率调节器和频率调节器数学模型的基础上,建立了可变速抽水蓄能机组水泵工况的数学模型。(2)水泵工况下机组功率响应的研究。通过励磁系统调节机组转速,使得水泵输入功率在负荷允许变化范围内连续调节,并通过在功率命令给定端输入阶跃扰动进行仿真试验,对水泵工况功率响应进行研究。由于电网运行相关准则中未对水泵机组功率响应指标进行规定,因此本文参考其它并网机组AGC运行指标规定对仿真结果进行分析,结果表明可变速抽水蓄能机组水泵工况功率响应的调节速度远比规定要求的快,响应时间和稳态误差也远比规定要求的小。(3)对水泵工况下参与一次调频能力的研究°本文采用带PI环节的频率响应控制方式,并通过在频率给定端输入频率突增和突减的阶跃扰动进行开环特性仿真试验,对水泵工况一次调频特性进行研究。山于相关准则中未对水泵机组一镒调频指标进行规定，因此本文参考水轮发电机组一次调频指标规定对仿真结果进行分析,结果表明可变速抽水蓄能机组在水泵工况不仅能够参与一次调频，而且一次调频的各项指标均优于水轮发电机组的指标要求。
【学位单位】：西安理工大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TV675
【部分图文】：

可变速抽水蓄能机组水泵工况建模2 可变速抽水蓄能机组水泵工况建模2.1 引言对基于交流励磁电机的变速可逆式抽水蓄能机组在水泵工况的研究，本章在了解常水蓄能电站机组的水泵工况的运行规律后，对各个模块建立了数学模型，并且对水泵下实现可变速的整体结构进行了分析和建模。首先，建立了引水系统、电液伺服系统逆式水泵水轮机、交流励磁电机、变流器以及其控制、功率调节器和频率调节器的数型，然后设计了采用交流励磁电动机的可变速可逆式抽水蓄能电站水泵水轮机机组在运行工况实现可变速的整体模型。模型具体结构如下图所示：

可变速抽水蓄能机组水泵工况建模H( s)TsQ(s)w 击模型的传递函数为TsQsHsGshw ()()( )数学模型作用是把测量元件输出的机械位移量进行功率器的传递函数是一个积分环节，输出到输入平衡能力[38]。本文在可变速抽水蓄能机组水块图，如下图 2-2 所示。图中，yc为系统输入

伺服系统总体结构方块图，如下图 2-2 所示。图中，yc为系统输入，Y(s)为系统输出。图 2-2 电液伺服系统数学模型框图Fig. 2-2 General block diagram of servo system其传递函数为11()()() ysTsYsGscyy(2-式中：Ty—— 接力器反应时间常数。2.4 水泵水轮机数学模型本文所研究的可变速抽水蓄能机组中的水泵水轮机的模型为线性模型，如下图 2-3 所示。

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本文编号：2825809