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抽水蓄能电站为解决电网高峰、低谷间供需矛盾而产生,是间接储存电能的一种方式。在用电低谷时,抽水蓄能机组使用低谷电力将水从下水库抽至上水库并储存;在用电高峰时,水从上水库流入下水库并发电。虽然在整个运行过程中,部分能量会在转化间流失,但与增建煤电发电设备来满足高峰用电,却在低谷压负荷甚至停机相比,更经济、有效。同时,抽水蓄能电站主要担负电网调峰、填谷、调频、调相及事故备用等动态功能,是电网运行管理的重要工具,是确保电网安全、经济、稳定生产的支柱。我国已经成功地建成和正在建设着一批抽水蓄能电站。
湖北白莲河抽水蓄能电站是湖北省第一个大型抽水蓄能电站,位于湖北省黄冈市白莲河乡境内,地处湖北省用电负荷中心并紧邻主电网架和大型火电群基地的鄂东地区。是2004年国家发展与改革委员会组织的抽水蓄能机组设备打捆国际招标和抽水蓄能机组技术引进的项目之一。电站建成投入运行后,不仅可提高湖北电网负荷中心的热备用能力,还可缓解三峡电站枯水期调峰运行时的电压和频率调节。
本研究的主要工作内容:(1)概述国内外抽水蓄能电站的发展,提出在新的抽水蓄能电站发展趋势下,研究水泵水轮机模型验收试验的目的和意义;(2)提出水泵水轮机模型验收试验应遵循的的基本原理和方法;(3)针对电站和机组的主要参数,结合模型试验台,提出试验台误差、以及模型参数转化为真机参数的换算公式;(4)湖北白莲河抽水蓄能电站在水泵和水轮机两种不同工况下,进行性能模型试验并得出试验结论;(5)结合湖北白莲河抽水蓄能电站水泵水轮机模型试验,研究和探讨水泵水轮机模型试验的重点和难点。
湖北白莲河抽水蓄能电站在技术上具有其特殊性,电站在额定净水头195米,额定转速250rpm时,水轮机工况额定输出功率为306MW,电动工况额定输出功率为325MW,机组单机容量为300MW,水轮机转轮的最大外径和进水阀内径分别为5.285米和3.5米,这在全国乃至全世界的抽水蓄能电站中均不多见。湖北白莲河抽水蓄能电站项目的水轮机模型研究开发和试验共进行9个模型转轮的试验,这也堪称目前全世界水泵水轮机模型试验模型转轮数量之最。该水泵水轮机模型通过验收,将为本次抽水蓄能机组技术转让的受让方——中国哈尔滨电机厂有限责任公司和东方电机厂自行设计和生产同类抽水蓄能机组、进一步实现完全国产化奠定良好的基础。
本研究和实践将为后续的200米水头的抽水蓄能电站的水泵水轮机模型试验提供有效的技术参考。