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水泵工况下的优化抽水过程

2023-06-23 理论教育版权反馈

【摘要】：,imax；时间步长为Δt；实际运行中可逆式水泵水轮机在水泵工况下的出力为Pptpai。2)功率:根据当前扬程Hp0,查可逆式水泵水轮机的水泵工况运转综合特性曲线,得到抽水所需功率为Pptp0。可逆式水泵水轮机在水泵工况下抽水过程的仿真模块如图3-12所示。由此可绘制抽水蓄能机组在水泵工况下的扬程变化曲线、功率变化曲线。

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图3-11　可逆式水泵水轮机在水轮机工况下发电过程的仿真过程

当风—光—抽蓄复合发电系统的净负荷Ppl＜0时(用符号Ppld表示,即Ppld=-Ppl),即表明风力发电和太阳能发电之和多于负荷,此时,将多余电能转换为水能蓄起来,控制抽水蓄能机组运行在水泵工况进行抽水,抽水蓄能机组水泵工况的输入功率Pptp与复合发电系统的净负荷Ppld(在可逆式水泵水轮机的水泵工况的讨论中只取Ppl的数值,忽略其负号,并将其称为复合发电系统的多余电能)有关。

1.参数设置

水库的特征水位和库容及水力损失同水轮机工况。设抽水过程的参数:上、下水库的水位分别为Vupi和Vdpi,扬程为Hpi,流量为Qpi,水量为Wpi,功率为Pptpi,效率为ηpi,其中,i=0,1,2,…,imax；时间步长为Δt；实际运行中可逆式水泵水轮机在水泵工况下的出力为Pptpai。

2.初始条件和约束条件

初始条件为:上下水库的初始水位分别为Zup0和Zdp0,对应的库容分别为Vup0和Vdp0。

约束条件为:水库水位Zmin≤Zi≤Zmax。

3.抽水过程

分三种情况讨论:

第一种情况,Ppld=Pptp,则可逆式水泵水轮机在水泵工况下运行的功率为Pptp,正好可以将复合发电系统的多余电能全部转换为水能；

第二种情况,Ppld＞Pptp,则可逆式水泵水轮机在水泵工况下运行的功率为Pptp,满足抽水条件之后仍有多余电能(Ppld-Pptp),将此部分多余电能用蓄电池蓄起来；

第三种情况,Ppld＜Pptp,则可逆式水泵水轮机不运行,多余电能Ppld给蓄电池充电蓄能。

抽水具体过程:

(1)t0时刻:

1)扬程:Hp0=Zup0-Zdp0+Δhp0。

2)功率:根据当前扬程Hp0,查可逆式水泵水轮机的水泵工况运转综合特性曲线,得到抽水所需功率为Pptp0。

当Ppld0＞Pptp0时,Pptpa0=Pptp0；

当Ppld0=Pptp0时,Pptpa0=Pptp0；

当Ppld0＜Pptp0时,Pptpa0=0。

3)效率:当Ppld0≥Pptp0时,根据扬程Hp0,查可逆式水泵水轮机的水泵工况特性曲线图2-10,可得效率ηptp0,则ηp0=ηptp0。

4)流量:当Ppld0≥Pptp0时,根据公式Qptp0= pagenumber_ebook=65,pagenumber_book=60 ,求得流量Qptp0,则Qp0=Qptp0。

5)水量:Wp0=Qp0Δt。

(2)1个时间步长Δt后,即t1时刻:

1)水量:上水库水量:Vup1=Vup0-Wp0；下水库水量:Vdp1=Vdp0+Wp0。

2)水位:利用水库水位—库容曲线,根据上下水库的水量,可查到上下水库的水位分别为Zup1和Zdp1。

3)扬程:Hp1=Zup1-Zdp1+Δhp1。

重复t0时刻的过程,可得到t1时刻的功率Pptpa1、效率ηp1、流量Qp1、水量Wp1。

(3)重复上述过程,可得到任意时刻的水头Hpi、流量Qpi、功率Pptpai。

由此可绘制抽水蓄能机组在水泵工况下的扬程变化曲线、功率变化曲线。

(4)仿真模块。可逆式水泵水轮机在水泵工况下抽水过程的仿真模块如图3-12所示。