新型电力系统中水力发电装备的发展趋势 被引量：2

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作者 陶星明 陈太平 《新型电力系统》 2023年第3期231-236,共6页

为了实现“双碳目标”,新型电力系统的建设赋予了水电新的角色、新的任务,既要作为基础电源提供清洁、低碳电能,又要作为调节电源稳定电网负荷、助力风光电能消纳,这对水电机组的灵活性及安全稳定运行提出了更高的要求。由于早期重效率... 为了实现“双碳目标”,新型电力系统的建设赋予了水电新的角色、新的任务,既要作为基础电源提供清洁、低碳电能,又要作为调节电源稳定电网负荷、助力风光电能消纳,这对水电机组的灵活性及安全稳定运行提出了更高的要求。由于早期重效率的设计理念及当时技术水平限制,老旧机组的灵活性调节能力弱。加上我国剩余技术可开发水力资源逐渐向高海拔、高寒地区转移,迫使我国亟需攻克全水头段、全负荷稳定运行水电机组和超高水头大容量冲击式机组等关键技术。为适应风、光能源间歇性、随机性和波动性的先天特征,最大化利用自然资源,提升抽蓄机组的调蓄能力,还需要研制能够突破选址限制、适应特殊应用场景的高端抽水蓄能装备,如大型变速、超大水头变幅抽水蓄能机组和海水抽水蓄能机组等。为此,在归纳我国水电发展现状的基础上,对新型电力系统中水力发电装备发展面临的主要挑战和发展趋势进行了论述。 展开更多

关键词 水电 水力发电装备 抽水蓄能装备 新型电力系统 双碳

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变速抽水蓄能电机在发电工况不同转速下磁场和损耗研究 被引量：4

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作者 韩继超 董桀辰 +5 位作者 张勇 孙玉田 李桂芬 张春莉 胡金明 于鸿浩 《大电机技术》 2024年第1期48-53,共6页

本文对变速抽水蓄能发电电动机的电压方程、磁链方程、电磁转矩方程和运动方程进行了推导,并建立了10MW变速抽水蓄能发电电动机二维电磁场的数学方程和物理模型,对变速抽水蓄能发电电动机的电磁场数学方程进行了计算,得到了变速抽水蓄... 本文对变速抽水蓄能发电电动机的电压方程、磁链方程、电磁转矩方程和运动方程进行了推导,并建立了10MW变速抽水蓄能发电电动机二维电磁场的数学方程和物理模型,对变速抽水蓄能发电电动机的电磁场数学方程进行了计算,得到了变速抽水蓄能电机在发电机工况下超同步速时定子电压和定子电流的波形,分析了变速抽水蓄能电机在发电机工况下不同转速时磁密的分布规律,研究了不同转速下定子铁芯损耗和转子铁芯损耗占总铁芯损耗比例的变化规律。搭建了10MW变速抽水蓄能发电电动机样机试验测试平台,通过试验测试得到的结果与计算结果较为接近。 展开更多

关键词 变速抽水蓄能发电电动机 不同转速 磁密 铁芯损耗 试验测试

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水轮发电机顶罩内通风和温升共轭计算分析

3

作者 何永清 蒋明君 +1 位作者 秦光宇 韩波 《大电机技术》 2024年第6期78-84,94,共8页

本文针对某水电站水轮发电机顶罩内通风换热问题,开展了水轮发电机顶罩内通风和温升共轭计算数值研究,分析了顶罩内不同通风结构、风压等对顶罩内冷却换热的影响机理以及顶罩内的气体流通规律和换热机理,提出了改进顶罩内通风冷却效果... 本文针对某水电站水轮发电机顶罩内通风换热问题,开展了水轮发电机顶罩内通风和温升共轭计算数值研究,分析了顶罩内不同通风结构、风压等对顶罩内冷却换热的影响机理以及顶罩内的气体流通规律和换热机理,提出了改进顶罩内通风冷却效果的结构方案。研究表明:合理的设置顶罩侧面开孔数(减少孔数)和布置防尘罩与集电环间距(增大间距)有利于通风冷却,降低集电环和碳刷温度,保证机组安全运行。 展开更多

关键词 水轮发电机 集电环 换热 共轭计算

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基于多岛遗传算法的大流量离心泵水力性能优化研究

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作者 张广 冯雪萍 +1 位作者 曾庚运 吴喜东 《大电机技术》 2024年第4期111-117,共7页

离心泵的效率和汽蚀性能是关系到离心泵能效和稳定性的关键指标,本文以Isight多学科优化平台为基础,将参数化建模、网格划分、数值计算、优化分析等水力设计流程有机结合,构建了离心泵自动优化设计平台。以效率指标和汽蚀余量为目标函数... 离心泵的效率和汽蚀性能是关系到离心泵能效和稳定性的关键指标,本文以Isight多学科优化平台为基础,将参数化建模、网格划分、数值计算、优化分析等水力设计流程有机结合,构建了离心泵自动优化设计平台。以效率指标和汽蚀余量为目标函数,采用多岛遗传算法对比转速为202m, m^(3)/s的大流量离心泵进行了多目标性能优化。结果表明:多岛遗传算法能够有效提升大流量离心泵水力性能,其主要表现为离心泵设计效率提高0.4%,小流量工况效率整体提高2%~3%,设计工况汽蚀余量降低3m。 展开更多

关键词 多岛遗传算法 Isight平台 离心泵 优化设计 数值仿真

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大型发电机耐电压试验时的绕组温升现象

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作者 李海军 满宇光 +3 位作者 陈阳 孙永鑫 张斯翔 罗代军 《大电机技术》 2024年第4期81-88,共8页

本文列举了大型发电机线棒在交流耐电压试验过程中的典型温度数据,对试验过程中的温升现象进行了简要的介绍和分析,通过对温升现象影响因素的阐述,解释了工程实践中经常遇到的问题。目前国内外电机制造企业在制造和安装过程中对线棒耐... 本文列举了大型发电机线棒在交流耐电压试验过程中的典型温度数据,对试验过程中的温升现象进行了简要的介绍和分析,通过对温升现象影响因素的阐述,解释了工程实践中经常遇到的问题。目前国内外电机制造企业在制造和安装过程中对线棒耐电压试验产生的温升没有明确的限值规定,作者在大量经验数据的基础上,给出了温升范围的技术性建议,为工程人员提供了参考。 展开更多

关键词 定子绕组 防晕系统 耐电压试验 温升

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大型汽轮发电机铜屏蔽优化设计研究 被引量：1

6

作者 赵涛 胡金明 《大电机技术》 2023年第5期19-24,共6页

大型汽轮发电机在额定和进相运行期间,由于定、转子绕组端部存在较大的漏磁场,易引起定子端部结构件产生损耗和发热问题。本文针对一台1100MW汽轮发电机在实际工程应用中出现的铜屏蔽局部温升过高问题,从增大磁阻降低涡流损耗和增大散... 大型汽轮发电机在额定和进相运行期间,由于定、转子绕组端部存在较大的漏磁场,易引起定子端部结构件产生损耗和发热问题。本文针对一台1100MW汽轮发电机在实际工程应用中出现的铜屏蔽局部温升过高问题,从增大磁阻降低涡流损耗和增大散热面积降低温升两个角度,对铜屏蔽进行了多个方案的优化设计,并采用三维瞬变场有限元法对优化方案和原方案在额定工况下的端部结构件损耗进行了计算对比,由此确定最终的铜屏蔽优化设计方案,解决了铜屏蔽底角温升过高的问题,具有一定的工程应用价值。 展开更多

关键词 汽轮发电机 端部损耗 铜屏蔽 结构优化

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混合储能系统快速功率响应模型预测控制 被引量：1

7

作者 佀想 段建东 +2 位作者 王露霄 徐一明 赵克 《电机与控制学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第9期22-35,共14页

针对混合储能系统平抑微电网大功率负荷突变引起的直流母线电压波动过程中控制响应速度慢、储能功率分配不合理等问题,提出混合储能系统快速功率响应模型预测控制。首先,根据储能系统预测电流值与系统功率补偿量得到储能系统预测功率并... 针对混合储能系统平抑微电网大功率负荷突变引起的直流母线电压波动过程中控制响应速度慢、储能功率分配不合理等问题,提出混合储能系统快速功率响应模型预测控制。首先,根据储能系统预测电流值与系统功率补偿量得到储能系统预测功率并将其作为参考功率,设计基于有理函数拟合的功率配置方案对参考功率进行优化配置,得到锂电储能与飞轮储能的参考功率,实现飞轮储能系统容量的最大化利用,减少突变功率对电池影响,延长电池使用寿命。其次,通过储能系统功率电流变换关系获得参考电流值,并采用增量式模型预测控制算法对锂电-飞轮储能系统进行控制,得到最优控制输出,使实际电流快速跟随参考电流以抑制直流母线电压波动。最后,通过仿真和硬件在环半实物仿真验证所提控制策略的有效性及实用性。 展开更多

关键词 混合储能系统 负荷突变 功率预测 有理函数拟合 功率配置 增量式模型预测控制

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蒲石河电站水泵水轮机转轮S特性优化研究 被引量：1

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作者 谢文祥 陈太平 +4 位作者 许彬 李阳 张韬 王焕茂 谢明杰 《大电机技术》 2024年第4期118-126,共9页

针对蒲石河抽水蓄能电站机组启动和甩负荷时水泵水轮机转轮S特性诱发的厂房振动问题,本文基于CFD数值仿真计算和模型试验对机组原9叶片转轮的S特性进行了分析研究,发现在S区工况运行时原转轮进口存在回流区,产成较大的水力损失,从而造... 针对蒲石河抽水蓄能电站机组启动和甩负荷时水泵水轮机转轮S特性诱发的厂房振动问题,本文基于CFD数值仿真计算和模型试验对机组原9叶片转轮的S特性进行了分析研究,发现在S区工况运行时原转轮进口存在回流区,产成较大的水力损失,从而造成转轮的通流能力下降。基于此发现,本研究提出将9叶片转轮改为7叶片转轮的优化方案。通过对比CFD仿真结果及试验验证,新方案的转轮进口回流现象得到调整,从而有效改善了转轮“S”特性,解决了厂房振动的源头问题。实际工程的应用证明新方案起到了很好的效果,本方案思路可为同类型电站类似问题解决及老旧抽水蓄能电站改造提供参考借鉴。 展开更多

关键词 水泵水轮机 S特性 回流 优化 蒲石河电站

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水斗式水轮机基准斗安放位置对水斗性能影响研究 被引量：1

9

作者 刘永新 邹茂娟 +4 位作者 温占营 郑群 宋文甲 魏显著 胡德昌 《大电机技术》 2024年第2期42-49,共8页

常规水斗式水轮机在设计过程中主要依据比转速、水头等参数,结合水轮机型谱、经验公式进行选型设计,在设计过程中未对基准水斗安放位置进行限制。本文通过对水斗式水轮机的选型过程进行分析,发现基准水斗不同安放位置对水斗性能具有重... 常规水斗式水轮机在设计过程中主要依据比转速、水头等参数,结合水轮机型谱、经验公式进行选型设计,在设计过程中未对基准水斗安放位置进行限制。本文通过对水斗式水轮机的选型过程进行分析,发现基准水斗不同安放位置对水斗性能具有重要影响,应在设计中予以考虑。采用ANSYS CFX流体仿真软件分析表明:水斗分水刃顶点、圆心连线与水平轴夹角的改变将引起转轮扭矩的变化,增加转轮扭矩的波动程度,使水斗内流态、水斗表面压力场偏离原始水斗,易造成切水边工作面压力降低引起局部脱流,水斗背面附壁效应增强引起水斗局部空化。该研究结果可为大型水斗式水轮机选型设计提供理论指导,提升冲击式水轮机设计水平。 展开更多

关键词 水斗式水轮机 水斗式水轮机选型 水斗式水轮机水力设计 基准水斗安放位置

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抽水蓄能机组水轮机工况启动过程内部流场分析 被引量：2

10

作者 杨小龙 王焕茂 +4 位作者 林恺 靳发业 雷兴春 毕慧丽 罗永要 《大电机技术》 2024年第1期1-7,共7页

本文采用CFD数值模拟的方法,模拟计算了抽水蓄能机组在水轮机工况启动过程内部流场特征。得到了在活动导叶开启过程中的速度、压力随时间的瞬态分布规律,讨论了蓄能机组开启过程中外特性的变化曲线。结果表明:活动导叶的开启规律可以大... 本文采用CFD数值模拟的方法,模拟计算了抽水蓄能机组在水轮机工况启动过程内部流场特征。得到了在活动导叶开启过程中的速度、压力随时间的瞬态分布规律,讨论了蓄能机组开启过程中外特性的变化曲线。结果表明:活动导叶的开启规律可以大体分为五个阶段。活动导叶的开启规律是先缓慢开启,然后以较快的速度关闭,最后再保持到空载的开度,从第四阶段,导叶再逐渐打开直到额定开度。转轮扭矩和机组流量呈现出先增大后减小的趋势,当导叶逐渐打开时,转轮扭矩和机组流量再逐渐上升。本文为研究蓄能机组水轮机工况下启动过程的内部流动变化提供了参考依据,同时对提高水轮机工况的启动稳定性具有重要意义。 展开更多

关键词 抽水蓄能机组 数值模拟 水轮机工况 导叶开启 外特性曲线 内部流场分析

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抽水蓄能机组水轮机工况启动过程转轮动应力特性 被引量：2

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作者 陈志明 靳发业 +3 位作者 林恺 毕慧丽 王焕茂 罗永要 《大电机技术》 2024年第1期8-14,共7页

本文以某原型水泵水轮机组为研究对象,研究了水轮机工况启动过程中外特性的动态变化曲线,重点分析水泵水轮机转轮内流场和动应力特性。研究结果表明,在水轮机工况启动过程中,转轮扭矩呈先上升后下降的趋势,在转速达到额定值时,扭矩接近... 本文以某原型水泵水轮机组为研究对象,研究了水轮机工况启动过程中外特性的动态变化曲线,重点分析水泵水轮机转轮内流场和动应力特性。研究结果表明,在水轮机工况启动过程中,转轮扭矩呈先上升后下降的趋势,在转速达到额定值时,扭矩接近于0;流量受到导叶开度的影响非常明显,处于先上升后下降趋势;水头在430~480m左右波动。随着转速的增加,转轮流固耦合面上的整体压力值显著增加。高压区起始集中在转轮进水边的压力面一侧,随着时间的推移,高压区域逐渐扩大并移动到进水边的吸力面一侧。转轮进水边与下环交接处的应力呈现先下降后上升的趋势,应力均值下降的同时,峰峰值也有所下降,应力值一直处于较低的水平。转轮进水边与上冠交接处的应力呈现上升趋势,并与转轮转速的变化趋势一致。本文对于深入理解水泵水轮机组启动过程复杂条件下的内部流动和转轮动应力特性具有重要参考价值。 展开更多

关键词 抽水蓄能机组 水轮机工况启动过程 数值模拟 动网格 转轮动应力

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1000MPa级水电钢SH-CCT曲线测定与冷裂敏感性分析 被引量：1

12

作者 张奎良 李景 +2 位作者 李海军 吴海龙 甘洪丰 《大电机技术》 2024年第5期81-87,共7页

本文采用模拟焊接热循环方法研究了1000MPa级高强钢焊接粗晶热影响区组织和性能的演化规律,并对该钢的冷裂纹敏感性进行了评价,最终为该钢在工程实践应用中的焊接工艺合理制定提供理论和试验依据。利用Gleeble-3800开展1000MPa级水电高... 本文采用模拟焊接热循环方法研究了1000MPa级高强钢焊接粗晶热影响区组织和性能的演化规律,并对该钢的冷裂纹敏感性进行了评价,最终为该钢在工程实践应用中的焊接工艺合理制定提供理论和试验依据。利用Gleeble-3800开展1000MPa级水电高强钢焊接热模拟试验,结合组织观察和硬度测试结果,绘制了研究用钢在不同冷却速率条件下的焊接连续冷却转变曲线(SH-CCT)。随冷却速率增加,粗晶热影响区组织由中温贝氏体组织逐渐向低温马氏体组织转变,组织中M-A组元数量下降,形态也由长条状和大块状混合态逐渐转变为弥散分布的小颗粒态。热影响粗晶区硬度随t_(8/5)冷却时间缩短而呈升高趋势,当t_(8/5)≤15s时,研究用钢粗晶区具有较高淬硬倾向,当t_(8/5)>60s时,粗晶区硬度发生软化。冷裂纹敏感性评价和Y型坡口试验表明,试验钢碳当量Ceq大于0.5%,具有一定的冷裂倾向,需焊前预热,预热温度75℃以上可避免焊接热影响区内冷裂纹发生。 展开更多

关键词 1000MPa SH-CCT曲线 粗晶热影响区 显微组织 冷裂敏感性 水电钢

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基于量子海鸥优化和双向记忆的波浪能发电平台运动预报方法研究

13

作者 李明伟 徐瑞喆 +2 位作者 盛其虎 耿敬 张启昭 《哈尔滨工程大学学报》 2025年第3期383-389,共7页

针对波浪能发电平台运动因风、浪、流的耦合作用从而难以预报的问题,本文提出了一种新的基于量子海鸥优化算法和双向长短期记忆神经网络的波浪能发电平台运动预报方法。引入双向长短期记忆网络模拟波浪能发电平台运动非线性动力系统;建... 针对波浪能发电平台运动因风、浪、流的耦合作用从而难以预报的问题,本文提出了一种新的基于量子海鸥优化算法和双向长短期记忆神经网络的波浪能发电平台运动预报方法。引入双向长短期记忆网络模拟波浪能发电平台运动非线性动力系统;建立了基于量子海鸥优化算法的双向长短期记忆神经网络波浪能发电平台运动网络超参优选方法;构建一种新的双向长短期记忆神经网络波浪能发电平台运动与量子海鸥优化算法相结合的波浪能发电平台运动深度学习组合预报方法。试验结果表明:与本文选择的模型相比,本文建立的预测网络具有更高的预测精度,并且量子海鸥优化算法在选择双向长短期记忆神经网络的波浪能发电平台运动的超参数时与选取的算法相比,获得了更合适的超参组合。 展开更多

关键词 波浪能发电平台运动 非线性动力系统 深度学习模型 双向长短期记忆网络 网络超参优选 智能优化算法 海鸥优化算法 量子计算

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空化诱导的轴流式水轮机转轮径向振动特性研究 被引量：5

14

作者 门羿 朱国俊 +2 位作者 冯建军 王晓航 张乐福 《大电机技术》 2023年第3期51-57,共7页

转轮的径向振动特性对水轮机转子系统的稳定性至关重要。为了研究空化对轴流式水轮机转轮径向振动特性的影响规律,本文首先搭建了包含激光测振仪(Laser Doppler Vibrometer,LDV)的非接触式振动测试系统,并结合高速摄影系统获得了不同空... 转轮的径向振动特性对水轮机转子系统的稳定性至关重要。为了研究空化对轴流式水轮机转轮径向振动特性的影响规律,本文首先搭建了包含激光测振仪(Laser Doppler Vibrometer,LDV)的非接触式振动测试系统,并结合高速摄影系统获得了不同空化状态下的转轮内部流场图像以及转轮径向振动信号。然后对转轮内部流动图像及振动信号进行了综合分析,结果表明:从无空化到空化初生阶段,空化系数的降低对转轮径向振动基本没有影响;空化初生以后,转轮径向振动的幅值会随着空化程度的加剧而急剧上升。转轮内部空化流动形态的转变是转轮径向振动频域特性改变的根源。从空化初生到完全空化阶段,转轮径向振动的能量会出现向低频区域迁移的趋势,增加机组共振的风险。本文的研究对轴流式水轮机稳定运行以及经济性具有重要意义。 展开更多

关键词 轴流式转轮 空化 径向振动 时频分析 多重信号分类

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大容量飞轮储能永磁电机控制策略研究 被引量：2

15

作者 胡金明 孙玉田 +2 位作者 李桂芬 张春莉 胡刚 《大电机技术》 2023年第3期20-27,共8页

本文研究了飞轮储能系统在两种常用场景下的拓扑结构和控制策略,在电网调频、新能源电站并网的场景下,永磁电机输出交流电压经整流后输出直流电压,再通过逆变器连接电网将电能馈给电网。在轨道交通、大功率不间断电源等场景下,永磁电机... 本文研究了飞轮储能系统在两种常用场景下的拓扑结构和控制策略,在电网调频、新能源电站并网的场景下,永磁电机输出交流电压经整流后输出直流电压,再通过逆变器连接电网将电能馈给电网。在轨道交通、大功率不间断电源等场景下,永磁电机输出交流电压经整流后输出直流电压连接直流负载。本文重点研究了飞轮储能系统在连接电网和连接直流负载两种应用场景下的充电和放电控制策略,为了实现飞轮储能大功率长时间放电,本文对一台1MW飞轮储能用永磁同步电机进行了研究,以满足永磁电机恒功率1MW放电3min的技术需求。最后搭建了两种应用场景下的暂态仿真模型,分别仿真了连接电网应用场景下充电和放电过程,连接直流负载应用场景下放电过程。验证了大容量飞轮储能用永磁同步发电电动机控制策略研究成果的正确性。 展开更多

关键词 飞轮储能 永磁同步电机 充电控制 放电控制

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