变速抽水蓄能发电机的独有特点

寂静回声

他mb这套话术，换个标题也可用到其它设备产品上，完全没有体现出变速机组的特点。

常规抽水蓄能机组，水泵工况的输入功率与电机运行转速直接相关，为了借助电磁场实现稳定的机电能量转换，电机同步转速与电网的供电频率耦合在一起，故对于恒速恒频的常规抽水蓄能机组，其水泵工况的输入功率只能保持在近似额定功率。对于电网的小负荷调节，其运行时间受到很大限制。
可变速抽水蓄能实现调速可选用全功率方式和交流励磁方式，运行于变速恒频模式。目前对于大容量(100MVA以上)机组均采用交流励磁方式，其发电电动机定、转子侧都能与电网进行能量传递。以其运行灵活、稳定可靠、反应迅速的特点日益受到电网的青睐，与常规定速抽水蓄能机组相比，可变速抽水蓄能机组具有以下优点：

1）具有较好的转速适应能力，能实现变速恒频发电运行交流励磁电机具有与异步机一样的变速运行能力。当转子旋转角频率改变时，只要改变励磁电压的频率就可以保证励磁磁场与定子磁场在空间上保持相对静止并以同步角频率相对定子绕组旋转，从而实现变速恒频运行。
2）水泵工况时输入功率可调：对于定速抽水蓄能机组，由于水泵的特性，其输入功率的调节无法像水轮机工况那样，通过流量调节实现，因此在各个水头段输入功率都接近额定输入功率，这给电网的调度带来一些困难，同时也限制了自身的可运行时间。变速抽水蓄能机组在水泵工况可通过改变转速运行，有效达到输入功率调节的目的，一般认为10%范围的转速变化，可使输入功率变化范围达到30%。
3）水轮机工况时运行性能改善：常规抽水蓄能电站由于采用定速运行，就存在水轮机效率低、气蚀增大，磨损和振动增加等问题。变速抽水蓄能机组改变转速运行，扩大水泵水轮机运行水头范围并能获得最佳性能指标。
4）有功功率快速调节：由于可保证变速恒频运行的特点，变速抽水蓄能机组可迅速通过转速降低将有功功率注入电网，反应速度达到秒级甚至毫秒级，快速适应电网的功率波动。
5）无功功率快速调节：由于采用交流励磁系统，快速改变励磁电流相位，可实现无功功率快速调节，提高电力系统静态稳定性。
6）具有良好的稳定运行能力，由于交流励磁发电机励磁控制自由度的增加，使得发电机的功角与转子位置角实现解耦，实现发电机机电解耦运行。在交流励磁发电机运行时，总可以通过适当的励磁控制迅速调节发电机的电磁运行状态，实现转速与电网频率的解耦运行，即柔性连接。正是由于交流励磁发电机具有机电解耦运行的特点，不但发电机本体具有良好的稳定运行能力，而且通过适当的控制还能够进一步提高与之相连接的电力系统的稳定性。

《 定速与变速抽水蓄能机组功率特性分析对比》
https://www.doc88.com/p-58539019634050.html


国际上变转速主机供货商变速技术研发历史情况：
（1）东芝公司于1990年和1995年分别完成了矢木泽和大容量机组大河内电站机组的投运。即在首台大型变速机组投运之前，东芝公司研发、设计、制造工作进行了至少10年的时间。首台变速机组运行至今超过了25年。目前东芝公司IEGT变频器技术已用应用于葛野川抽蓄电站以及京极抽蓄电站。

《东芝可变速抽水蓄能机组技术特点及业绩概况》
https://epjournal.csee.org.cn/cn ... 054d89d67f5a4e2.pdf

（2）日立三菱公司于1993年投运的高见电站，是世界上第一台自励式变速机组。即在首台变速机组投运之前，日立三菱公司研发、设计、制造工作进行了约13年的时间。首台变速机组运行至今超过了22年。日立三菱公司最新变频器技术为应用于小丸川抽蓄电站的U2、U3机组的GCT。
（3）ANDRITZ公司在1998年取得了金谷电站2x331MVA定速同步发电电动机和2x340MVA异步感应变速机组的供货合同，包括负责整个机组的控制系统设计和制造。该电站变速机组在2004 年10月投运。
（4）福伊特水电2010年与葡萄牙客户签约为FRADES2项目提供2台433MVA、同步转速为428.6 r/min的变速机组。德国金谷GOLDISTHAL变转速水泵水轮机也由福伊特水电供货。


今年8月，国内首台大型交流励磁变速抽水蓄能机组（以下简称变速机组）在国网新源丰宁抽水蓄能电站投产发电。
作为该电站的设计者，变速机组项目负责人杨梅和她的同事们用了12年时间，完成了国际技术调研和分析、工程应用课题研究、工程设计直至建设投产的全过程。她所供职的中国电建集团北京勘测设计研究院有限公司（以下简称北京院）也因此成为目前国内唯一一家具有交流励磁变速机组专题科研和工程应用设计业绩的设计院。“丰宁变速机组的成功建设和运行，为我国全面掌握变速机组工程选点规划和设计、设备设计和制造、安装、调试、运行和维护等全产业链技术奠定了基础。”在抽水蓄能领域深耕29年的杨梅说，这将使我国很快跨入有能力、有条件合理布局和建设完全自主化变速机组的阶段，将有效助力新型电力系统建设，加快实现“双碳”目标。

“丰宁变速机组的转速可在同步转速的-7%到+6.2%范围内变化，由于水泵入力与转速的三次方成正比，因此抽水功率在全扬程条件下实现220兆瓦到330兆瓦范围内连续调节。而定速机组抽水工况转速是固定的，因此抽水功率不能因为转速而调节。”杨梅解释说，比如电网中存在240兆瓦的负荷缺口，变速机组能够通过调节转子转速，更精准地满足电网需求。
据介绍，相比定速机组，变速机组在设备上的不同主要体现在发电电动机转子及交流励磁装置。现场调试试验结果表明，变速机组通过交流励磁装置瞬时调节机械转速来释放或储备转子的机械动能，能够显著提高一次调频响应速率，响应时间可以达到0.2秒，而定速机组一次调频响应时间一般为2秒。
变速机组具有水头、功率、导叶开度、转速四要素协联控制关系，发电工况时能够通过瞬时调节转速使水轮机运行在高效率区。另外，丰宁变速机组并网速度快，发电空载启动后从励磁投入到机组并网仅需2秒，而定速机组一般为半分钟到1分钟；同时，丰宁变速机组由于采用了交流励磁自启动方式，水泵工况机组启动速度快，机组从0转速到并网仅需要85秒，而定速机组通常需要约240秒。



国内首台变速机组投产的丰宁抽水蓄能电站在此之前有多个“光环”，创造抽水蓄能领域的四项世界第一：总装机容量世界第一，电站储能能力世界第一，单体地下厂房规模世界第一，电站洞室群规模世界第一。
诸多“第一”的背后，丰宁抽水蓄能电站设计团队实现了复杂地质条件下巨型地下洞室变形控制技术、抽水蓄能电站周调节特大库容上水库防渗设计、超大规模抽水蓄能电站“四多”电气主接线设计、厂用电系统控制保护数字化和智慧运维设计、全厂智能照明系统设计、电站生态修复与景观视觉提升等多项创新设计。
“变速机组在丰宁抽水蓄能电站的落地，是为了更好地实现与世界第一个±500千伏张北柔性直流电网工程配套运行的目标。”杨梅解释说，该工程是一个能够输送大规模风能、太阳能、抽水蓄能等多种形态能源的康保-张北-丰宁-北京四端环形网络，丰宁换流站作为张北柔性直流示范工程的一部分，其作用是在丰宁抽水蓄能电站投产后，将抽蓄电站调节作用纳入直流电网统一平衡，以平抑新能源出力的波动，使受端换流站下网电力可以一定程度上与负荷特性匹配。
12年来，北京院在研究和落实丰宁抽水蓄能电站变速机组工程设计技术的过程中，攻克了变速机组系统构建、水力模型验收和过渡过程分析、变速机组电动工况启动方式与主要设备选型研究、含非常规接线定子绕组的变速机组电磁设计研究、核心部件转子铁心材料选择与疲劳设计研究、转子绕组绝缘系统选择与试验标准研究、协联控制方案优化设计研究、变速机组转子保护研究等多项技术难题。
北京院作为技术支持方，还持续配合现场完成了无经验可循的变速机组安装、分部调试、整组调试和涉网试验等一系列工作。