在國(guó)家進(jìn)行電力結(jié)構(gòu)化、市場(chǎng)化改革大背景下,風(fēng)水等隨機(jī)可再生能源將會(huì)更多地被電力系統(tǒng)所消納。水電作為調(diào)峰調(diào)頻重要角色,將會(huì)面臨更為頻繁的過渡工況調(diào)節(jié)和非最優(yōu)工況運(yùn)行兩個(gè)重要發(fā)展趨勢(shì)。準(zhǔn)確認(rèn)識(shí)在非最優(yōu)工況運(yùn)行下水輪發(fā)電機(jī)組動(dòng)態(tài)變化特征,對(duì)提高水輪發(fā)電機(jī)組系統(tǒng)的靈活性運(yùn)行和維護(hù)區(qū)域電力系統(tǒng)的安全可靠性具有重要的科學(xué)意義價(jià)值。機(jī)組在非最優(yōu)工況區(qū)軸系振動(dòng)劇烈,以傳統(tǒng)水輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)為核心的PID調(diào)速器控制效果無法保證發(fā)電機(jī)角速度的穩(wěn)定性,這嚴(yán)重威脅了水輪發(fā)電機(jī)組在非最優(yōu)工況區(qū)的發(fā)電可靠性。論文以水輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)發(fā)電機(jī)角速度控制與軸系振動(dòng)相互作用關(guān)系為關(guān)鍵科學(xué)問題并對(duì)傳統(tǒng)水輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)模型進(jìn)行改進(jìn)以研究水輪發(fā)電機(jī)組發(fā)電可靠性和綜合性能評(píng)估問題,并取得以下三方面研究成果:1.基于最優(yōu)工況設(shè)計(jì)的傳統(tǒng)水輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)因軸系振動(dòng)微小而忽略其對(duì)調(diào)速器控制的影響,這已不適應(yīng)能源結(jié)構(gòu)改革背景下電力系統(tǒng)對(duì)水輪發(fā)電機(jī)組全工況運(yùn)行的新要求,故提出基于傳統(tǒng)水輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)評(píng)估非最優(yōu)工況下水輪發(fā)電機(jī)組發(fā)電可靠性建模新思路——傳統(tǒng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)與水輪發(fā)電機(jī)組軸系統(tǒng)模型的耦合統(tǒng)一圍繞水輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)控制與水力發(fā)電機(jī)組軸系振動(dòng)相互作用關(guān)系問題... 

【文章來源】：西北農(nóng)林科技大學(xué)陜西省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：196 頁

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【部分圖文】：

截止至2019年世界已在運(yùn)行、計(jì)劃建設(shè)和潛在的水電站統(tǒng)計(jì)結(jié)果

源轉(zhuǎn)型發(fā)生在19世紀(jì)初，生物能向煤炭能源轉(zhuǎn)型(朱彤2016)；第二次能源轉(zhuǎn)型被分成兩個(gè)階段，前半段發(fā)生在20世界六十年代，煤炭能源向石油能源進(jìn)行轉(zhuǎn)型；后半段發(fā)生在20世紀(jì)70年代，天然氣和核電能源逐步替代部分石油能源(周勇2006)。目前第三次能源轉(zhuǎn)型以可再生能源為重要目標(biāo)。有些學(xué)者總結(jié)能源轉(zhuǎn)型結(jié)構(gòu)特征為：由“固體”經(jīng)“液體”向“氣體”轉(zhuǎn)換，每次能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型均表現(xiàn)出“降碳化”特征(馬麗梅等2018)。確切的說是利用能源中氫元素替代能源中的碳元素，從而降低能源利用中碳元素的排放，故也可稱為能源的低碳轉(zhuǎn)型。圖1-22050年高比例可再生能源情景下全國(guó)發(fā)電機(jī)組小時(shí)預(yù)測(cè)調(diào)度結(jié)果Fig.1-2Hourlyforecastingresultsofunitsunderhighrenewableenergyscenariosin2050ofChina.近年來，國(guó)內(nèi)外研究學(xué)者針對(duì)能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型做了大量的研究，主要側(cè)重于兩個(gè)問題。一是經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)路徑與能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換關(guān)系；二是能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換過程中可再生能源系

第一章緒論7圖1-3我國(guó)2011-2018水輪機(jī)產(chǎn)量、水電站投資規(guī)模和水力發(fā)電量發(fā)展現(xiàn)狀Fig.1-3China"s2011-2018hydro-turbineproduction,hydropowerstationinvestmentsofhydropowerstationsanddevelopmentstatusofhydropowergeneration.從近年來水輪機(jī)產(chǎn)量(見圖1-3)可知，在2011年至2014年水輪機(jī)產(chǎn)量進(jìn)入一個(gè)高產(chǎn)區(qū)，說明這一時(shí)間段水電站建設(shè)迅速擴(kuò)張；從2015年開始，水輪機(jī)產(chǎn)量迅速下降，并進(jìn)入一個(gè)平穩(wěn)發(fā)展期(210萬千瓦左右)；從水電站投資規(guī)�？芍�，從2013年1223億元逐步減小至2018年的472億元，這是由于水電站建設(shè)及投產(chǎn)周期所導(dǎo)致的；從水力發(fā)電量可知，盡管水電站快速建設(shè)，但水力發(fā)電量子2015年以后基本保持平穩(wěn)狀態(tài)(11300億千瓦時(shí))。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展步入新常態(tài)，水電作為技術(shù)成熟、出力相對(duì)穩(wěn)定的可再生能源，在可靠性、經(jīng)濟(jì)性和靈活性方面具有顯著優(yōu)勢(shì)。從整體情況看，近幾年全國(guó)整體電力格局供需寬松，我國(guó)水電行業(yè)將進(jìn)入相對(duì)緩慢的穩(wěn)定發(fā)展階段，水輪機(jī)行業(yè)也將進(jìn)入相對(duì)平穩(wěn)的發(fā)展階段。1.2.2能源結(jié)構(gòu)調(diào)整水電調(diào)節(jié)重任風(fēng)光水互補(bǔ)開發(fā)優(yōu)勢(shì)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)由風(fēng)輪、發(fā)電機(jī)、鐵塔、數(shù)字逆變器等部分組成。該系統(tǒng)通過風(fēng)輪將作用在槳葉上的風(fēng)力轉(zhuǎn)化為自身的轉(zhuǎn)速和扭矩，并通過主軸、增速箱、聯(lián)軸器等模塊將扭矩和轉(zhuǎn)速傳遞到發(fā)電機(jī)，從而實(shí)現(xiàn)風(fēng)能到機(jī)械能到電能的轉(zhuǎn)換。通過全國(guó)九百多個(gè)氣象站的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)（陸地上離地10m高度資料），全國(guó)平均風(fēng)功率密度為100W/m2，風(fēng)能資源總儲(chǔ)量約32.26億kW，可開發(fā)和利用風(fēng)能儲(chǔ)量為2.53億kW，近�？砷_發(fā)和利用的風(fēng)能儲(chǔ)量有7.5億kW(雷鵬2011)。陸地風(fēng)電年上網(wǎng)電量按等效滿負(fù)荷2000小時(shí)計(jì)，每年可提供5000億千瓦時(shí)電量；海上風(fēng)電年上網(wǎng)電量按等效滿負(fù)荷2500小時(shí)計(jì)，每年可提供1.8萬億千瓦時(shí)電量，合計(jì)2.3萬億千

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]參數(shù)異變性對(duì)沖擊式水電站系統(tǒng)軸系振動(dòng)擺度影響[J]. 許貝貝,陳帝伊,李歡歡,閆懂林.  振動(dòng)與沖擊. 2019(23)
[2]基于電力市場(chǎng)背景的風(fēng)-光-抽水蓄能聯(lián)合優(yōu)化運(yùn)行[J]. 馬實(shí)一,李建成,段聰,吳駿,徐彤,陳皓菲,潘文霞,嚴(yán)慧敏.  智慧電力. 2019(08)
[3]抽水蓄能機(jī)組電路等效實(shí)時(shí)精細(xì)化模型研究及應(yīng)用[J]. 趙志高,楊建東,楊威嘉,陳滿,彭煜民.  水利學(xué)報(bào). 2019(04)
[4]基于一階可靠度算法的基坑抗隆起可靠度分析[J]. 張坤杰,劉偉平,寧佳佳.  南昌大學(xué)學(xué)報(bào)(工科版). 2018(03)
[5]世界冰川消融與海平面上升[J]. 莫杰,彭娜娜.  科學(xué). 2018(05)
[6]基于連續(xù)小波變換的風(fēng)光發(fā)電資源多尺度評(píng)估[J]. 王飛,宋士瞻,曹永吉,謝紅濤,張新華,張健,肖天,趙雅文.  山東大學(xué)學(xué)報(bào)(工學(xué)版). 2018(05)
[7]考慮風(fēng)電不確定度的風(fēng)-火-水-氣-核-抽水蓄能多源協(xié)同旋轉(zhuǎn)備用優(yōu)化[J]. 梁子鵬,陳皓勇,雷佳,張聰,趙文猛.  電網(wǎng)技術(shù). 2018(07)
[8]隨機(jī)轉(zhuǎn)速波動(dòng)下水輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)動(dòng)力穩(wěn)定性[J]. 許貝貝,陳帝伊,張浩,李歡歡.  振動(dòng)與沖擊. 2018(12)
[9]日本保持2030年核電占比20%～22%的發(fā)展目標(biāo)[J]. 張焰,伍浩松.  國(guó)外核新聞. 2018(06)
[10]計(jì)及電氣主接線期望出力的風(fēng)電場(chǎng)發(fā)電可靠性評(píng)估[J]. 王曉東,楊蘋,劉澤健,陸進(jìn)威,陳錦濤,陳戀鲆,劉磊.  可再生能源. 2018(06)

博士論文
[1]混流式水輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的非線性狀態(tài)預(yù)測(cè)與穩(wěn)定控制研究[D]. 吳鳳嬌.西北農(nóng)林科技大學(xué) 2019
[2]水力發(fā)電系統(tǒng)瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)建模與穩(wěn)定性分析[D]. 張浩.西北農(nóng)林科技大學(xué) 2019
[3]水泵水輪機(jī)暫態(tài)過程非定常流動(dòng)特性及空化影響研究[D]. 李中杰.清華大學(xué) 2017
[4]水電站水—機(jī)—電—結(jié)構(gòu)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)建模及數(shù)值模擬分析[D]. 吳嵌嵌.大連理工大學(xué) 2017
[5]長(zhǎng)引水隧洞水電機(jī)組系統(tǒng)建模與控制策略優(yōu)化研究[D]. 郭海峰.武漢大學(xué) 2017
[6]水電機(jī)組振動(dòng)信號(hào)分析與智能故障診斷方法研究[D]. 付文龍.華中科技大學(xué) 2016
[7]基于空間曲面的水泵水輪機(jī)全特性及過渡過程的研究[D]. 楊桀彬.武漢大學(xué) 2014
[8]水輪發(fā)電機(jī)組軸系非線性動(dòng)力特性分析[D]. 張雷克.大連理工大學(xué) 2014
[9]水輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)模型及其控制策略研究[D]. 孔繁鎳.廣西大學(xué) 2013
[10]非線性動(dòng)力學(xué)分析與控制的若干理論問題及應(yīng)用研究[D]. 陳帝伊.西北農(nóng)林科技大學(xué) 2013

碩士論文
[1]風(fēng)光互補(bǔ)供電系統(tǒng)特性分析及控制策略[D]. 莊琳琳.山東大學(xué) 2017
[2]水力發(fā)電系統(tǒng)分?jǐn)?shù)階動(dòng)力學(xué)模型與穩(wěn)定性[D]. 許貝貝.西北農(nóng)林科技大學(xué) 2017
[3]基于Simulink的水輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)中水輪機(jī)模型仿真研究[D]. 高磊.昆明理工大學(xué) 2016
[4]基于蒙特卡洛模擬的電網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估研究[D]. 陳小青.湖南大學(xué) 2013
[5]并網(wǎng)風(fēng)電場(chǎng)可靠性評(píng)估指標(biāo)的研究[D]. 許郁.華北電力大學(xué)（北京） 2011
[6]等效引水隧洞長(zhǎng)度對(duì)水力過渡過程的影響研究[D]. 郝榮榮.天津大學(xué) 2010
[7]計(jì)及分布式電源的配電網(wǎng)供電可靠性評(píng)估[D]. 劉傳銓.上海交通大學(xué) 2008
[8]水輪發(fā)電機(jī)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器設(shè)計(jì)[D]. 梁洪潔.西安理工大學(xué) 2006



本文編號(hào)：3306216