水电站过渡过程关键技术与工程实践

发布时间: 2023-08-21

成果获2008年国家科技进步二等奖。成果自行开发研制了数字缸调速器、水电站过渡过程量测分析系统、计算机监控系统、模拟负载系统。主要进行了水机电过渡过程模型试验研究、数值仿真研究、调压室水力设计理论研究以及变顶高尾水洞水力设计理论研究。

该成果融合计算机技术、自动控制技术和测试技术,创新了水电站过渡过程整体模型试验技术。系统研究了水电站水机电过渡过程耦合机理、变化规律和控制策略,揭示了水机电耦合作用下阻抗式尾水调压室、变顶高尾水洞水力特性,创建了变顶高尾水洞水力设计理论。在数学模型、恒定流计算方法、非恒定流计算方法三方面,有着进一步的发展,更好地适应于水电站不同布置方案、各种运行方式的数值仿真计算,完善了水电站过渡过程数值模拟技术。

该项成果应用于20多座大型水电站和抽水蓄能电站,节约工程投资5.8亿元,每年增加发电效益0.3亿元。其中,大朝山、龙滩、三板溪、水布垭、彭水、田湾河、广蓄等水电站已经发电。

(1)阻抗式尾水调压室,大朝山水电站,由简单式尾水调压室改为阻抗式,是国内外第一座采用阻抗式尾水调压室的水电站,该电站2003年全部机组投产发电,尾水系统运行正常。此后,龙滩、小湾、溪洛渡、糯扎渡、官地、锦屏一级、构皮滩等大型地下式水电站无一例外均采用阻抗式尾水调压室。构皮滩水电站,采用该成果确定了地下厂房设计方案,节约工程投资2.76亿元,通过优化调压室底部连接方式,减小水头损失1.3m,每年可多获得的电能效益约1500万。  

(2)变顶高尾水洞设计理论,彭水水电站,采用该成果,以变顶高尾水洞取代了尾水调压室,节约工程直接投资5000万元。于2008年2月首台机组发电,运行正常,是我国建成的第一座变顶高尾水洞的大型地下式水电站。三峡地下水电站,采用了变顶高尾水洞设计方案,节约工程直接投资8484万元。向家坝水电站,以变顶高尾水洞取代尾水调压室,节约工程直接投资2500万元,于2012年首批机组发电。