原标题：可逆式机组飞轮力矩的合理取值及敏感性分析摘要：为了控制抽水蓄能电站中的大波动水力过渡过程,改善小波动稳定性,常考虑增大可逆式机组的飞轮力矩GD2,但会造成投资增加。
因此,有必要对机组GD2的合理取值及对调保参数的敏感性开展研究。
在统计分析了20座涵盖高、中、低水头的可逆式机组的抽水蓄能电站相关设计参数的基础上,利用系统辨识的最小二乘法建立了可逆式发电-电动机GD2新的经验模型。
继而,以实际工程为例,通过对机组GD2在不同取值情况下的甩负荷过渡过程进行了对比计算,分析了机组转速、蜗壳和尾水管进口压力、尾水调压井最高、最低涌浪水位等对GD2的敏感性。
结果表明,本文提出的经验模型预测可逆式发电-电动机GD2的效果最佳,可作为初步设计阶段可逆式发电-电动机GD2的取值依据。
尾水管进口最小压力和机组最大转速上升率对于GD2的变化最为敏感,而机组GD2对蜗壳最大压力、尾水调压井最高、最低涌浪水位等的影响较小;机组GD2的最终取值及优化还需结合电站水力过渡过程计算综合确定。
关键词：抽水蓄能电站; 水泵-水轮机; 发电-电动机; 飞轮力矩; 水力过渡过程;作者简介： 成一雄(1989—),男,工程师,硕士,研究方向为供水工程理论与技术。
E-mail:sxsskycyx@163.com；黄伟(1990—),男,讲师,博士,研究方向为水力学。
E-mail:huang-w14@tsinghua.org.cn; 基金： 国家自然科学基金(51909115); 江西省重点研发计划(20161BBG70088); 江西省自然科学基金青年项目(20192BAB216038); 中国水科院流域水循环模拟与调控国家重点实验室开放基金(IWHR-SKL-KF201904); 山西省重点研发计划项目(201803D31207-1); 江西省水利厅重点项目(KT201636); 山西省水利科学技术研究与推广项目(SZ-2020-06);引用：成一雄，黄伟，王珏，等． 可逆式机组飞轮力矩的合理取值及敏感性分析［J］. 水利水电技术，2020，51( 8) : 94-102.CHENG Yixiong，HUANG Wei，WANG Jue，et al． Reasonable value selection and sensitivity analysis of flywheel moment of inertia for reversible pumped-storage unit［J］. Water Resources and Hydropower Engineering，2020，51( 8) : 94-102.0 引 言对于抽水蓄能电站而言,增大机组转动惯量或飞轮力矩GD2不仅有利于缩短系统调节时间,降低甩负荷时机组的转速上升梯度,还能降低蜗壳进口水击压力上升幅值和尾水管内负压,从而改善系统大波动水力过渡过程的动态品质。
同时,增大飞轮力矩对于改善系统小波动稳定性也有好处。
但是,增大机组GD2意味着机组尺寸需要加大,这不仅增加了机组制造、运输以及安装的困难,还可能造成电站厂房尺寸的增加,增加工程投资。
除此之外,过大的机组GD2也会增加因转轮安装时的微小偏心带来的机组振动加剧的风险,给机组寿命及电站的运行稳定带来不利影响。
因此,为平衡机组的经济性及运行稳定性,应合理选择机组的GD2,且对机组GD2的优化本身也是电站设计的重要内容之一。
LIU等采用紊流模型和三维非定常流动的方法,分析了机组转动惯量对转轮旋转失速现象的影响,结果表明,降低机组转动惯量会大大提高空载开度下的机组瞬态飞逸速度,而当转动惯量增大时,水泵水轮机在飞逸转速下的流动更加稳定。
REZGHI针对两台并联水泵-水轮机组在飞逸工况下的水力过渡过程进行了数值分析,并分析了机组转动惯量的敏感性,指出对于不稳定的飞逸工况,转动惯量对机组最大转矩有较大影响。
同时,转动惯量越大,越有利于延迟压力峰值和转速峰值的到达时间。
国内学者杨开林通过对孤网运行条件下的机组调节系统动态特性进行分析,导出了GD2和频率调节质量指标、PID调速器参数、系统特性的函数关系,并提出了GD2和PID调速器参数最优组合的连锁公式。
徐金仙指出随着水轮机组GD2的减小,机组动态品质的满足与否取决于转速最大偏差。
杨建东等给出了水轮机组转动惯量的初步计算方法,并提出在电站设计时,常通过增大机组GD2以增加电站的运行稳定性,降低洞室开挖成本,但GD2的增大是有限制的,存在临界点。
李雪淋提出当调保计算结果与设计要求相接近时,可考虑适当增大机组GD2以达到取消调压室的目的。
上述研究多针对的是某一抽水蓄能电站下,机组GD2对各调保参数的影响,且机组GD2的初步取值多依靠一些
