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《大连理工大学》 2002年
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抽水蓄能电站水沙调度方案的模糊优化设计研究

张帜  
【摘要】: 随着我国经济的发展,抽水蓄能电站在电网中的地位越来越重要。抽水蓄能电站在电网中可以调峰填谷,弥补火电站特别是核电站的不足;可以调频调相;在一些情况下还可充当紧急事故备用。发展抽水蓄能电站是解决电网调峰行之有效的手段。蒲石河抽水蓄能电站位于辽宁省宽甸满族自治县境内鸭绿江支流蒲石河上,是东北地区拟建的第一座大型抽水蓄能电站。蒲石河抽水蓄能电站二期工程,就其工程布置及施工安排,相当于一期工程的扩建工程。一、二期工程共用同一上、下水库,工程装机规模均为1200MW,总规模为2400MW。下水库是电站的水源,在王家街附近筑坝成库。根据电力系统的要求,该工程为日调节,即每天抽水一次(每天凌晨),发电两次(上午和晚上两次用电高峰期)。设计中存在泥沙淤积引起的库容永久损失问题。减少水库库容淤积损失,加大排沙量,会造成在发生洪水时期水库内含沙量加大,抽水时会有更多的泥沙过机,机组因泥沙而磨损。另外水库内泥沙淤积严重反过来也会加重泥沙过机。 为了研究蒲石河抽水蓄能电站二期工程泥沙调度方案,对多个方案的水库淤积损失、过机沙量、取水口附近的泥沙淤积和水流流态,进行了水库冲淤研究。蒲石河下水库泥沙淤积计算采用一、二维嵌套数学模型,即除了采用一维数学模型进行全水库的泥沙冲淤、过机含沙量和总沙量的计算外,还在取水口附近4.5km河段采用二维泥沙数学模型计算,以便进一步研究取水口附近河段的淤积分布和取水口口门处的含沙量状况。所用二维数学模型经过了小孤山子站实测流速、含沙量断面分布资料的验证。上水库的泥沙淤积也增加了抽放水计算。水工设计中采取加大下水库闸门泄洪能力的措施,水文专业设计了全流域范围内兴建水情自动测报系统和下游水情预警系统,以保证调度方案可行。 在一维数学模型计算中考虑了两种一、二期工程的衔接方案,每种衔接方案又分别计算了五种降低水位运行的方案,即保持全年库水位不变、保持汛期库水位不变、和在洪水来临时把库水位降到65、64、63、62米等;每种方案又比较了两种起调流量(1000和500m~3/s),总共进行了20个方案的比较计算。根据电网发展实际情况,一、二期工程的衔接方案采用一期建成15年后建成二期工程的方案。采用模糊集理论优化分析方法,划分了淤积量、过机泥沙、操作难度、蓄水风险四个子系统,对一维模型计算结果进行分析,每个方案都统计了十个指标以供模糊优化分析。从分析计算结果看,在大洪水时降低库水位的运行方案可以明显减少有效库容的淤积,水位降得越低则减淤效果越好,但同时加大了过机沙量。同时分析了建立流域水情自动测报系统(降低了蓄水风险)、下游预警预报系统(降低了下游居民生活的危险),以及优化机组参数和制造材料对调度方案的影响(增强了机组的耐磨性,延长了机组的大修周期)。优选结果为155、157、159三个方案,即洪水来临时把库水位降到64、63、62米方案比较优。 抽水蓄能电站水沙调度方案的模糊忧化设计研究 为了进一步分析取水口附近流态等因素,采用模糊优选法优选的155、 157、159三个方案进行二维计算。通过划分取水口上游淤积、取水口淤积和流 态、过机泥沙三个子系统,对三个方案的二维计算结果采用模糊集理论优化分 析,结论是 155方案,即洪水来临时把库水位降到 64米方案为最优方案。该 方案50年有效库容淤积量为418X10‘m’,36年有效库容淤积量为280X10‘ m’,分别占有效库容的17.7%和门.8%,也可以承受。因此本阶段推荐155方 案为最优泥沙调度方案,建议在运行阶段设计中结合下游防洪要求进一步研究 更为合理的运行方案。 二维计算结果及物理模型试验成果表明,在取水口口门附近由于流速较 小,泥沙容易淤积,并且上游的沙洲有逐渐淤高和向下游推移的趋势,对电站 取水日可能产生一定影响。因此,在设计中应考虑清淤措施。
【学位授予单位】:大连理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2002
【分类号】:TV743

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