1.本发明涉及一种提高抽水电站电力调节幅度的布置结构及其运行方法。适用于抽水蓄能电站工程。
背景技术：
2.抽水蓄能电站在电网中主要承担调峰、填谷、调频、调相、事故备用等功能，随着区外来电低谷消纳及新能源装机容量的增加，电网安全稳定运行仍然面临风险，电网在运行中发生突然性的电力不平衡现象的几率增大了，对抽水蓄能电站调节幅度及速度提出了更高要求。
3.然而目前抽水蓄能电站仍存在两个缺点：一、电站调节增加值为发电工况为50％额定负荷～全部机组负荷，抽水时为吸收电网负荷值-50％～全部机组输出功率，即在单机-50％～50％范围内不能进行调节；二、负荷响应慢，机组开机到达到全部负荷一般至少需要3分钟以上的时间，对于一般的抽水蓄能电站在准备不及时时，可能达到10分钟以上，对电网的安全性带来一定的影响。
技术实现要素：
4.本发明要解决的技术问题是：针对上述存在的问题，提供一种提高抽水电站电力调节幅度的布置结构及其运行方法。
5.本发明所采用的技术方案是：一种提高抽水电站电力调节幅度的布置结构，其特征在于：包括引水隧洞、尾水隧洞，以及两台能同时处于发电、抽水工况或分别处于发电、抽水工况的可逆式抽水蓄能机组；
6.所述引水隧洞经岔管分成两条与两台所述可逆式抽水蓄能机组一一对应连接的引水支管；
7.所述尾水隧洞经岔管分成两条与两台所述可逆式抽水蓄能机组一一对应连接的尾水支管；
8.两台所述可逆式抽水蓄能机组在其上、下游经相应的所述岔管连通。
9.所述岔管呈y字形，包括三通分岔段和接于三通分岔段上实现相互连通的一主管段和两支管渐变收缩段，其中主管段衔接相应的所述引水隧洞或尾水隧洞，两支管渐变收缩段分别经支管圆弧段衔接支管直管段，支管直管段延伸至所述可逆式抽水蓄能机组。
10.所述支管直管段与主管段平行布置。
11.所述支管渐变收缩段长为三倍的引水隧洞或尾水隧洞洞径。
12.所述岔管中三通分岔段距离所述可逆式抽水蓄能机组的距离至少15倍所述支管直管段管径。
13.所述岔管的分岔角为120
°
。
14.一种所述的提高抽水电站电力调节幅度的布置结构的运行方法，其特征在于：
15.当电量电网欠缺时，两台可逆式抽水蓄能机组中水轮机同时运转，两台可逆式抽
水蓄能机组同时处于正常发电工况运行；
16.当电网电量多余时，两台可逆式抽水蓄能机组中水泵同时运转，两台可逆式抽水蓄能机组同时处于正常抽水工况运行；
17.在电网紧急需求前，两台可逆式抽水蓄能机组同时分别处于发电及抽水工况运行，对外输出功率为0，当需要机组根据电网需要进行快速响应时，机组进行快速响应，以满足电网的需求；如需要增加负荷，压减水泵出力，保证系统向电厂输出电力，若是电网负荷过多时，则增加水轮机负荷，储存电厂多余电量。
18.当电网欠缺电量小于一台机组50％额定负荷时，其中一台可逆式抽水蓄能机组水轮机运转，另一台可逆式抽水蓄能机组水泵正常工况运行，处于发电状态可逆式抽水蓄能机组根据需补充的电量带部分负荷或满负荷工行；
19.当电网富余电量小于一台机组50％额定负荷时，其中一台可逆式抽水蓄能机组水泵运转，另一台可逆式抽水蓄能机组水轮机正常工况运行，处于抽水状态可逆式抽水蓄能机组根据需消耗的电量带部分出力或满出力工作。
20.本发明的有益效果是：本发明通过两台可逆式抽水蓄能机组相互配合，实现负荷从整个电厂的-100％～100％的无死角调节，并且响应速度非常快，可以控制在秒级的负荷调节，而且岔管内流态稳定适应好。
附图说明
21.图1为实施例的结构示意图。
22.图2为实施例中岔管的结构示意图。
23.图3为实施例中正常发电工况运行示意图。
24.图4为实施例中正常抽水蓄能工况运行示意图。
25.图5为实施例中发电、抽水循环工况运行示意图。
26.1、引水隧洞；2、尾水隧洞；3、可逆式抽水蓄能机组；401、三通分岔段；402、主管段；403、支管；404、支管圆弧段；405、支管直管段。
具体实施方式
27.如图1所示，本实施例为一种提高抽水电站电力调节幅度的布置结构，包括引水隧洞、尾水隧洞、可逆式抽水蓄能机组及相关机电设备、实现多向稳定流动的岔管，引水隧洞经岔管分成两条与两台可逆式抽水蓄能机组一一对应连接的引水支管，尾水隧洞经岔管分成两条与两台所述可逆式抽水蓄能机组一一对应连接的尾水支管。
28.本实施例中可逆式抽水蓄能机组布置在一个水力单元内，两台可逆式抽水蓄能机组上下游通过能够保证多向水流稳定运行的岔管连接，上下游岔管距离机组的距离至少15倍支管洞径的距离，以保证水流的平顺性，上下库进出水口与岔管之间的布置满足一般抽水蓄能电站设置要求即可。
29.如图2所示，本实施例中岔管呈“y”子形，分岔角为120
°
，包括三通分岔段，以及接于三通分岔段上实现相互连通的一主管段和两支管渐变收缩段，其中主管段衔接相应的引水隧洞或尾水隧洞，两支管渐变收缩段长为三倍相应引水隧洞或尾水隧洞的洞径，两支管渐变收缩段分别经支管圆弧段衔接一支管直管段，支管直管段与主管段平行布置，该支管
直管段作为相应的引水支管或尾水支管延伸至相应的可逆式抽水蓄能机组。
30.本例中对称布置的支管渐变收缩段使得无论处于何种工况运行，进水逐渐收缩，出水逐渐扩散，全断面流速均匀，不发生回流、脱离，水流流态好。拐角处通过圆弧段连接，使得进出水流通畅，无回流。足够长的支管直管段可以很好的调整流态。
31.本实施例布置结构水力损失、压力分布、水流流态、流速分布、紊流强度、结构振动响应等水动力特性好，岔管运行稳定，流态好，整个系统效率高，施工方便。
32.本实施例的运行方法如下：
33.当电量电网欠缺时，两台可逆式机组水轮机同时运转，两台可逆式机组同时处于正常发电工况运行，如图3所示。
34.当电网电量多余时，两台可逆式机组水泵同时运转，两台可逆式机组同时处于正常抽水工况运行，如图4所示。
35.在电网紧急需求前，同一水力单元两台机组可以同时分别处于发电及抽水工况运行，对外输出功率为0，当需要机组根据电网需要进行快速响应时，机组进行快速响应，以满足电网的需求。比如需要增加负荷，可以压减水泵出力，甚至关停水泵，保证系统向电厂输出电力，若是电网负荷过多时，则可以增加水轮机负荷，储存电厂多余电量，如图5所示。
36.当电网欠缺电量小于一台机组50％额定负荷时，需要同一水力单元水轮机补充电量配合时，机组进入发电、抽水工况运行时，其中一台可逆式机组水轮机运转，另一台可逆式机组水泵正常工况运行，处于发电状态可逆式机组根据需补充的电量带部分负荷或满负荷工行，如图5所示。
37.当电网富余电量小于一台机组50％额定负荷时，需要同一水力单元水轮机储存电量配合时，机组进入发电、抽水工况运行时，其中一台可逆式机组水泵运转，另一台可逆式机组水轮机正常工况运行，处于抽水状态可逆式机组根据需消耗的电量带部分出力或满出力工作，如图5所示。
38.通过上述布置及方法，可以实现负荷从整个电厂的-100％～100％的无死角调节，并且响应速度非常快，可以控制在秒级的负荷调节，而且岔管内流态稳定适应好。