水力发电系统运行性能综合评估

本书主要介绍水力发电系统数值建模方法与稳定性理论，有助于水利工程相关专业科研人员和工程技术人员加深对水力发电系统运行性能的理解，并进一步突破理论研究瓶颈，解决实际工程中遇到的问题。本书共七章，主要内容包括水力发电系统运行性能的研究基础、水轮机调节系统基本模型及随机扰动系统稳定性分析、考虑陀螺效应的水力发电机组轴系建模及振动特性、水力发电机组轴系与水轮机调节系统耦合建模及振动特性、水力发电系统参数不确定性分析、水风光互补发电系统发电可靠性分析、水力发电系统的综合调节优势。

第1章绪论1
1.1研究背景与意义1
1.2能源结构现状与发展趋势2
1.2.1能源结构大转型下的水电角色3
1.2.2能源结构调整水电调节重任6
1.3水力发电系统运行稳定性研究9
1.3.1水轮机调节系统发电可靠性9
1.3.2水力发电机组轴系振动13
1.3.3水风光多能互补分析16
1.4发电可靠性研究综述16
1.4.1敏感性分析17
1.4.2可靠性分析17
1.4.3经济性分析19
1.5本书的主要研究内容19
参考文献20
第2章水轮机调节系统基本模型及随机扰动系统稳定性分析26
2.1引言26
2.2水轮机调节系统动态模型及随机扰动27
2.2.1引水系统动态模型随机扰动27
2.2.2水轮机线性化（非线性）动态数学模型及随机扰动35
2.2.3同步发电机动态模型随机扰动45
2.2.4负荷动态模型随机扰动48
2.2.5调速器动态模型50
2.2.6励磁系统动态模型52
2.2.7水轮机调节系统任务与调节模式53
2.3多随机因素下水轮机调节系统稳定性分析56
2.3.1随机因素对水轮机调节系统稳定性的影响56
2.3.2随机数据统计分析60
2.4本章小结62
参考文献63
第3章考虑陀螺效应的水力发电机组轴系建模及振动特性65
3.1陀螺效应现象与原理65
3.2压力引水系统建模66
3.2.1压力引水管道模型67
3.2.2边界条件68
3.3考虑陀螺效应的水力发电机组轴系建模71
3.3.1陀螺效应在水力发电机组中的数学表示71
3.3.2考虑陀螺效应的水力发电机组轴系数学建模73
3.4考虑陀螺效应的水力发电机组振动特性81
3.4.1轴系振动特性81
3.4.2频域响应特性85
3.5甩负荷过渡过程下的轴系振动特性88
3.5.1导叶关闭规律确定88
3.5.2振动特性及其影响因素90
3.6本章小结98
参考文献99
第4章水力发电机组轴系与水轮机调节系统耦合建模及振动特性101
4.1不同传递参数下水力发电机组轴系与水轮机调节系统耦合
统一建模101
4.1.1以发电机角速度为传递参数的耦合统一建模101
4.1.2以水力不平衡力和水轮机动力矩为传递参数的耦合统一建模110
4.1.3以水力激励力为传递参数的耦合统一建模117
4.2考虑陀螺效应的水力发电机组轴系与水轮机调节系统耦合建模125
4.2.1考虑陀螺效应的水力发电机组轴系建模125
4.2.2水力发电机组轴系与水轮机调节系统耦合数学模型127
4.3耦合系统的振动特性130
4.4本章小结133
参考文献134
第5章水力发电系统参数不确定性分析135
5.1引言135
5.2数值仿真抽样方法135
5.3敏感性分析方法136
5.3.1扩展傅里叶幅度检验法136
5.3.2索博尔敏感性分析138
5.4基于发电机角速度耦合模型参数不确定性分析与模型验证139
5.4.1水轮机调节系统与水力发电机组轴系耦合模型参数不确定性
分析与验证139
5.4.2不对中量对系统模型状态变量动态演化过程的影响142
5.4.3发电机转子形心晃动幅度和不对中量的关系143
5.5相继甩负荷工况下水力发电系统模型参数不确定性分析145
5.5.1全局敏感性分析145
5.5.2模型验证147
5.5.3相继甩负荷对管道压力的影响149
5.5.4相继甩负荷对调压室涌浪的影响152
5.5.5相继甩负荷对转速波动的影响155
5.6本章小结158
参考文献158
第6章水风光互补发电系统发电可靠性分析159
6.1引言159
6.2混合水电/光伏/风电微电网系统建模与参数不确定性分析161
6.2.1混合水电/光伏/风电微电网系统建模161
6.2.2参数不确定性对水力发电系统发电可靠性的影响162
6.2.3水力发电系统参数间相互作用对并网可靠性影响168
6.2.4水力发电系统轴系模型验证170
6.3水风互补发电系统发电可靠性分析171
6.3.1风力发电系统风速模型场景172
6.3.2水风互补发电系统互补特性分析173
6.3.3水风互补发电系统发电可靠性评估指标176
6.3.4水风互补发电系统水力发电机组发电可靠性评估178
6.4水风互补混合发电系统的电能质量研究180
6.4.1电力系统的电能质量标准180
6.4.2不同水风容量配比下互补发电系统的电能质量181
6.5本章小结186
参考文献187
第7章水力发电系统的综合调节优势189
7.1基于时空尺度水风互补发电资源利用度与平抑性等级评估189
7.1.1基于连续小波变换的时间序列多尺度分解189
7.1.2基于最小二乘支持向量机的等级评估192
7.1.3系统资源利用度与平抑性等级评估模型193
7.2水力发电系统在调节风力波动方面的经济性评估194
7.2.1综合评价方法194
7.2.2水风互补特性分析196
7.2.3十四节点网络水风火互补发电系统综合优势分析197
7.2.4水风互补发电系统综合调节效益分析200
7.3本章小结202
参考文献202
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