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水 利 学 报

２０２４年 １月 ＳＨＵＩＬＩ ＸＵＥＢＡＯ 第 ５５卷 第 １期

文章编号：０５５９ － ９３５０（２０２４）０１ － ００９２ － １２

混流式水电机组一次调频运行区分级划分方法

———以拉西瓦水电站为例

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３
许贝贝 １，２ ，靳佳辉 １，２ ，周 叶 ，陈帝伊 １，２ ，张 振 ，赵 浩 ５
（１．西北农林科技大学 旱区农业水土工程教育部重点实验室，陕西 杨凌 ７１２１００；
２．西北农林科技大学 水利与建筑工程学院，陕西 杨凌 ７１２１００；３．中国水利水电科学研究院，北京 １０００３８；
４．青海黄河上游水电开发有限责任公司，青海 西宁 ８１０００８；５．陕西省镇安抽水蓄能有限公司，陕西 西安 ７１００６１）

摘要：混流式水电机组变水头宽负荷一次调频性能，是构建灵活电力平衡体系、保证频率稳定的重要内核。在
水电站稳定性试验前提下，本文提出以一次调频电气特性为基 准 的 运 行 区 分 级 划 分 方 法。该 方 法 以 调 节 时 间、
稳 定 时 间 和 积 分 电 量 合 格 与 否 为 分 级 划 分 基 准 ， 利 用 区 域 面 积 、 区 域 中 心 和 区 域 综 合 性 能 进 行 系 统 评 价 。
以 西 北 地 区 调 频 电 厂 拉 西 瓦 水 电 站 为 例 ， 通 过 与 实 验 数 据 对 比 验 证 数 学 模 型 。 在 确 认 计 算 准 确 性 基 础 上 ，
以 调 频 性 能 为 优 化 目 标 ，探 究 管 径 、转 动 惯 量 、 积 分 增 益 等 水 机 电 参 数 对 运 行 区 分 级 划 分 的 影 响 规 律 。 最
后 ，总 结 水 机 电 参 数 对 调 频 性 能 与 运 行 区 的 贡 献 度 占 比 ， 指 出 混 流 式 水 电 机 组 变 水 头 宽 负 荷 一 次 调 频 运 行
优 化 的 方 向 。
关键词：混流式水电机组；一次调频；运行区；变水头；宽负荷
中图分类号：ＴＶ７３４ ｄｏｉ：１０．１３２４３?ｊ．ｃｎｋｉ．ｓｌｘｂ．２０２３０３９０
文献标识码：Ａ

１ 研究背景

近年来，随着各省区新能源大规模发展和电力系统峰谷差不断增大，常规水电机组定位从电量支
撑为主转变为电量与容量支撑并重。新形势下，水电机组面临高强度和频次的调峰调频任务，变水头
宽负荷稳定性技术被认为是完成该任务的可靠保障 ［１］ 。一般来说，混流式水电机组变水头宽负荷运
行，如拉西瓦水电站、李家峡水电站等，具备两个特征 ［２］ ：１）水轮机水头变幅（Ｈ － Ｈ）?Ｈ超过 ７％；
ｍａｘ ｒ ｒ
２）水轮机功率稳定调节范围超过［（５０％～５５％），１００％］Ｐ（转轮直径 Ｄ ≥６．０ｍ）。需要注意的是，两
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个特征约束下混流式水电机组常因水力振荡、机械振荡和电力振荡相互耦合导致其调频质量难以满足
《西北区域发电厂并网运行管理实施细则》 及 《西北区域并网发电厂辅助服务管理实施细则》 （以下
简称 “两个细则”）考核要求。因此，在完成调峰调频任务时，保证机组动态调节性能满足 “两个细
则” 考核要求，既是充分发挥常规水电机组电量与容量支撑的重要保障，也是水电厂高效经济运行和
电网安全稳定的关键。
电网调度计划制定常以混流式水电机组运行区作为机组的固有约束条件，运行区的划定通常按照
《水轮机基本技术条件》（ ＧＢ?Ｔ１５４６８—２０２０）等执行。例如，王正伟等 ［３］ 基于万家寨等实例研究混流式
水电机组运行区划分方法，综合考虑空化、振动、效率等因素将运行区划分为稳定、过渡、禁止运行
区，为机组合理调度和优化运行奠定基础。娄强等 ［４］ 提出一种基于水电机组在线监测数据、辅以稳定

收稿日期：２０２３ － ０６ － ３０；网络首发日期：２０２３ － ０１ － １０
网络首发地址：ｈｔｔｐｓ：??ｋｎｓ．ｃｎｋｉ．ｎｅｔ?ｋｃｍｓ?ｄｅｔａｉｌ?１１．１８８２．ＴＶ．２０２４０１０９．１１４１．００１．ｈｔｍｌ
基金项目：国家自然科学基金项目（５２１０９１１０，５２３３９００６）；广东省基础与应用基础研究基金项目（２０２１Ａ１５１５１１０５５２）；中国电建
集团西北勘测设计研究院有限公司科技项目（ ２０２３００８２３３５５００３４０）
作者简介：许贝贝（１９９０ － ），副教授，主要从事水电站调节系统建模及控制研究。Ｅ － ｍａｉｌ：ｘｕｂｅｉｂｅｉ０４１３＠１６３．ｃｏｍ
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