（山西西龙池抽水蓄能电站有限责任公司 035503）
一、产品研制的目的和意义
1.1抽水蓄能行业介绍
抽水蓄能电站利用电力负荷低谷时的电能抽水至上水库，在电力负荷高峰期再放水至下水库发电的水电站。又称蓄能式水电站。它可将电网负荷低时的多余电能，转变为电网高峰时期的高价值电能，还适于调频、调相，稳定电力系统的周波和电压，且宜为事故备用，还可提高系统中火电站和核电站的效率。我国抽水蓄能电站的建设起步较晚，但由于后发效应，起点却较高，近年建设的几座大型抽水蓄能电站技术已处于世界先进水平。
1.2抽水蓄能电站分类
1.按电站有无天然径流分
（1）纯抽水蓄能电站：没有或只有少量的天然来水进入上水库（以补充蒸发、渗漏损失），而作为能量载体的水体基本保持一个定量，只是在一个周期内，在上、下水库之间往复利用；厂房内安装的全部是抽水蓄能机组，其主要功能是调峰填谷、承担系统事故备用等任务，而不承担常规发电和综合利用等任务。
（2）混合式抽水蓄能电站：其上水库具有天然径流汇入，来水流量已达到能安装常规水轮发电机组来承担系统的负荷。因而其电站厂房内所安装的机组，一部分是常规水轮发电机组，另一部分是抽水蓄能机组。相应地这类电站的发电量也由两部分构成，一部分为抽水蓄能发电量，另一部分为天然径流发电量。所以这类水电站的功能，除了调峰填谷和承担系统事故备用等任务处，还有常规发电和满足综合利用要求等任务。
2.按水库调节性能分
（1）日调节抽水蓄能电站：其运行周期呈日循环规律。蓄能机组每天顶一次（晚间）或两次（白天和晚上）尖峰负荷，晚峰过后上水库放空、下水库蓄满；继而利用午夜负荷低谷时系统的多余电能抽水，至次日清晨上水库蓄满、下水库被抽空。纯抽水蓄能电站大多为日设计蓄能电站。
（2）周调节抽水蓄能电站：运行周期呈周循环规律。在一周的5个工作日中，蓄能机组如同日调节蓄能电站一样工作。但每天的发电用水量大于蓄水量，在工作日结束时上水库放空，在双休日期间由于系统负荷降低，利用多余电能进行大量蓄水，至周一早上上水库蓄满。我国第一个周调节抽水蓄能电站为福建仙游抽水蓄能电站。
（3）季调节抽水蓄能电站：每年汛期，利用水电站的季节性电能作为抽水能源，将水电站必须溢弃的多余水量，抽到上水库蓄存起来，在枯水季内放水发电，以增补天然径流的不足。这样将原来是汛期的季节性电能转化成了枯水期的保证电能。这类电站绝大多数为混合式抽水蓄能电站。
1.3项目研发电站（西龙池电站）数据
装置研发的技术路线如上图所示、通过该技术路线的流程实施，完成整个装置的研发工作。具体路线的说明如下：
制定装置研发的实施计划：根据装置研发的功能要求，特制定装置研发过程中的计划要求，对于每个装置计划的任务点要求，指定具体任务计划时间以及相关的资源要求。
装置研发的解决方案：编写装置研发的解决方案，对标装置的相关性能参数要求，编写详细的解决方案。
设备选型及装置设计：主要包括压力水位传感器的选型、采集装置设备的选型、采集装置控制柜设计以及相关配套控制采集设备的选型。
数据采集软件系统研发：根据设备的要求以及现场安装网络的要求，在保证通讯采集稳定性要求的前提下，设计数据采集集成方案。
装置生产及工厂模拟测试FAT：根据采购的传感器及数据采集设备、供电电源等相关器件进行连接与通讯测试。
水位分析算法设计：进行水位分析算法平滑处理算法设计，根据历史经验数据形成分析算法。
算法优化调整：根据实际的环境模拟，进行相关的算法优化调整处理。
水位计显装置显示软件研发：主要进行Web端、APP端软件功能的研发。包括在线显示功能以及APP功能的研发及测试。
装置在现场安装及调试：装置在现场上、下水库的安装与调试，进行现场模拟采集数据的实施。
系统运行优化调整：系统根据连接的实际数据与用户历史经验数据进行优化对比分析，实时的调整系统的计算算法，达到系统计算的数据与实际数据之间进行贴合。如果存在偏差，及时的进行相关算法的修正处理。
装置定型发布：经过多次的优化调整，装置的整体性能达到了最优的状态，进行装置的设计定型发布。
2.2实施方案
研制并安装一套计算机程序（包括硬件和软件），应用于山西西龙池抽水蓄能电站水情监测系统，满足以下功能：
（1）研发并安装水位测量装置，实时采集到西龙池电站上、下库水位数据，数据刷现频率不低于1次/30s，测量精度不小于±5mm，并将该数据传送到电站中控室显示。
（2）基于开发软件C/Java编制一套计算机程序，根据采集到的水位信息实时计算得出库容和预计可发电、抽水时长，并对水库水量容量状况进行分析，得出是否需要调整水量（对库补水）的结论，并将该数据传送到电站中控室显示（数据刷现频率不低于1次/30s）。
（3）在电站中控室内增设一套计算显示装置，将当前水库水位、库容、可抽水发电时长信息显示出来，显示装置应保证美观、稳定，不得出现卡顿、闪屏、黑屏等现象。
（4）以自动化数据采集模块为主构成的物联网络远程自动化采集系统。数据采集仪内置先进的485数字智能测量模块，通过单/多通道数据处理集线器可采用总线式或者分布式，模块可选择1、4、8、16个的测量通道，每个通道均可接入一支完整的传感器。数据可通过无线传输模块（GPRS/CDMA/北斗等）直接远程到数据中心，供电方式可采用220V或者太阳能电池组。每个模块内置防雷器件，可有效消除或减少因雷击对设备造成的损坏。
采集设备安装方式：
气泡式水位计安装分为水下部分和水上部分，重难点在于水下部分的固定。水上部分放置在机箱体内部，水下部分需要将导气管通入水中并将前端固定。根据水库应用环境，气泡式水位计可沿坡道安装，或沿墙体、坝体安装。根据上水库、下水库现场的实际环境，由于业主要求水库坝体上不能通过膨胀螺丝固定传感器，通过实际情况进行分析，确定水位计的安装方式如下：
水位计参数：
四、产品技术总结
通过产品的研发，实现对于抽水蓄能电站的水位实时监测，同时可以实时的计算出上、下水库的实时蓄水量，计算出抽水时长时长以及发电时长。该装置成本控制低廉，安装方便、运行稳定，具备在行业内进行推广的条件。
论文作者:李鹏,高旭,刘晓俊,景小桐
论文发表刊物:《电力设备》2019年第13期
论文发表时间:2019/11/22
标签：电站论文; 水库论文; 装置论文; 水位论文; 电能论文; 水位计论文; 数据论文; 《电力设备》2019年第13期论文;