DE102004013907A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Leistungsregelung in einem Speicherkraftwerk - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zur Leistungsregelung in einem Speicherkraftwerk Download PDF

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Abstract

Verfahren und Vorrichtung zur Leistungsregelung in einem Speicherkraftwerk, wobei die Leistungsanforderung eines Stromnetzes (33) überwacht und bei Netz-Leistungsbedarf mit Hilfe wenigstens einer Turbine (8) und eines damit gekuppelten Motorgenerators (9) erzeugter Strom unter Leistungsregelung an das Stromnetz (33) geliefert wird, hingegen bei Leistungsüberschuß im Stromnetz (33) Strom aus dem Stromnetz bezogen und zumindest einer Pumpe (10) zum Pumpen von Wasser aus einem Unterbecken (12) in ein Oberbecken (2) zugeführt wird, wobei bei Leistungsüberschuß auch die Turbine (8) in einem hydraulischen Kurzschluß mit der Pumpe (10) betrieben und hinsichtlich ihrer Leistungsabgabe geregelt wird; dabei wird bei Erkennen eines Absinkens der Leistungsanforderung des Stromnetzes (33) auf einen vorgegebenen Wert, z. B. Null, die Pumpe (10) übergangsfrei auf volle Leistung eingeschaltet und die Turbine (8) auf Voll-Last gefahren sowie danach entsprechend den Schwankungen der sich bei der mit voller Leistung laufenden Pumpe (10) aufgrund der Netz-Schwankungen ergebenden Summen-Leistungsanforderung in der Leistung geregelt; bei einem Wiederanstieg der Netz-Leistungsanforderung auf über den vorgegebenen Wert wird die Pumpe (10) wieder übergangsfrei abgeschaltet.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Leistungsregelung in einem Speicherkraftwerk, bei dem die Leistungsanforderung eines Stromnetzes überwacht wird, wobei bei Netz-Leistungsbedarf mit Hilfe wenigstens einer Turbine und eines damit gekuppelten Motorgenerators erzeugter Strom unter Leistungsregelung an das Stromnetz geliefert und bei Leistungsüberschuß im Stromnetz Strom aus dem Stromnetz zumindest einer Pumpe zum Pumpen von Wasser aus einem Unterbecken in ein Oberbecken zugeführt wird, wobei bei Leistungsüberschuß auch die Turbine in einem hydraulischen Kurzschluß mit der Pumpe betrieben und hinsichtlich ihrer Leistungsabgabe geregelt wird.
  • Weiter bezieht sich die Erfindung auf eine Vorrichtung zur Durchführung eines solchen Verfahrens, mit wenigstens einer Turbine, einem damit gekuppelten Motorgenerator und wenigstens einer von der Turbine gesonderten Pumpe.
  • Speicherkraftwerke werden eingesetzt, um zu Spitzenlast-Zeiten elektrische Leistung an ein Stromnetz zu liefern. Zu Zeiten eines Leistungsüberschusses im Stromnetz kann hingegen elektrische Leistung aus dem Netz genutzt werden, um mit Hilfe von Pumpen Wasser aus einem Unterbecken in ein oberes Staubecken hoch zu pumpen, um so wieder mehr potentielle Energie für die Stromerzeugung bei Spitzenlast im Netz verfügbar zu haben. Derartige Pumpspeicherkraftwerke sind hinlänglich bekannt, vgl. beispielsweise US 4 282 444 A , DE 195 34 786 A und JP 2001-271 736 A.
  • Da der Leistungsverlauf im Stromnetz nicht gleichmäßig ist, sondern zum Teil sehr rasch und stark schwankt, ist in den Kraftwerken eine rasche Leistungsregelung erforderlich, die letztlich nur mit regelbaren Turbinen erzielt werden kann. Solange daher elektrische Leistung an das Stromnetz abgegeben wird, ist eine solche Ausregelung mit Hilfe herkömmlicher Wasserturbinen, wie z.B. Peltonturbinen oder Francisturbinen, problemlos möglich. Schwierig wird jedoch die Situation, wenn im auszuregelnden Regelband eines Netz-Leistungsverlaufs im negativen Leistungsbereich eine Regelung erforderlich ist, d.h. in jenem Bereich, in dem das Speicherkraftwerk aus dem Stromnetz elektrische Leistung entnimmt.
  • Für eine solche Situation wurde in der Praxis bereits ein hydraulischer Kurzschluß von Turbine und Pumpe vorgeschlagen, wobei mit Hilfe des aus dein Stromnetz gelieferten Stroms die Pumpe betrieben wird, die jedoch das Wasser aus dein Unterbecken teilweise der Turbine zuführt, die eine entsprechend regelbare elektrische Leistung abgibt. Dabei ist jedoch vorgesehen, ein solches Umschalten vom Turbinenbetrieb, in dein elektrische Leistung an das Stromnetz geliefert wird, in den Pumpbetrieb, in dein elektrische Leistung aus dein Stromnetz bezogen wird, nur zu mehr oder weniger fest vorgegebenen Zeiten vorzunehmen, wobei zwischen diesen unterschiedlichen Betriebsweisen relativ lange Umschaltzeiten erforderlich sind.
  • Aufgrund dieser Umschaltzeiten zwischen den verschiedenen Betriebsarten ist bei dieser bekannten Technik mit hydraulischem Kurzschluß tatsächlich keine echte den Bedürfnissen der Netzleistungsregelung entsprechende Leistungsregelung möglich, und insbesondere kann nicht der gesamte Leistungsbereich von einer maximalen Turbinenleistung ohne Pumpleistung bis zu einer maximalen Pumpleistung ohne Turbinenleistung geregelt werden.
  • Wünschenswert ist es daher, eine Leistungsregelung so vorzusehen, daß eine Regelung mit einer definierten Geschwindigkeit möglichst gleichmäßig von der maximalen Turbinenleistung (ohne Pumpleistung) bis zur maximalen Pumpleistung (ohne Turbinenleistung) erzielt wird. Wenn daher beispielsweise eine Turbine mit einer Leistung von 130 MW und eine Pumpe mit einer Leistung von –100 MW vorliegen, so soll eine Leistungsregelung im Bereich von +130 MW bis –100 MW möglich sein; in der Betriebsart "Hydraulischer Kurzschluß" ist damit die Möglichkeit einer Regelung von –100 MW bis +30 MW gegeben.
  • Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfahren bzw. eine Vorrichtung wie eingangs angegeben vorzusehen, um die volle Spannweite der Leistung von maximaler Turbinenleistung bis zur vollen Pumpleistung als Regelleistung nutzen zu können, d.h. eine echte Leistungsregelung vom betragsmäßig größten negativen Leistungswert bis zum höchsten positiven Leistungswert zu ermöglichen, ohne daß hierfür aufwendige, trotzdem nur sehr beschränkt regelbare Pumpen eingesetzt werden müssen, vielmehr die eigentliche Leistungsregelung nur mit Hilfe der Turbine erfolgen kann.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren der eingangs angeführten Art ist dadurch gekennzeichnet, daß bei Erkennen eines Absinkens der Leistungsanforderung des Stromnetzes auf einen vorgegebenen Wert, z.B. Null, die Pumpe übergangsfrei auf volle Leistung eingeschaltet wird und die Turbine auf Voll-Last gefahren sowie danach entsprechend den Schwankungen der sich bei der mit voller Leistung laufenden Pumpe aufgrund der Netz-Schwankungen ergebenden Summen-Leistungsanforderung in der Leistung geregelt wird, und daß die Pumpe bei einem Wiederanstieg der Netz-Leistungsanforderung auf über den vorgegebenen Wert wieder übergangsfrei abgeschaltet wird.
  • In entsprechender Weise ist die erfindungsgemäße Vorrichtung gekennzeichnet durch eine die Leistungsanforderung des Stromnetzes überwachende und die Turbinenleistung regelnde Regel- und Steuereinheit, die eingerichtet ist, die Pumpe bei Absinken der Netz-Leistungsanforderung auf den vorgegebenen Wert übergangsfrei einzuschalten, beim Einschalten der Pumpe auch die Turbine auf Voll-Last zu fahren und danach in ihrer Leistung zu regeln, sowie bei einem Wiederanstieg der Netz-Leistungsanforderung auf über den vorgegebenen Wert die Pumpe wieder übergangsfrei abzuschalten.
  • Mit der vorliegenden Technik ist die Regelung weder auf den positiven Bereich des "Turbinenbetriebes" noch auf den negativen Leistungsbereich der Betriebsart "Hydraulischer Kurzschluß" beschränkt, sondern es ist die volle Regelfähigkeit eines Leistungsbandes von ± 100 % (voller Turbinenbetrieb bis voller Pumpbetrieb) erzielbar; dies ist im Hinblick auf die Liberalisierung des Strommarktes und der in diesem Zusammenhang erforderlichen Netzregelung von wesentlichem Vorteil. Bei dem auf diese Weise gemäß der Erfindung erzielten sog. "Pumpentakten" würde sich demgemäß beispielsweise folgender Regelungsverlauf ergeben.
  • Es sei angenommen, daß der Maschinensatz im Turbinenbetrieb vorliegt, d.h. es wird elektrische Leistung an das Stromnetz geliefert. Wenn dann der Leistungsbedarf im Netz abnimmt, wird die Turbine, vorzugsweise eine Peltonturbine, entsprechend in der Leistung abwärtsgeregelt, bis zur Leistung Null, d.h. bis zu dein Moment, wo im Netz statt eines Leistungsbedarfs ein Leistungsüberschuß eintritt; es wird nun die Pumpe mit ihrer vollen Leistungsfähigkeit (Leistung –100%) eingeschaltet, und unmittelbar darauf, so rasch als es die Regelfähigkeit zuläßt, die Turbine auf Voll-Last gefahren, so daß die Summe der Leistung aus dem vollen Pumpbetrieb und dein vollen Turbinenbetrieb gleich Null ist.
  • Bei weiter zunehmendem Leistungsüberschuß im Netz wird dann die Turbine zurückgeregelt, wobei eine Regelung entsprechend den schnellen Schwankungen im Netz erfolgen kann, so daß beispielsweise bei Zurückregeln der Turbinenleistung eine zunehmend höhere Leistungsaufnahme durch den Maschinensatz insgesamt und bei Aufwärtsregeln der Turbine eine kleiner werdende Leistungsaufnahme aus dein Netz (entsprechend der Differenzleistung Pumpleistung minus Turbinenleistung) erfolgt und bei Leistungsbedarf des Netzes die Pumpe übergangsfrei ausgeschaltet und die Turbine entsprechend der Netzanforderung geregelt wird. Dieses "Pumpentakten" sieht somit, anders als der herkömmliche hydraulische Kurzschluß, eine volle Regelfähigkeit eines Leistungsbandes von ±100% vor.
  • Selbstverständlich sind dabei, um das übergangsfreie Einschalten der Pumpe zu ermöglichen sowie auch die rasche Leistungsregelung der Turbine zu erzielen, entsprechende Auslegungen dieser Maschinenkomponenten vorzusehen, wobei insbesondere die Pumpe mit einem entsprechend druckfesten Pumpengehäuse auszustatten ist. Wie hoch die Druckfestigkeit des Pumpengehäuses im Einzelnen jeweils sein muß, ergibt sich aus der Auslegung des Kraftwerkes an sich. Auch der Triebwasserweg und das Wasserschloß, das üblicherweise bei solchen Speicherkraftwerken vorliegt, sind mit einer entsprechenden Betriebsfestigkeit bzw. Kapazität vorzusehen, um entstehenden Druckschwingungen oder Druckanstiegen im Triebwasserweg standzuhalten und einen Überlauf des Wasserschlosses oder das Einziehen von Luft zu verhindern, d.h. die rasche und in rascher Folge auftretende Umkehr der Fließrichtung bedingt auch ein leistungsfähigeres Wasserschloß.
  • Ähnlich sind auch andere Komponenten des Maschinensatzes des Kraftwerkes ausreichend leistungsfähig auszulegen, wie etwa eine Anwurfvorrichtung für die Pumpe, die das Zuschalten der Pumpe in der gewünschten kurzen Regelzeit ermöglicht, d.h. die Pumpe in entsprechend kurzer Zeit auf die Synchrondrehzahl beschleunigt und dann mit dem übrigen Maschinensatz (Turbine, Motorgenerator) kuppelt. Auch die im Leistungssystem vorhandenen Schieber sind so auszulegen, daß sie innerhalb kurzer Zeit geöffnet und geschlossen werden, wobei zusätzliche Druckstöße zu vermeiden sind.
  • Im Prinzip kann die Pumpe eine unterschiedliche, insbesondere kleinere Leistung im Vergleich zur Turbinenleistung haben, für eine symmetrische Regelung um einen Nullwert als Mittelwert kann es jedoch von Vorteil sein, wenn die Pumpe eine maximale Leistungsaufnahme gleich der maximalen Leistungsabgabe der Turbine hat.
  • Weiter ist es vorteilhaft, wenn ergänzend die Fördermenge der Pumpe mit Hilfe einer Drosseleinheit geregelt wird. Durch die Anwendung einer solchen Drosselregelung, beispielsweise mittels eines Schiebers als Drosseleinheit, kann zusätzlich erreicht werden, daß beispielsweise in einem Leistungsbereich zwischen –50 % und –100 % (Pumpenbetrieb) die Zuschaltung der Turbine nicht erforderlich ist und in einem Leistungsbereich von 0 bis +50 % (Turbinenbetrieb) die Pumpe noch gekuppelt bleiben kann. Dadurch kann die Anzahl der Zu- und Abschaltvorgänge für die Turbine und für die Pumpe reduziert werden. Entsprechend ist erfindungsgemäß daher mit Vorteil vorgesehen, daß die Drosselregelung auch bei einem niedrigen Netz-Leistungsbedarf, bei Weiterlaufen der Pumpe, durchgeführt wird.
  • Für die Regelung ist es weiter günstig, wenn die Zeit für das Erreichen der vollen Leistung der Pumpe nach deren Einschalten im Wesentlichen dem Kehrwert der Regelgeschwindigkeit der Turbine entspricht. Wenn daher die Regelgeschwindigkeit für die Turbine mit x% pro Sekunde angegeben wird, erreicht in diesem Fall die Pumpe ihre volle Leistung (–100% Leistung) in einer Zeit von 100/x Sekunden (s). Die Größe x kann dabei beispielsweise 5 betragen, d.h. die Regelgeschwindigkeit beträgt z.B. 5%/s, so daß dementsprechend die Pumpe innerhalb von 20 s auf Voll-Last gebracht wird.
  • Für das gewünschte schnelle Einschalten der Pumpe ist es überdies vorteilhaft, wenn alle zum Betrieb der Pumpe erforderlichen Hilfsantriebe bereits vor Erreichen des vorgegebenen Werts aktiviert werden.
  • Schließlich ist es auch von Vorteil, wenn die Pumpe mit einer den Druck auf ihrer Zulaufseite erhöhenden Vorpumpe betrieben wird. Dies ist dann zweckmäßig, wenn die Pumpe – die einen bestimmten Zulaufdruck (z.B. 3 bis 5 bar) benötigt – nicht tief genug, relativ zum Unterbecken, angeordnet werden kann.
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen, auf die sie jedoch nicht beschränkt sein soll, und unter Bezugnahme auf die Zeichnung noch weiter erläutert. In der Zeichnung zeigen im Einzelnen:
  • 1 ein Schema eines Speicherkraftwerkes;
  • 2 in einem Diagramm einen üblichen Leistungsverlauf im Netz über einen Zeitraum von 24 Stunden;
  • 3 in einem gegenüber 2 größeren Maßstab ein Detail des Leistungsverlaufs innerhalb des zugehörigen Regelbandes;
  • 4 in einem Diagramm den Leistungsverlauf über einen Teil eines Tages bei einem bekannten Kraftwerk mit hydraulischem Kurzschluß;
  • 5 ein Schema eines Speicherkraftwerkes, bei dein die erfindungsgemäße Technik Anwendung findet;
  • 6 eine schematisierte, zur Vorrichtung gemäß 5 gehörige Regelkurve;
  • 7 ein Schema ähnlich jenem gemäß 5, wobei nun jedoch der Pumpe eine Vorpumpe zur Erhöhung des zulaufseitigen Drucks zugeordnet ist;
  • eine zur Anordnung gemäß 7 gehörende Regelkurve ähnlich der Darstellung in 6;
  • 9 in einem Diagramm einen Ausschnitt aus dein Leistungsverlauf innerhalb des Regelbandes bei Anwendung der erfindungsgemäßen Technik; und
  • 10 ein ähnliches Diagramm wie in 9, wobei verschiedene Parameter verdeutlicht sind.
  • In 1 ist ganz schematisch eine im Prinzip herkömmliche Speicherkraftwerksanlage 1 gezeigt, bei der Wasser aus einem Oberbecken (Staubecken) 2 über einen Druckstollen 3, dein ein Wasserschloß 4 zugeordnet ist, und über einen Druckschacht 5 einem Kraftwerk G zugeführt wird. Das eigentliche Kraftwerk G umfaßt dabei als Maschinenkomponenten an einer gemeinsamen Welle 7 wenigstens eine Turbine 8, wenigstens einen zugehörigen Motorgenerator 9 sowie weiter wenigstens eine Pumpe 10. Die Turbine 8 ist dabei einem Turbinen-Unterwasserkanal 11 zugeordnet, der zu einem Unterbecken 12 führt. Von diesem Unterbecken 12 führt ein Pumpwasserstollen 13 zur gegenüber dein Unterbecken 12 tiefer angeordneten Pumpe 10, die ablaufseitig mit dein Druckschacht 5 bzw. der Turbine 8 verbunden ist. In herkömmlicher Weise zusätzlich angeordnete Absperrorgane (Schieber) sind in 1 der Einfachheit halber weggelassen worden.
  • In 2 ist ein beispielhafter Leistungsverlauf in einem Stromnetz über einen Zeitraum von 24 Stunden veranschaulicht. Da das Stromnetz selbst keine Energie speichern kann, muß die vom Netz an Verbraucher abgegebene Leistung immer ganz genau mit der in den Kraftwerken erzeugten Leistung im Gleichgewicht sein. Wenn dies nicht der Fall ist, ändert sich die Frequenz andauernd.
  • Wie ersichtlich ist der Verlauf der Leistung nicht ausgeglichen und gleichmäßig, vielmehr schwankt die Leistung um einen – sich ändernden – Mittelwert 14 innerhalb eines Regelbandes 15. Diese Leistungsänderungen können bei gleichzeitiger Einhaltung der Netzfrequenz bei der derzeitigen Technik nur mit rasch regelbaren Turbinen ausgeregelt werden.
  • In 2 ist weiter angedeutet, daß ein Grundlastbereich 16 gegeben ist, in dein die elektrische Leistung durch Kernkraftwerke, Laufkraftwerke oder Braunkohlekraftwerke erbracht wird; in einem Mittellastbereich 17 (leicht punktierter Bereich im Diagramm von 2) wird die elektrische Leistung durch Steinkohlekraftwerke oder Erdölkraftwerke erbracht; in einem Spitzenlastbereich 18, der durch eng punktierte Bereiche veranschaulicht ist, wird die elektrische Leistung durch Hochdruck-Wasserkraftanlagen und Gaskraftwerke erbracht.
  • In 3 ist mehr im Detail der Leistungsverlauf innerhalb des Regelbandes 15 gezeigt, wobei der tatsächliche Leistungsverlauf 19 stark um den Mittelwert 14 herum schwankt, was nicht nur auf den schwankenden Verbrauch, sondern vielfach auch darauf zurückzuführen ist, daß an das Netz liefernde Erzeuger, wie insbesondere Windkraftwerke, ihre Leistung rasch und ungeplant verändern oder auch kurzfristig ausfallen. Weiter ist der prognostizierte Leistungsbedarf 20 eingezeichnet, wobei sich aus den Abweichungen des tatsächlichen Leistungsverlaufs 19 das erforderliche Ausmaß der Regelleistung 21 ergibt.
  • Wie somit ersichtlich ist es erforderlich, einen Ausgleich für diese Schwankungen vorzusehen, die wie erwähnt außer auf rasch wechselnde Lasten der Verbraucher auch auf nicht regelfähige Leistungen von Einspeisern, wie Windenergiekraftwerken, die plötzlich abschalten müssen, zurückzuführen sind. Hierfür wäre es denkbar, thermische oder hydraulische Maschinensätze derart in Teillast zu betreiben, daß die minimale Leistung der unteren Grenze des Regelbandes entspricht und die abgegebene elektrische Leistung rasch entsprechend dem Bedarf hoch geregelt wird. Diese Betriebsweise führt aber bei thermischen Maschinensätzen zu hohen Wirkungsgradverlusten im Teillastbereich und bei hydraulischen Maschinen zu einem hohen Wasserverbrauch und zur Lieferung von geringwertiger Bandenergie. Der Betriebspunkt (Nullpunkt) des Regelkraftwerkes soll daher Idealerweise in der Mitte des Regelbandes liegen. Auf diese Weise wird das ganze Regelband bedient und in Summe gleich viel Energie geliefert wie bezogen.
  • An sich sind hydraulische Turbinen für rasche Regelaufgaben im positiven Leistungsbereich sehr gut geeignet. Überschußleistung im Netz kann von Pumpen aufgenommen werden. Derartige Pumpen in Pumpspeicheranlagen sind jedoch nur mit großem Aufwand und auch dann bloß in einem sehr engen Bereich ihrer Leistungsfähigkeit – z.B. mittels Drehzahlregelung – regelbar, vgl. z.B. DE 40 25 168 C .
  • Für die Leistungsregelung im negativen Bereich wurde bereits grundsätzlich eine Regelung mit einem sog. hydraulischen Kurzschluß vorgeschlagen, bei dem gleichzeitig Pump- und Turbinenbetrieb gefahren wird; dabei kann geregelt Leistung vom Netz aufgenommen werden. Wird nun ein Maschinensatz als Turbine betrieben und parallel dazu ein weiterer Maschinensatz mit Turbine und Pumpe in der Betriebsart "Hydraulischer Kurzschluß", dann ist eine Leistungsregelung von plus 100 % (max. Turbinenleistung) bis minus 100% (max. Pumpenleistung) derart möglich, daß ein hoher Wasserverbrauch insgesamt vermieden werden kann.
  • In 4 ist ausschnittsweise ein beispielhafter Regelungsverlauf bei hydraulischem Kurzschluß veranschaulicht, wobei beispielsweise über einen Zeitraum 22 von fünf Stunden nur eine Pumpe betrieben wird, die eine Leistungsaufnahme von 100 MW hat (bloßer Pumpbetrieb). Danach folgt eine Stillstandsphase 23, die beispielsweise mehr als eine Stunde dauert, wonach eine Leistungsregelung durch Regelung einer Turbine in Überlagerung zu einem Pumpbetrieb (hydraulischer Kurzschluß) erfolgt (Zeitintervall 24). Oberhalb dieses Leistungsverlaufs 25 ist in 4 schematisch mit strichpunktierter Linie der Verlauf des Wasserstandes 26 im Oberbecken veranschaulicht, wobei ersichtlich ist, daß in der Phase 22 mit reinem Pumpbetrieb der Wasserpegel ansteigt, in der Stillstandsphase 23 der Wasserpegel konstant bleibt und danach in der Phase 24 in der Betriebsart "Hydraulischer Kurzschluß" weiter leicht ansteigt, da die Pumpe mehr Wasser ördert als die Turbine abarbeitet.
  • Wird dann nach entsprechender Umschaltzeit 23' in den Turbinenbetrieb (vgl. die Phase 24' rechts in 4) gewechselt, sinkt der Wasserpegel 26 wieder. Es ist hieraus erkennbar, daß beim hydraulischen Kurzschluß die Leistung auch in einem negativen Leistungsbereich geregelt werden kann. Wenn beispielsweise die Leistung der Turbine (z.B. 130 MW) größer ist als die Leistung der Pumpe (z.B. –100 MW), so ist die Regelbandbreite während dieses hydraulischen Kurzschlusses gleich der Differenz dieser beiden Leistungen, also beispielsweise –100 MW (Turbinenleistung 0) bis +30 MW (Turbinenleistung 130 MW).
  • Nachteilig ist bei der bekannten Technik mit hydraulischem Kurzschluß, daß zwischen den verschiedenen Betriebsarten "Turbinenregelung" und "Hydraulischer Kurzschluß mit Turbinenregelung" relativ lange Umschaltzeiten oder Totzeiten vorliegen, so daß eine echte Netzregelung nicht möglich ist. Für eine solche Netzregelung wäre ein kontinuierliches Leistungsband von +100 % (wenn das Netz die volle Leistung benötigt) bis –100 % (im Netz ist die maximal aufnehmbare Überschußleistung vorhanden) notwendig, und innerhalb dieses Leistungsbandes ist eine Regelung ohne zeitliche Verzögerungen und mit einer definierten Regelgeschwindigkeit von x % pro Sekunde erforderlich. Eine solche Technologie ist bei der vorliegenden Anlage vorgesehen und wird nun nachfolgend anhand der 5 bis 10 noch näher erläutert.
  • In 5 ist der erforderliche Maschinensatz etwas mehr im Detail, verglichen mit 1, dargestellt, wobei entsprechende Komponenten mit den selben Bezugszeichen wie in 1 bezeichnet sind. Der gemeinsamen Welle 7 sind wieder eine Turbine 8 und ein Motorgenerator 9 sowie eine Pumpe 10 zugeordnet. In 5 ist weiter eine Anwurfvorrichtung 27 für die Pumpe 10 schematisch dargestellt; hierbei kann es sich im Wesentlichen um einen hydraulischen Wandler handeln, der bei Einschalten der Pumpe 10 möglichst rasch gefüllt wird, um schließlich die Pumpe 10 auf Synchrondrehzahl zu beschleunigen und über die Welle 7 mit dein Motorgenerator 9 zu kuppeln. Erst wenn die Pumpe 10 gekuppelt ist, kann ein Schieber 28 an der Ablaufseite der Pumpe 10 geöffnet werden. Standardmäßig sind zwei weitere Schieber 29 und 30 im Zulauf zur Turbine 8 vorgesehen.
  • Wie aus 5 ersichtlich ist, ist die Pumpe 10 über den Schieber 28, eine Steigleitung 13' und die Turbinenzulaufleitung 11' über den Schieber 30 mit der Turbine 8 verbunden. Auf diese Weise kann über die Komponenten 11, 12, 13, 28, 13', 11' und 30 ein hydraulischer Kurzschluß von Pumpe 10 und Turbine 8 herbeigeführt werden. Es ist hierbei jedoch nicht notwendig, daß die gesamte von der Pumpe 10 gepumpte Wassermenge über die Turbine 8 dem Unterbecken 12 wieder zugeführt wird, vielmehr kann ein Teilstrom über den Schieber 29 dein Stausee oder Oberbecken 2 zugeführt werden, um dort den Wasserstand zu erhöhen.
  • Der Schieber 28 hat als regelbare Drosseleinheit einen nur schematisch angedeuteten Regeleingang 28', welcher ebenso wie Regel- bzw. Steuereingänge 10', 27', 8' und 9' der Pumpe 10, der Anwurfvorrichtung 27, der Turbine 8 und des Motorgenerators 9 an eine Regel- und Steuereinheit 31 angeschlossen ist. Diese Regel- und Steuereinheit 31 überwacht auch über eine Leitung 32 die Anschaltung des Netzes 33 und erhält über eine Leitung 34 Informationen betreffend die Leistungsanforderung des Netzes zugeführt. Schließlich ist der Vollständigkeit halber in 5 auch eine Schaltanlage 35 veranschaulicht.
  • In 6 ist eine zu 5 gehörige beispielhafte Regelkurve (Leistung P über der Zeit t) schematisch veranschaulicht, wobei eine Regelkennlinie 36 für die Turbine 8 im positiven Leistungsbereich gezeigt ist. Im negativen Leistungsbereich ist eine Regelkennlinie 37 für die Kombination von Pumpe 10 und Turbine 8 veranschaulicht. Wenn die Regelkennlinie 36 für die Turbine 8 mit der vorgegebenen Geschwindigkeit x % pro Sekunde absinkt und gegen Null geht, wird vor Erreichen des Null-Durchgangs (oder eines anderen vorgegebenen Werts) bei 38 ein Start von Pumpen-Hilfsantrieben oder -einrichtungen, wie z.B. Ventilen, Lagerölpumpen etc., veranlaßt, bevor bei 39 die Pumpe 10 eingeschaltet wird. Mit der Zeitdifferenz 40 ist daher die Zeitspanne für den Anlauf der Pumpen-Hilfsantriebe verdeutlicht.
  • Während in 6 mit geraden Linien die ideale Regelkennlinie 37 für die Pumpe plus Turbine angegeben ist, ist mit der Kurve 41 die tatsächliche Leistungsaufnahme der Pumpe 10 veranschaulicht, wobei in einer ersten Phase 42 die Beschleunigung der Pumpe 10 erfolgt, bis sie zu einem Zeitpunkt 43 über die Anlaufvorrichtung 27 mit der Welle 7, der Turbine 8 bzw. dem Motorgenerator 9 gekuppelt und sodann der Schieber 28 geöffnet wird.
  • Zum Zeitpunkt 44 ist der Schieber 28 endgültig offen, so daß für das gesamte Zeitintervall beginnend beim Start 39 bis zum Vorliegen des Schiebers 28 in der Offenstellung im Zeitpunkt 44 ein Zeitintervall 45 verstrichen ist, das bevorzugt dein Kehrwert der Regelgeschwindigkeit x % pro Sekunde entspricht, d.h. 100/x Sekunden beträgt. In einem praktischen Beispiel einer Computersimulation betrug die Regelgeschwindigkeit 5 % pro Sekunde und dementsprechend das Zeitintervall 45 für das Erreichen der Voll-Last der Pumpe 10 (ab dem Nulldurchgang) 20 Sekunden.
  • Wenn dann der Leistungsbedarf im Netz 33 wieder steigt, wird beim Null-Durchgang, im Punkt 50, der Schaltbefehl "Pumpe AUS" für die Pumpe 10 aktiviert, und der Schieber 28 wird wieder geschlossen, was eine Zeit 51 dauert. Zum Zeitpunkt 52 ist der Schieber 28 dann geschlossen, und es kann die Pumpe 10 mit Hilfe der Anwurfvorrichtung 27 von der Welle 7 abgekuppelt werden.
  • Insgesamt ergibt sich somit ein außerordentlich rasches Zu- und Abschalten der Pumpe 10, das sog. "Pumpentakten". Das Fahren einer Leistung P = 0 ist bei einem reinen Turbinenbetrieb ohne weiteres möglich, ebenso jedoch in der Betriebsart "Hydraulischer Kurzschluß", wo dann eine außerordentlich rasche Leistungsaufnahme aus dem Netz möglich ist, da die Pumpe 10 bereits läuft. Da in der Betriebsart "Hydraulischer Kurzschluß" sowohl die Pumpe 10 als auch die Turbine 8 in Betrieb sind, kann jede negative Leistung (Leistungsaufnahme aus dein Netz 33) im Bereich von Null bis –100% mit der Regelgeschwindigkeit x % pro Sekunde angefahren werden.
  • Mit Hilfe des Schiebers 28 oder allgemein einer Drosseleinheit kann überdies eine zusätzliche Drosselregelung vorgesehen werden, wobei in einem niedrigen Leistungsbereich zwischen z.B. –50% und –100% einerseits die Zuschaltung der Turbine 8 nicht erforderlich ist und so ein Drosselregelungsbereich 53 definiert wird, und andererseits im niedrigen positiven Leistungsbereich (z.B. 0 bis +50 %, vgl. Drosselbereich 54 in 6) die Pumpe 10 noch gekuppelt bleiben kann. Auf diese Weise kann die Anzahl der Zuschaltvorgänge für die Turbine 8 und die Pumpe 10 reduziert werden.
  • In 7 ist eine Anlage ganz ähnlich jener gemäß 5 in einem vergleichbaren Schema gezeigt, wobei entsprechende Komponenten mit den selben Bezugszeichen bezeichnet sind, und wobei sich, soweit gleiche Komponenten gegeben sind, eine Wiederholung der Beschreibung erübrigen kann. Im Unterschied zu 5 ist bei der Anlage gemäß 7 nun der Pumpe 10 auf der Zulaufseite eine Vorpumpe 55 vorgeschaltet, um so zulaufseitig den Druck zu erhöhen. Eine solche Vorpumpe wird dann vorgesehen, wenn die Pumpe 10 zur Verhinderung von Kavitationen nicht tief genug, bezogen auf das Unterbecken 12, angeordnet werden kann.
  • 8 zeigt dann ein zugehöriges Regeldiagramm ähnlich jenem gemäß 6, wobei sich gegenüber 6 die folgenden Änderungen im Hinblick auf das Vorsehen der Vorpumpe 55 ergeben: Zum Zeitpunkt 39 "Start der Pumpe 10" wird auch die Vorpumpe 55 eingeschaltet. Gleichzeitig beginnt auch die Beschleunigung der Pumpe 10 und damit die Leistungsaufnahme 41 der Pumpe 10. Wenn bei steigendem Leistungsbedarf im Netz die Pumpe 10 wieder abgeschaltet wird, wird bei 50 auch die Vorpumpe 55 wieder ausgeschaltet, was in 8 zusätzlich mit dem Befehl 57 angedeutet ist.
  • Im Übrigen entspricht das Diagramm von 8 jenem von 6, so daß diesbezüglich auf die vorstehend anhand der 6 erfolgte Beschreibung verwiesen wird.
  • Insgesamt ergibt sich somit ein Netz-Leistungsverlauf mit einer Regelung über die Bandbreite von –100 % bis +100 %, wobei Beispiele hierfür in 9 und 10 gezeigt sind. Gemäß 9 ist mit einer voll ausgezogenen Linie der tatsächliche Netz-Leistungsverlauf 58 (Leistung P) über der Zeit t veranschaulicht, mit einer strichpunktierten Linie ist der Turbinen-Leistungsverlauf 59 gezeigt und mit einer strichlierten Linie der Pumpen-Leistungsverlauf 60. Bei 61 ist schließlich noch eine kurzzeitige Leistungsregelung mit Hilfe des Schiebers 28 (Leistungsregelung "Drosselung Pumpe") veranschaulicht. In der Betriebsart "Hydraulischer Kurzschluß" ergibt sich somit der Netz-Leistungsverlauf 58 aus der Differenz 62 des Turbinen-Leistungsverlaufs 59 und des Pumpen-Leistungsverlaufs 60.
  • Ein solcher Leistungsverlauf ist nochmals schematisch in 10 verdeutlicht, wobei bei 63 der vom Netz geforderte positive Leistungsverlauf, unter Regelung mittels der Turbine 8, und bei 64 der negative Leistungsverlauf veranschaulicht ist, der sich bei einem Leistungsüberschuß im Netz ergibt, wobei während dieser Zeit eines Leistungsüberschusses im Netz die Pumpe 10 eingeschaltet wird, deren Leistung mit der vereinfacht dargestellten Kurve 65 in 10 veranschaulicht ist. Mit dein Pfeil 62' ist in 10 beispielhaft die Differenzleistung angedeutet, die sich durch die Abgabe von Leistung durch die Turbine 8 sowie bei Aufnahme von Leistung (100 %) durch die Pumpe 10 ergibt; die jeweilige Turbinenleistung ist ausgehend vom negativen Maximalwert der Pumpenleistung (beispielsweise –80 MW) positiv hinzuzurechnen. Beispielsweise beträgt die Turbinenleistung zum angegebenen Zeitpunkt (Pfeil 62') ca. 35 MW, so daß zu diesem Zeitpunkt die netto aus dein Netz bezogene Leistung ca. (–)45 MW beträgt.
  • Damit die volle Spannweite der Leistung, von der maximalen positiven Turbinenleistung bis zur vollen negativen Pumpleistung, als Regelleistung genutzt werden kann, sind alle Komponenten zwischen dein Oberbecken 2 und dem Unterbecken 12 entsprechend den erhöhten Belastungen auszulegen. So haben im Triebwasserweg 3, 5 die fortlaufenden Laständerungen unmittelbare Änderungen der Fließgeschwindigkeit und Fließrichtung zur Folge, wodurch Druckschwingungen entstehen, die sich auf die Betriebsfestigkeit des Triebwasserweges 3, 5 auswirken. Dementsprechend Betriebsfest muß dieser Triebwasserweg 3, 5 ausgebildet werden.
  • Wichtig ist hier auch die Auslegung des Wasserschlosses 4 (vgl. 1), das an sich zur Begrenzung derartiger Druckanstiege dient, wobei kinetische Energieüberschüsse und -defizite ausgeglichen werden, ohne daß es zu schädlichen Druckstößen, zu einem Überlauf des Wasserschlosses 4 bzw. zu einem Lufteinzug durch Unterdruck kommen kann. Grundsätzlich sind Wasserschlösser gemäß Stand der Technik so dimensioniert, daß Regelvorgänge bei Turbinenbetrieb möglich sind. Bei diesen herkömmlichen Regelvorgängen ändert sich aber die Fließrichtung nicht. Da bei der vorliegenden Technologie eine rasche und in rascher Folge auftretende Richtungsumkehr gegeben ist, ist das Wasserschloß 4 entsprechend leistungsfähig auszulegen.
  • Auch die Anwurfvorrichtung 27 ist vergleichsweise leistungsstark auszulegen, damit ausgehend vom Turbinenbetrieb das Zuschalten der Pumpe 10 in der definierten Regelzeit möglich ist, d.h. die Pumpe 10 in der gewünschten kurzen Zeit auf die Synchrondrehzahl beschleunigt und mit dem übrigen Maschinensatz gekuppelt werden kann. In vergleichbarer Weise muß bei der anhand der 7 und 8 beschriebenen Variante mit Vorpumpe 55 der Antrieb der Vorpumpe 55 für ein dauerndes Zu- und Abschalten in kurzen Zeitintervallen ausgelegt sein, wobei diese Schaltvorgänge beispielsweise in Minutenintervallen möglich sein müssen.
  • Für die Pumpe (bzw. Hauptpumpe) 10 gilt, daß je komplexer und vielfältiger die Betriebsarten und Regelvorgänge sind, umso größer die Gefahr ist, daß es genau in den ungünstigsten Betriebszuständen zu Störungen kommt (z.B. Öffnen des Leistungsschalters aufgrund einer Gefahrmeldung). Dabei kann es zu Drehzahlanstiegen kommen, und die dabei auftretenden Drücke und Schwingungen müssen von den Bestandteilen der Pumpe 10 schadlos ausgehalten werden. So ist insbesondere das Gehäuse der Pumpe 10 entsprechend druckfest auszuführen, da der Druck der Pumpe 10 ungefähr mit dein Quadrat der Drehzahl (bei geschlossenem Schieber 28) steigt.
  • Damit die Pumpe 10 rasch zu- und abgeschaltet werden kann, muß auch der Schieber 28 innerhalb kurzer Zeit geöffnet und geschlossen werden können. Dabei ist insbesondere beim Schließvorgang ein besonders gestuftes Schließgesetz zweckmäßig, um zusätzliche Druckstöße zu vermeiden.
  • Selbstverständlich sind im Rahmen der Erfindung Abwandlungen und Modifikationen der vorstehend beschriebenen Ausgangsbeispiele möglich. So ist insbesondere auch ein Betrieb mit mehreren Turbinen und/oder mehreren Pumpen (z.B. in Parallelschaltung) möglich, und es ist auch nicht unbedingt notwendig, daß die volle Leistung der Pumpe jener der Turbine entspricht.

Claims (13)

  1. Verfahren zur Leistungsregelung in einem Speicherkraftwerk, bei dein die Leistungsanforderung eines Stromnetzes (33) überwacht wird, wobei bei Netz-Leistungsbedarf mit Hilfe wenigstens einer Turbine (8) und eines damit gekuppelten Motorgenerators (9) erzeugter Strom unter Leistungsregelung an das Stromnetz (33) geliefert und bei Leistungsüberschuß im Stromnetz (33) Strom aus dein Stromnetz bezogen und zumindest einer Pumpe (10) zum Pumpen von Wasser aus einem Unterbecken (12) in ein Oberbecken (2) zugeführt wird, wobei bei Leistungsüberschuß auch die Turbine (8) in einem hydraulischen Kurzschluß mit der Pumpe (10) betrieben und hinsichtlich ihrer Leistungsabgabe geregelt wird, dadurch gekennzeichnet, daß bei Erkennen eines Absinkens der Leistungsanforderung des Stromnetzes (33) auf einen vorgegebenen Wert, z.B. Null, die Pumpe (10) übergangsfrei auf volle Leistung eingeschaltet wird und die Turbine (8) auf Voll-Last gefahren sowie danach entsprechend den Schwankungen der sich bei der mit voller Leistung laufenden Pumpe (10) aufgrund der Netz-Schwankungen ergebenden Summen-Leistungsanforderung in der Leistung geregelt wird, und daß die Pumpe (10) bei einem Wiederanstieg der Netz-Leistungsanforderung auf über den vorgegebenen Wert wieder übergangsfrei abgeschaltet wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpe (10) eine Leistungsaufnahme bis zur maximalen Leistungsabgabe der Turbine (8) hat.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ergänzend die Fördermenge der Pumpe (10) mit Hilfe einer Drosseleinheit (28, 28') geregelt wird.
  4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Drosselregelung auch bei einem niedrigen Netz-Leistungsbedarf, bei Weiterlaufen der Pumpe (10), durchgeführt wird.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeit für das Erreichen der vollen Leistung der Pumpe (10) nach deren Einschalten im Wesentlichen dem Kehrwert der Regelgeschwindigkeit der Turbine (8) entspricht.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Turbine (8) mit einer Regelgeschwindigkeit von ca. 5 % der Voll-Last pro Sekunde in der Leistung geregelt wird.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zum Kuppeln der Pumpe (10) mit der Turbine (8) vorgesehene Hilfsantriebe beim Absinken der Netz-Leistungsanforderung bereits vor Erreichen des vorgegebenen Werts aktiviert werden.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpe (10) mit einer den Druck auf ihrer Zulaufseite erhöhenden Vorpumpe (55) betrieben wird.
  9. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 8, mit wenigstens einer Turbine (8), einem damit gekuppelten Motorgenerator (9) und wenigstens einer von der Turbine gesonderten Pumpe (10), gekennzeichnet durch eine die Leistungsanforderung des Stromnetzes überwachende und die Turbinenleistung regelnde Regel- und Steuereinheit (31), die eingerichtet ist, die Pumpe (10) bei Absinken der Netz-Leistungsanforderung auf den vorgegebenen Wert übergangsfrei einzuschalten, beim Einschalten der Pumpe (10) auch die Turbine (8) auf Voll-Last zu fahren und danach in ihrer Leistung zu regeln, sowie bei einem Wiederanstieg der Netz-Leistungsanforderung auf über den vorgegebenen Wert die Pumpe (10) wieder übergangsfrei abzuschalten.
  10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpe (10) eine Leistungsaufnahme bis zur maximalen Leistungsabgabe der Turbine (8) hat.
  11. Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Pumpe (10) eine regelbare Drosseleinheit (28) nachgeordnet ist, die einen mit der Regel- und Steuereinheit (31) verbundenen Regeleingang (28) zwecks Drosselregelung aufweist.
  12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß eine zum Kuppeln der Pumpe (10) mit der Turbine (8) vorgesehene Anwurfvorrichtung (27) und ein Schieber (28) für eine Aktivierung eingerichtet sind, bei der die Pumpe (10) nach 100/x Sekunden die volle Leistung aufnimmt, wobei x die in % pro Sekunde angegebene Regelgeschwindigkeit ist.
  13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Zulaufseite der Pumpe (10) eine den Zulauf-Druck erhöhende Vorpumpe (55) vorgesehen ist.
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Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102006010852B4 (de) * 2006-03-09 2010-09-23 Vattenfall Europe Powerconsult Gmbh Verfahren zur Leistungsregelung eines mit Pumpspeichersätzen ausgerüsteten Speicherkraftwerkes
WO2011110698A1 (es) * 2010-03-09 2011-09-15 Endesa Generación, S. A. Sistema y método de control para centrales eolico hidráulicas con acumulación bombeada
WO2012175165A1 (de) * 2011-06-22 2012-12-27 Voith Patent Gmbh Pumpturbinenanlage
DE102011116222A1 (de) 2011-10-17 2013-04-18 Vattenfall Europe Powerconsult Gmbh Ausrüstung und Verfahren eines Pumpspeicherwerkes als Doppelblocksystem zur ununterbrochenen Leistungsregelung als Netzdienstleistung
CN103080534A (zh) * 2011-07-01 2013-05-01 沃依特专利有限责任公司 泵涡轮机设备
WO2012129581A3 (de) * 2011-03-25 2013-06-06 Technische Universität Wien Pumpspeicheranlage
DE102015222666A1 (de) 2015-11-17 2017-05-18 Rwe Power Aktiengesellschaft Verfahren zum Betrieb eines Laufwasserkraftwerks
CN112502883A (zh) * 2019-09-16 2021-03-16 国电南瑞南京控制系统有限公司 考虑频率稳定特性的水轮机调速器参数整定方法及装置

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102011112818A1 (de) * 2011-09-12 2013-03-14 Roberto Curati Gewinnung regenierten Stroms (Elektrizität) aus lokal betriebenen Hoch-Wasserspeicher, der als Ausgleichbehälter das aus dem Meer, einem See oder dem Netz entnommene Wasser, über an das System angeschlossene Pumpenleistung eine Verminderung der Wassermeng
CN110242478B (zh) * 2019-06-19 2024-02-27 浙江中新电力工程建设有限公司自动化分公司 配电网接地故障检测处理分析系统
CN112343763B (zh) * 2020-10-16 2022-05-31 四川华能宝兴河水电有限责任公司 一种逼近式水电站功率脉冲调节方法及调节系统

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4282444A (en) * 1979-03-21 1981-08-04 Ramer James L Method for deep shaft pumpback energy generation
JPS5696169A (en) * 1979-12-28 1981-08-04 Toshiba Corp Stopping method of pump in pumping-up power station
JPS6030482A (ja) * 1983-07-30 1985-02-16 Toshiba Corp 揚水発電所のポンプ起動運転方法
CA2158187C (en) * 1994-09-19 2000-10-17 Kiyoshi Oka Electrical power generating installation and method of operating same
JP2001271736A (ja) * 2000-03-27 2001-10-05 Hitachi Ltd ポンプ水車運転制御システム

Cited By (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102006010852B4 (de) * 2006-03-09 2010-09-23 Vattenfall Europe Powerconsult Gmbh Verfahren zur Leistungsregelung eines mit Pumpspeichersätzen ausgerüsteten Speicherkraftwerkes
WO2011110698A1 (es) * 2010-03-09 2011-09-15 Endesa Generación, S. A. Sistema y método de control para centrales eolico hidráulicas con acumulación bombeada
WO2012129581A3 (de) * 2011-03-25 2013-06-06 Technische Universität Wien Pumpspeicheranlage
US9677535B2 (en) 2011-06-22 2017-06-13 Voith Patent Gmbh Pump turbine plant
WO2012175165A1 (de) * 2011-06-22 2012-12-27 Voith Patent Gmbh Pumpturbinenanlage
CN103620210A (zh) * 2011-06-22 2014-03-05 沃依特专利有限责任公司 水泵水轮机装置
CN103620210B (zh) * 2011-06-22 2016-09-07 沃依特专利有限责任公司 水泵水轮机装置
CN103080534A (zh) * 2011-07-01 2013-05-01 沃依特专利有限责任公司 泵涡轮机设备
DE102011116222A1 (de) 2011-10-17 2013-04-18 Vattenfall Europe Powerconsult Gmbh Ausrüstung und Verfahren eines Pumpspeicherwerkes als Doppelblocksystem zur ununterbrochenen Leistungsregelung als Netzdienstleistung
EP3171019A1 (de) 2015-11-17 2017-05-24 RWE Power Aktiengesellschaft Verfahren zum betrieb eines laufwasserkraftwerks
DE102015222666A1 (de) 2015-11-17 2017-05-18 Rwe Power Aktiengesellschaft Verfahren zum Betrieb eines Laufwasserkraftwerks
CN112502883A (zh) * 2019-09-16 2021-03-16 国电南瑞南京控制系统有限公司 考虑频率稳定特性的水轮机调速器参数整定方法及装置
CN112502883B (zh) * 2019-09-16 2023-07-14 国电南瑞南京控制系统有限公司 考虑频率稳定特性的水轮机调速器参数整定方法及装置

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Publication number Publication date
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