DE102014112356A1

DE102014112356A1 - Pumpspeicherkraftwerk

Info

Publication number: DE102014112356A1
Application number: DE102014112356.5A
Authority: DE
Inventors: c/o Hitachi Mitsubishi Hydro Corp Hongawa Yukio
Original assignee: Hitachi Mitsubishi Hydro Corp
Current assignee: Hitachi Mitsubishi Hydro Corp
Priority date: 2013-12-24
Filing date: 2014-08-28
Publication date: 2015-06-25
Anticipated expiration: 2034-08-29
Also published as: US9494127B2; DE102014112356B4; JP2015121179A; JP6305756B2; US20150176559A1

Abstract

Ein Pumpspeicherkraftwerk führt einen Pumpbetrieb durch, indem es sich einer Pumpenturbine, eines oberen Regulierungsreservoirs und eines unteren Regulierungsreservoirs bedient. Ein oberer Raum eines der Regulierungsreservoirs ist verschließbar. Das Pumpspeicherkraftwerk erfasst einen Luftdruck im oberen Raum, erste und zweite Wasserstände des einen und des anderen Beckens. Eine Steuereinheit des Pumpspeicherkraftwerks erhält Information über den erfassten Luftdruck, die ersten und zweiten Wasserstände und eine elektrische Energiezufuhr aus einem externen Netz, die während des Pumpbetriebs verbraucht wird. Ein Berechnungswasserpegel des einen Beckens wird anhand des ersten Wasserpegels und des Luftdrucks berechnet. Die Steuereinheit stellt den Luftdruck so ein, dass eine Differenz zwischen dem zweiten Wasserpegel und dem Berechnungswasserpegel zu einer gewünschten Differenz wird, die durch ein Kennmerkmal der Pumpenturbine in Abhängigkeit von der zugeführten elektrischen Energie bestimmt wird.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Pumpspeicherkraftwerk.
2. Beschreibung des verwandten Stands der Technik
Bei einem herkömmlichen Pumpspeicherkraftwerk werden ein Energieerzeugungsbetrieb und ein Pumpbetrieb unter Nutzung eines Unterschieds in einem geografischen Wasserpegel zwischen zwei Regulierungsreservoirs (einem oberen Regulierungsreservoirs und einem unteren Regulierungsreservoirs) durchgeführt, deren Wasseroberflächen zur Atmosphäre hin offen sind. In manchen Fällen befindet sich eines der Regulierungsreservoirs unter der Erde. Auch in diesem Fall ist das unterirdische Regulierungsreservoir so ausgelegt, dass seine Wasseroberfläche zur Atmosphäre in dem unterirdischen Raum hin offen ist.
Beim Pumpbetrieb pumpt das Pumpspeicherkraftwerk das im unteren Regulierungsreservoir vorhandene Wasser nach oben in das obere Regulierungsreservoir, um eine elektrische Energie als Pumpenergiezufuhr in potentielle Energie des Wassers umzuwandeln und dabei die Energie zu speichern. Hier wird elektrische Energie, die beim Hochpumpen des Wassers im Pumpbetrieb verbraucht wird, in Abhängigkeit von einer Kenngröße einer im Pumpspeicherkraftwerk verwendeten Pumpenturbine und einer Wasserpegeldifferenz zwischen dem Wasserpegel des oberen Regulierungsreservoirs und dem Wasserpegel des unteren Regulierungsreservoirs bestimmt.
Ein herkömmliches Pumpspeicherkraftwerk ist in der folgenden Nichtpatentliteratur 1 offenbart: Turel, V., F. Prime und T. Machino, „Implementation of a Variable Speed Unit in the AVCE PSPP", Hydro 2008.
Nach dem oben erwähnten herkömmlichen technischen Verfahren wird elektrische Energie, die zum Hochpumpen des Wassers im Pumpbetrieb verwendet wird, als Pumpenergiezufuhr aus einem externen Netz zugeführt. Eine gewünschte Wasserpegeldifferenz zwischen dem Wasserpegel des oberen Regulierungsreservoirs und dem Wasserpegel des unteren Regulierungsreservoirs, die zum Verbrauchen der Pumpenergiezufuhr erforderlich ist, kann durch die Kenngröße der Pumpenturbine bestimmt werden. Allerdings kann eine tatsächliche Wasserpegeldifferenz zwischen dem Wasserpegel des oberen Regulierungsreservoirs und dem Wasserpegel des unteren Regulierungsreservoirs nicht auf die gewünschte Wasserpegeldifferenz eingestellt werden. Darüber hinaus ist die Pumpenergiezufuhr, die aus einem externen Netz zugeführt wird, nicht unbedingt konstant, sondern kann sich ändern. Deshalb kann es sein, dass die zugeführte Pumpenergie im Pumpbetrieb nicht stabil verbraucht wird.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung wurde angesichts des Vorstehenden gemacht, und ein Ziel von ihr besteht darin, ein Pumpspeicherkraftwerk zu erzielen, das eine Wasserpegeldifferenz einzustellen vermag, die während eines Pumpbetriebs zwischen einem Wasserpegel eines oberen Regulierungsreservoirs und einem Wasserpegel eines unteren Regulierungsreservoirs wirkt.
Ein Pumpspeicherkraftwerk nach einem Aspekt der vorliegenden Erfindung führt einen Pumpbetrieb durch, indem es sich einer Pumpenturbine, eines oberen Regulierungsreservoirs und eines unteren Regulierungsreservoirs bedient, das sich an einer geografisch tieferen Stelle befindet als das obere Regulierungsreservoirs. Ein oberer Raum des oberen Regulierungsreservoirs oder unteren Regulierungsreservoirs ist verschließbar. Das Pumpspeicherkraftwerk weist auf: eine Luftdruckeinstelleinheit, die dazu ausgelegt ist, einen Luftdruck im oberen Raum des einen Regulierungsreservoirs einzustellen; einen ersten Wasserpegeldetektor, der dazu ausgelegt ist, einen ersten Wasserpegel des einen Regulierungsreservoirs zu erfassen; einen Luftdruckdetektor, der dazu ausgelegt ist, den Luftdruck im oberen Raum des einen Regulierungsreservoirs zu erfassen; einen zweiten Wasserpegeldetektor, der dazu ausgelegt ist, einen zweiten Wasserpegel des jeweiligen anderen Regulierungsreservoirs, des oberen Regulierungsreservoirs oder unteren Regulierungsreservoirs zu erfassen; und eine Steuereinheit. Die Steuereinheit erhält Information über den ersten Wasserpegel vom ersten Wasserpegeldetektor, Information über den Luftdruck vom Luftdruckdetektor, Information über den zweiten Wasserpegel vom zweiten Wasserpegeldetektor, und Information über eine Pumpenergiezufuhr, bei der es sich um eine elektrische Energie handelt, die aus einem externen Netz zugeführt und während des Pumpbetriebs verwendet wird. Die Steuereinheit setzt einen Wasserpegel, der unter Verwendung des ersten Wasserpegels und des Luftdrucks berechnet wird, als Regulierungsreservoirsberechnungswasserpegels des einen Regulierungsreservoirs an. Die Steuereinheit steuert die Luftdruckeinstelleinheit, um den Luftdruck so einzustellen, dass eine Wasserpegeldifferenz zwischen dem zweiten Wasserpegel und dem Regulierungsreservoirsberechnungswasserpegels zu einer gewünschten Wasserpegeldifferenz wird, die durch eine Kenngröße der Pumpenturbine in Abhängigkeit von der Pumpenergiezufuhr bestimmt wird.
Nach der vorliegenden Erfindung ist es möglich, eine Wasserpegeldifferenz einzustellen, die während des Pumpbetriebs zwischen dem Wasserpegel des oberen Regulierungsreservoirs und dem Wasserpegel des unteren Regulierungsreservoirs wirkt.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine Abbildung, die ein Aufbaubeispiel eines Pumpspeicherkraftwerks nach einer ersten Ausführungsform zeigt;
2 ist ein Diagramm, das ein Verhältnis zwischen eine Wasserpegeldifferenz bei einem Pumpbetrieb und einer Pumpenenergiezufuhr in einer Pumpenturbine darstellt; und
3 ist eine Abbildung, die ein Aufbaubeispiel eines Pumpspeicherkraftwerks nach einer zweiten Ausführungsform zeigt.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Nachstehend werden Ausführungsformen eines Pumpspeicherkraftwerks nach der vorliegenden Erfindung im Detail mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Es wäre anzumerken, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die Ausführungsformen beschränkt ist.
Erste Ausführungsform
1 ist eine Abbildung, die ein Aufbaubeispiel eines Pumpspeicherkraftwerks 10 nach der ersten Ausführungsform zeigt. Das Pumpspeicherkraftwerk 10 ist mit einer Pumpenturbine 1, einem Motorgenerator 2, einem Transformator 3, einer Steuereinheit 4, einem unteren Regulierungsreservoirs 5, einem oberen Regulierungsreservoirs 6, einem Ventilationstunnel 7, einem Wasserpegeldetektor 11, einem Luftdruckdetektor 12, Luftdruckregelventilen 13 und 14, einer Luftdruckeinstelleinheit 15 und einem Wasserpegeldetektor 21 ausgestattet.
Die Pumpenturbine 1 ist an den Motorgenerator 2 angeschlossen. In einem Energieerzeugungsbetrieb treibt die Pumpenturbine 1 den Motorgenerator 2 durch aus dem oberen Regulierungsreservoirs 6 herunterfallendes Wasser an. Im Pumpbetrieb wird die Pumpenturbine 1 vom Motorgenerator 2 angetrieben, um im unteren Regulierungsreservoir 5 vorhandene Wassers nach oben in das obere Regulierungsreservoir 6 zu pumpen. Im Energieerzeugungsbetrieb erzeugt der Motorgenerator 2 elektrische Energie durch die Drehung der Pumpenturbine 1 und gibt die erzeugte elektrische Energie über den Transformator 3 und die Steuereinheit 4 an ein (nicht gezeigtes) externes Netz ab. Im Pumpbetrieb treibt der Motorgenerator 2 die Pumpenturbine 1 durch eine Pumpenergiezufuhr P an, die über die Steuereinheit 4 und den Transformator 3 aus dem externen Netz zugeführt wird. Der Transformator 3 verbindet den Motorgenerator 2 und das externe Netz über die Steuereinheit 4.
Die Steuereinheit 4 steuert einen Luftdruck im unteren Regulierungsreservoirs, um eine Wasserpegeldifferenz (Förderhöhe) zu steuern, die während des Pumpbetriebs auf die Pumpenturbine 1 wirkt und auf Grundlage eines Wasserpegels des unteren Regulierungsreservoirs 5 und eines Wasserpegels des oberen Regulierungsreservoirs 6 berechnet wird. Es wäre anzumerken, dass die vorliegende Ausführungsform so ausgelegt ist, dass die Steuereinheit 4 die Pumpenergiezufuhr P aus dem externen Netz erhält und die Pumpenergiezufuhr P an den Transformator 3 abgibt. Jedoch ist die Auslegung nicht darauf beschränkt. Jede Auslegung ist möglich, solange die Steuereinheit 4 Information über die Pumpenergiezufuhr P gewinnen kann. Beispielsweise kann der Transformator 3 an das externe Netz angeschlossen sein, und die Steuereinheit 4 kann die Information über die Pumpenergiezufuhr P über eine ausgehend zwischen dem externen Netz und dem Transformator 3 abgezweigte Leitung erhalten.
Das untere Regulierungsreservoir 5 verfügt über einen oberen Raum, der dicht verschließbar ist. Ein Luftdruck einer Luftschicht im oberen Raum des unteren Regulierungsreservoirs 5 ist durch Funktionsabläufe der Luftdruckregelventile 13 und 14 und der Luftdruckeinstelleinheit 15 einstellbar. Das untere Regulierungsreservoir 5 befindet sich an einer geografisch tieferen Stelle als das obere Regulierungsreservoir 6. Was das obere Regulierungsreservoirs 6 anbelangt, so ist eine Wasseroberfläche von diesem in Kontakt mit der (offen zur) Atmosphäre. Das obere Regulierungsreservoir 6 befindet sich an einer geografisch höheren Stelle als das untere Regulierungsreservoir 5. Der Ventilationstunnel 7 verbindet über das Luftdruckregelventil 13 das untere Regulierungsreservoir 5 und die Atmosphäre an der Erdoberfläche. Der Wasserpegeldetektor 11 erfasst einen Wasserpegel des im unteren Regulierungsreservoir 5 gespeicherten Wassers. Der Luftdruckdetektor 12 erfasst den Luftdruck der Luftschicht im oberen Raum des unteren Regulierungsreservoirs 5. Das Luftdruckregelventil 13 regelt die Verbindung zwischen dem unteren Regulierungsreservoirs 5 und der Atmosphäre an der Erdoberfläche. Das Luftdruckregelventil 14 regelt eine Verbindung zwischen dem unteren Regulierungsreservoirs 5 und der Luftdruckeinstelleinheit 15. Die Luftdruckeinstelleinheit 15 stellt über das Luftdruckregelventil 14 den Luftdruck der Luftschicht im oberen Raum des unteren Regulierungsreservoirs 5 ein. Der Wasserpegeldetektor 21 erfasst einen Pegel des im oberen Regulierungsreservoir 6 gespeicherten Wassers.
Als Nächstes wird ein Funktionsablauf des Pumpspeicherkraftwerks 10 im Falle des Pumpbetriebs beschrieben. Um den Pumpbetrieb durchzuführen, erhält das Pumpspeicherkraftwerk 10 die Energiezufuhr (Pumpenergiezufuhr P) aus dem angeschlossenen externen Netz. Das Pumpspeicherkraftwerk 10 führt dem Motorgenerator 2 die Pumpenergiezufuhr P über die Steuereinheit 4 und den Transformator 3 zu. Der als elektrischer Motor dienende Motorgenerator 2 treibt die Pumpenturbine 1 durch die Pumpenergiezufuhr P zum Hochpumpen des Wassers aus dem unteren Regulierungsreservoirs 5 in das obere Regulierungsreservoirs 6 an. Auf diese Weise kann das Pumpspeicherkraftwerk 10 eine elektrische Energie, bei der es sich um die Pumpenergiezufuhr P handelt, in eine potentielle Energie von Wasser umwandeln und somit die Energie speichern.
Lassen Sie uns eine Kenngröße der Pumpenturbine 1 erklären. 2 ist ein Diagramm, das ein Verhältnis zwischen einer Wasserpegeldifferenz beim Pumpbetrieb und der Pumpenergiezufuhr in der Pumpenturbine darstellt. Beim Pumpbetrieb verbraucht die Pumpenturbine 1 eine elektrische Energie der Pumpenergiezufuhr P, die durch eine Kurve dargestellt ist und einer Wasserpegeldifferenz H innerhalb eines Bereichs vom Minimum zum Maximum entspricht, wie in 2 gezeigt ist. Beispielsweise verbraucht die Pumpenturbine 1 im Pumpspeicherkraftwerk 10 eine Pumpenergiezufuhr P_A in einem Fall einer Wasserpegeldifferenz H_A, die durch einen Punkt A angezeigt ist, und verbraucht eine Pumpenergiezufuhr P_B in einem Fall einer Wasserpegeldifferenz H_B, die durch einen Punkt B angezeigt ist.
Der Pumpbetrieb erfolgt im Allgemeinen während Stunden (beispielsweise Mitternacht o. dgl.), wenn der Energieverbrauch durch die Verbraucher gering ist. Dabei stoppt das externe Netz wie etwa ein an das Pumpspeicherkraftwerk 10 angeschlossenes Wärmekraftwerk den Energieerzeugungsbetrieb nicht vollständig, sondern liefert kontinuierlich Energie, indem es den Energieerzeugungsbetrieb durchführt. Jedoch ist in den Stunden geringen Energieverbrauchs eine Menge der durch das externe Netz erzeugten Energie größer als diejenige, die durch die Verbraucher verbraucht wird. Deshalb gibt das externe Netz als Pumpenergiezufuhr an das Pumpspeicherkraftwerk 10 eine Differenz zwischen der erzeugten Energie und der durch die Verbraucher verbrauchten Energie ab. Das Pumpspeicherkraftwerk 10 verbraucht die aus dem externen Netz erhaltene Pumpenergiezufuhr, indem es den Pumpbetrieb durchführt. Somit ist es möglich, einen stabilen Betrieb eines das externe Netz und das Pumpspeicherkraftwerk 10 umfassenden Systems zu erzielen.
Hier wird, wie anhand von 2 beschrieben wird, das Verhältnis zwischen der Wasserpegeldifferenz H beim Pumpbetrieb und der Pumpenergiezufuhr P in das Pumpspeicherkraftwerk 10 einzig durch das Kennmerkmal der Pumpenturbine 1 bestimmt. Deshalb kann das Pumpspeicherkraftwerk 10 beispielsweise im Falle der Wasserpegeldifferenz H_B höchstens nur die elektrische Energie der Pumpenergiezufuhr P_B verbrauchen, auch wenn die Pumpenergiezufuhr P_A als Pumpenergiezufuhr P zugeführt wird, was den stabilen Betrieb des Systems behindert. Auch kann das Pumpspeicherkraftwerk 10 beispielsweise im Falle der Wasserpegeldifferenz H_A die notwendige Pumpenergiezufuhr P_A nicht erhalten, wenn nur die Pumpenergiezufuhr P_B als Pumpenergiezufuhr P zugeführt wird, was eine Herabsetzung einer Betriebseffizienz bewirkt. Deshalb ist nach der vorliegenden Ausführungsform das Pumpspeicherkraftwerk 10 so ausgelegt, dass es in der Lage ist, die Wasserpegeldifferenz H zwischen dem oberen Regulierungsreservoirs 6 und dem unteren Regulierungsreservoirs 5 aus einem Blickpunkt eines an jedes Regulierungsreservoirs angelegten Drucks einzustellen, ohne das Wasser bewegen zu müssen. Die eingestellte Wasserpegeldifferenz H ist die Wasserpegeldifferenz (Förderhöhe), die während des eigentlichen Pumpbetriebs tatsächlich auf die Pumpenturbine 1 wirkt.
Im Hinblick auf das in 1 gezeigte Pumpspeicherkraftwerk 10 ist der Wasserpegel des oberen Regulierungsreservoirs 6 WL_UD (m; über Meeresspiegel), der Wasserpegel des unteren Regulierungsreservoirs 5 ist WL_LD (m; über Meeresspiegel), und der Luftdruck im oberen Raum des unteren Regulierungsreservoirs 5, der auf das untere Regulierungsreservoirs 5 wirkt, ist P_LD (MPa). In diesem Fall kann die Wasserpegeldifferenz H (m) durch die folgende Formel (1) ausgedrückt werden. H = WL_UD – (WL_LD + 101,97 × P_LD) (1)
Im Hinblick auf das untere Regulierungsreservoirs 5, dessen oberer Raum dicht verschlossen ist, kann die Steuereinheit 4 einen Regulierungsreservoirsberechnungswasserpegels als (WL_LD + 101,97 × P_LD) anhand des Wasserpegels WL_LD und des Luftdrucks P_LD des unteren Regulierungsreservoirs 5 berechnen. Hier ist es möglich, den Luftdruck P_LD im unteren Regulierungsreservoir 5 durch die Steuerung der Steuereinheit 4 einzustellen. Speziell kann die Steuereinheit 4 den Luftdruck P_LD durch Schließen des Luftdruckregelventils 13, Öffnen des Luftdruckregelventils 14 und Steuern der Luftdruckeinstelleinheit 15, die Luft zu komprimieren oder zu expandieren, einstellen. Es ist auch möglich, den Luftdruck P_LD im unteren Regulierungsreservoir 5 durch Öffnen des Luftdruckregelventils 13 so einzustellen, dass er dem Atmosphärendruck auf der Erdoberfläche entspricht.
Die Steuereinheit 4 erhält Information über den Wasserpegel WL_UD des oberen Regulierungsreservoirs 6 vom Wasserpegeldetektor 21, Information über den Wasserpegel WL_LD des unteren Regulierungsreservoirs 5 vom Wasserpegeldetektor 11, Information über den Luftdruck P_LD im oberen Raum des unteren Regulierungsreservoirs 5 vom Luftdruckdetektor 12, und Information über die Pumpenergiezufuhr P vom externen Netz. Eine gewünschte Wasserpegeldifferenz, die der Pumpenergiezufuhr P entspricht, kann durch die in 2 gezeigt Kennlinie bestimmt werden. Die Steuereinheit 4 steuert das Öffnen und Schließen der Luftdruckregelventile 13 und 14 und die Kompression und Expansion der Luft durch die Luftdruckeinstelleinheit 15, um den Luftdruck P_LD im unteren Regulierungsreservoirs 5 so einzustellen, dass die Wasserpegeldifferenz H (siehe Formel (1)) zum vorstehend erwähnten gewünschten Wasserpegel wird. Es wäre anzumerken, dass das Betriebskennmerkmal der Pumpenturbine 1, wie in 2 dargestellt, bekannt und in der Steuereinheit 4 eingestellt ist.
Lassen Sie uns beispielsweise den folgenden Fall betrachten. Zuerst führt das Pumpspeicherkraftwerk 10 den Pumpbetrieb in dem Zustand durch, der in 2 durch den Punkt A angezeigt ist. In diesem Fall ist die Wasserpegeldifferenz H_A in dem in Bezug auf die Pumpenergiezufuhr P_A gewünschten Zustand, und somit kann die Pumpenturbine den Pumpbetrieb mit hoher Effizienz durchführen. Danach steigt der Wasserpegel WL_UD des oberen Regulierungsreservoirs 6 und der Wasserpegel WL_LD des unteren Regulierungsreservoirs 5 sinkt, da die Pumpenturbine 1 das Wasser aus dem unteren Regulierungsreservoirs 5 zum oberen Regulierungsreservoirs 6 nach oben pumpt. Die Wasserpegeldifferenz H wird größer und wechselt zur Wasserpegeldifferenz H_B. In diesem Fall kann das Pumpspeicherkraftwerk 10 jedoch nur eine elektrische Energie der Pumpenergiezufuhr P_B verbrauchen, auch wenn die Pumpenergiezufuhr P_A dem Pumpspeicherkraftwerk 10 zugeführt wird.
Deshalb erhält die Steuereinheit 4 des Pumpspeicherkraftwerks 10 die Information über den Wasserpegel WL_UD, den Wasserpegel WL_LD, den Luftdruck P_LD und die Pumpenergiezufuhr P_A und steuert die Luftdruckregelventile 13 und 14 und die Luftdruckeinstelleinheit 15, um den Luftdruck P_LD einzustellen, so dass die durch die vorstehend erwähnte Formel (1) berechnete Wasserpegeldifferenz H zur gewünschten Wasserpegeldifferenz H_A wird. Im Spezielleren steuert die Steuereinheit 4 in diesem Fall, in dem sich die Wasserpegeldifferenz H von der Wasserpegeldifferenz H_A zur Wasserpegeldifferenz H_B verändert und die Pumpenergiezufuhr P unverändert auf der Pumpenergiezufuhr P_A gehalten wird, die Luftdruckregelventile 13 und 14 und die Luftdruckeinstelleinheit 15, den Luftdruck P_LD so zu erhöhen, dass er höher ist als derjenige zu Beginn des Pumpbetriebs.
Auf diese Weise ist es im Pumpspeicherkraftwerk 10 möglich, den Wert von (WL_LD + 101,97 × P_LD) durch Erhöhen des Luftdrucks P_LD zu erhöhen, selbst wenn in der Formel (1) der Wert des Wasserpegels WL_UD zunimmt und der Wert des Wasserpegels WL_LD abnimmt. Wenn die Zunahme im Wert von (WL_LD + 101,97 × P_LD) der Zunahme im Wert des Wasserpegels WL_UD entspricht, kann der Wert der Wasserpegeldifferenz H, die durch die zwei Werte und die Formel (1) berechnet ist, auf einen Wert innerhalb eines gewünschten Bereichs eingestellt werden. Im Ergebnis ist es im Pumpspeicherkraftwerk 10 möglich, den Wert der Wasserpegeldifferenz H auf den in Abhängigkeit von der Pumpenergiezufuhr P bestimmten gewünschten Wert einzustellen, wie in 2 gezeigt ist.
Es wäre anzumerken, dass die Steuereinheit 4 die Steuerung, den Luftdruck P_LDim unteren Regulierungsreservoir 5 einzustellen, immer durchführen kann. Alternativ kann die Steuereinheit 4 in einem vorbestimmten Zeitabstand die Steuerung, den Luftdruck P_LD im unteren Regulierungsreservoirs 5 einzustellen, durchführen, um Stunden vorzusehen, während denen keine Steuerung und Einstellung erfolgt. Darüber hinaus kann im Hinblick auf die in 2 gezeigte Betriebskennlinie die Steuereinheit 4 entsprechend der Pumpenergiezufuhr P einen zulässigen Bereich im Hinblick auf die gewünschte Wasserpegeldifferenz H einstellen. In diesem Fall führt die Steuereinheit 4 die Steuerung, den Luftdruck P_LD im unteren Regulierungsreservoirs 5 einzustellen, durch, wenn die Wasserpegeldifferenz H aus dem der Pumpenergiezufuhr P entsprechenden zulässigen Bereich gerät. Es ist somit im Pumpspeicherkraftwerk 10 möglich, einen Verbrauch einer elektrischen Energie, die zum Steuern und Einstellen des Luftdrucks P_LD im unteren Regulierungsreservoirs 5 erforderlich ist, beispielsweise einer elektrischen Energie, die zum Betreiben der Luftdruckeinstelleinheit 15 erforderlich ist, zu senken.
Es wäre anzumerken, dass die vorliegende Ausführungsform nicht auf den vorstehend beschriebenen Fall beschränkt ist, in dem sich die Wasserpegeldifferenz H aufgrund des Pumpbetriebs ändert und dann der Luftdruck P_LD im unteren Regulierungsreservoirs 5 eingestellt wird. Es wird davon ausgegangen, dass die aus dem externen Netz zuzuführende Pumpenergiezufuhr P nicht unbedingt konstant ist, sondern sich ändern kann. Deshalb stellt das Pumpspeicherkraftwerk 10, selbst wenn sich die Wasserpegeldifferenz H aufgrund des Pumpbetriebs nicht verändert, den Luftdruck P_LD im unteren Regulierungsreservoirs 5 so ein, dass die gewünschte Wasserpegeldifferenz H erzielt werden kann, die der sich verändernden Pumpenergiezufuhr P entspricht, wie in 2 gezeigt ist. Im Spezielleren steuert die Steuereinheit 4 des Pumpspeicherkraftwerks 10 in einem Fall, in dem die Pumpenergiezufuhr P zunimmt, die Luftdruckregelventile 13 und 14 und die Luftdruckeinstelleinheit 15 so, dass die Wasserpegeldifferenz H kleiner wird, d.h. der Luftdruck P_LD im unteren Regulierungsreservoirs 5 höher wird als derjenige vor der Veränderung bei der Pumpenergiezufuhr P. Andererseits steuert die Steuereinheit 4 des Pumpspeicherkraftwerks 10 in einem Fall, in dem die Pumpenergiezufuhr P abnimmt, die Luftdruckregelventile 13 und 14 und die Luftdruckeinstelleinheit 15 so, dass die Wasserpegeldifferenz größer wird, d.h. der Luftdruck P_LD im unteren Regulierungsreservoirs 5 niedriger wird als derjenige vor der Veränderung bei der Pumpenergiezufuhr P.
Gemäß dem Pumpspeicherkraftwerk 10 der wie vorstehend beschriebenen vorliegenden Ausführungsform erhält im Pumpbetrieb die Steuereinheit 4 die Information über den Wasserpegel WL_UD des oberen Regulierungsreservoirs 6, die Information über den Wasserpegel WL_LD des unteren Regulierungsreservoirs 5, die Information über den Luftdruck P_LD im unteren Regulierungsreservoirs, und die Information über die Pumpenergiezufuhr P und steuert die Luftdruckregelventile 13 und 14 und die Luftdruckeinstelleinheit 15, um den Luftdruck P_LD im unteren Regulierungsreservoirs 5 in Abhängigkeit von der Pumpenergiezufuhr P so einzustellen, so dass die Wasserpegeldifferenz H zur gewünschten Wasserpegeldifferenz wird. Es ist deshalb möglich, im Pumpspeicherkraftwerk 10 die Wasserpegeldifferenz H (Förderhöhe), die zwischen dem oberen Regulierungsreservoirs 6 und dem unteren Regulierungsreservoirs 5 während des Pumpbetriebs wirkt, im Vergleich mit der geografischen Wasserpegeldifferenz zu vergrößern oder zu verkleinern. Im Ergebnis ist es möglich, den Wert der Wasserpegeldifferenz H in Abhängigkeit von der Pumpenergiezufuhr P auf den gewünschten Zustand zu steuern, und somit den Pumpbetrieb bei einer optimalen Förderhöhe durchzuführen. Ferner ist es möglich, den stabilen Betrieb des Systems zu erzielen, welches das Pumpspeicherkraftwerk 10 und das externe Netz umfasst, das die Pumpenergiezufuhr P abgibt.
Es wäre anzumerken, dass die vorliegende Ausführungsform nicht auf den vorstehend beschriebenen Fall beschränkt ist, in dem der Luftdruck P_LD im unteren Regulierungsreservoirs 5 eingestellt wird, wenn sich die Wasserpegeldifferenz H oder die Pumpenergiezufuhr P verändert. Die vorliegende Ausführungsform lässt sich auch auf anderen Anwendungen anwenden.
Wie in 2 dargestellt ist, wird das Verhältnis zwischen der gewünschten Wasserpegeldifferenz und der Pumpenergiezufuhr einzig in Abhängigkeit von der im Pumpspeicherkraftwerk 10 verwendeten Pumpenturbine 1 bestimmt. Hier werden die Standorte des oberen Regulierungsreservoirs 6 und des unteren Regulierungsreservoirs 5 durch die geografischen Bedingungen bestimmt, unter denen das Pumpspeicherkraftwerk 10 gebaut ist. Deshalb schwankt eine Differenz in der Höhenlage des Standorts zwischen dem oberen Regulierungsreservoir 6 und dem unteren Regulierungsreservoirs 5 je nach den geografischen Bedingungen stark und kann in manchen Fällen größer sein als der in 2 gezeigte Maximalwert der Wasserpegeldifferenz H. In einem solchen Fall kann herkömmlicher Weise die wie in 2 gezeigte Pumpenturbine 1 nicht verwendet werde, und somit muss eine Pumpenturbine eines anderen Typs eingesetzt werden. In diesem Fall kann es sein, dass es nicht möglich ist, eine kostengünstige und zuverlässige Einrichtung zu verwenden, oder es kann erforderlich sein, eine mehrstufige Pumpenturbine einzusetzen.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist es andererseits möglich, die aus dem Wasserpegel und dem Luftdruck berechnete Wasserpegeldifferenz H zu senken, indem der Luftdruck P_LD im unteren Regulierungsreservoirs 5 eingestellt wird, ohne die geografischen Standorte der jeweiligen Regulierungsreservoirs einzustellen. Anders ausgedrückt ist es möglich, die Wasserpegeldifferenz H (Förderhöhe), die beim Pumpbetrieb wirkt, auch dann zu senken, wenn tatsächlich eine große Differenz beim geografischen Wasserpegel zwischen den jeweiligen Regulierungsreservoirs besteht. Es ist somit möglich, eine kostengünstige und zuverlässige Art Ausrüstung für eine solche Ausrüstung wie die in Abhängigkeit von der Wasserpegeldifferenz gewählte Pumpenturbine zu wählen.
Zweite Ausführungsform
In einer zweiten Ausführungsform wird ein Pumpspeicherkraftwerk beschrieben, das auch den Luftdruck im oberen Regulierungsreservoir einstellen kann. Eine sich mit der ersten Ausführungsform überlappende Beschreibung wird je nach Zweckmäßigkeit weggelassen.
3 ist eine Abbildung, die einen Aufbau eines Beispiels eines Pumpspeicherkraftwerks 10a nach der vorliegenden Ausführungsform darstellt. Das Pumpspeicherkraftwerks 10a ist mit der Pumpenturbine 1, dem Motorgenerator 2, dem Transformator 3, einer Steuereinheit 4a, dem unteren Regulierungsreservoirs 5, einem oberen Regulierungsreservoirs 6a, Ventilationstunneln 7 und 8, dem Wasserpegeldetektor 11, dem Luftdruckdetektor 12, den Luftdruckregelventilen 13 und 14, der Luftdruckeinstelleinheit 15, einem Wasserpegeldetektor 21, einem Luftdruckdetektor 22, Luftdruckregelventilen 23 und 24 und einer Luftdruckeinstelleinheit 25 ausgestattet.
Die Steuereinheit 4a steuert jeweilige Luftdrücke im unteren Regulierungsreservoirs 5 und oberen Regulierungsreservoirs 6a, um eine Wasserpegeldifferenz (Förderhöhe) zu steuern, die während des Pumpbetriebs auf die Pumpenturbine 1 wirkt und auf Grundlage eines Wasserpegels des unteren Regulierungsreservoirs 5 und eines Wasserpegels des oberen Regulierungsreservoirs 6a berechnet wird. Das obere Regulierungsreservoirs 6a verfügt über einen oberen Raum, der dicht verschließbar ist. Ein Luftdruck einer Luftschicht im oberen Raum des oberen Regulierungsreservoirs 6a ist durch Funktionsabläufe der Luftdruckregelventile 23 und 24 und der Luftdruckeinstelleinheit 25 einstellbar. Das obere Regulierungsreservoirs 6a befindet sich an einer geografisch höheren Stelle als das untere Regulierungsreservoirs 5. Der Ventilationstunnel 8 verbindet das obere Regulierungsreservoirs 6a und die Atmosphäre an der Erdoberfläche über das Luftdruckregelventil 23. Der Wasserpegeldetektor 21 erfasst einen Pegel des im oberen Regulierungsreservoirs 6a gespeicherten Wassers. Der Luftdruckdetektor 22 erfasst den Luftdruck der Luftschicht im oberen Raum des oberen Regulierungsreservoirs 6a. Das Luftdruckregelventil 23 regelt die Verbindung zwischen dem oberen Regulierungsreservoirs 6a und der Atmosphäre an der Erdoberfläche. Das Luftdruckregelventil 24 regelt eine Verbindung zwischen dem oberen Regulierungsreservoirs 6a und der Luftdruckeinstelleinheit 25. Die Luftdruckeinstelleinheit 25 stellt über das Luftdruckregelventil 24 den Luftdruck der Luftschicht im oberen Raum des oberen Regulierungsreservoirs 6a ein.
Als Nächstes wird ein Funktionsablauf des Pumpspeicherkraftwerks 10a im Falle des Pumpbetriebs beschrieben. In der vorstehend erwähnten ersten Ausführungsform steuert die Steuereinheit 4, wenn sich der Wasserpegel H aufgrund des Pumpbetriebs verändert oder sich die Pumpenergiezufuhr P verändert, die Luftdruckregelventile 13 und 14 und die Luftdruckeinstelleinheit 15, um den Luftdruck P_LD im unteren Regulierungsreservoirs 5 einzustellen. In der vorliegenden Ausführungsform wird auch ein Luftdruck P_UD im oberen Regulierungsreservoir 6a eingestellt.
Im Hinblick auf das in 3 gezeigte Pumpspeicherkraftwerk 10a ist der Wasserpegel des oberen Regulierungsreservoirs 6a WL_UD (m; über Meeresspiegel), der Luftdruck im oberen Raum des oberen Regulierungsreservoirs 6a, der auf das obere Regulierungsreservoirs 6a wirkt, ist P_UD (MPa), der Wasserpegel des unteren Regulierungsreservoirs 5 ist WL_LD (m; über Meeresspiegel), und der Luftdruck im oberen Raum des unteren Regulierungsreservoirs 5, der auf das untere Regulierungsreservoirs 5 wirkt, ist P_LD (MPa). In diesem Fall kann die Wasserpegeldifferenz H (m) durch die folgende Formel (2) ausgedrückt werden. H = (WL_UD + 101,97 × P_UD) – (WL_LD + 101,97 × P_LD) (2)
Im Hinblick auf das obere Regulierungsreservoirs 6a, dessen oberer Raum dicht verschlossen ist, kann die Steuereinheit 4a einen Regulierungsreservoirsberechnungswasserpegel als (WL_UD + 101,97 × P_UD) anhand des Wasserpegels WL_UD und des Luftdrucks P_UD des oberen Regulierungsreservoirs 6a berechnen. Hier ist es möglich, den Luftdruck P_UD im oberen Regulierungsreservoirs 6a durch die Steuerung der Steuereinheit 4a einzustellen. Speziell kann die Steuereinheit 4a den Luftdruck P_UD durch Schließen des Luftdruckregelventils 23, Öffnen des Luftdruckregelventils 24 und Steuern der Luftdruckeinstelleinheit 25, die Luft zu komprimieren oder zu expandieren, einstellen. Es ist auch möglich, den Luftdruck P_UD im oberen Regulierungsreservoir 6a durch Öffnen des Luftdruckregelventils 23 so einzustellen, dass er dem Atmosphärendruck auf der Erdoberfläche entspricht. Es wäre anzumerken, dass die Einstellung des Luftdrucks P_LD in Bezug auf das untere Regulierungsreservoir 5 durch die Steuereinheit 4a dieselbe ist wie die durch die Steuereinheit 4.
Die Steuereinheit 4a erhält Information über den Wasserpegel WL_UD des oberen Regulierungsreservoirs 6a vom Wasserpegeldetektor 21, Information über den Luftdruck P_UD im oberen Raum des oberen Regulierungsreservoirs 6a vom Luftdruckdetektor 22, Information über den Wasserpegel WL_LD des unteren Regulierungsreservoirs 5 vom Wasserpegeldetektor 11, Information über den Luftdruck im oberen Raum des unteren Regulierungsreservoirs 5 vom Luftdruckdetektor 12, und Information über die Pumpenergiezufuhr P vom externen Netz. Die Steuereinheit 4a steuert das Öffnen und Schließen der Luftdruckregelventile 23 und 24 und die Kompression und Expansion der Luft durch die Luftdruckeinstelleinheit 25, um den Luftdruck P_UD im oberen Regulierungsreservoirs 6a einzustellen, und steuert das Öffnen und Schließen der Luftdruckregelventile 13 und 14 und die Kompression und Expansion der Luft durch die Luftdruckeinstelleinheit 15, um den Luftdruck P_LD im unteren Regulierungsreservoirs 5 einzustellen, und zwar so, dass die Wasserpegeldifferenz H (siehe Formel (2)) in Bezug auf die Pumpenergiezufuhr P zum gewünschten Wasserpegel wird. Es wäre anzumerken, dass das Betriebskennmerkmal der Pumpenturbine 1, wie in 2 dargestellt, bekannt und in der Steuereinheit 4a eingestellt ist.
Lassen Sie uns beispielsweise den folgenden Fall betrachten. Zuerst führt das Pumpspeicherkraftwerk 10a den Pumpbetrieb in dem Zustand durch, der in 2 durch den Punkt A angezeigt ist. In diesem Fall ist die Wasserpegeldifferenz H_A in dem in Bezug auf die Pumpenergiezufuhr P_A gewünschten Zustand, und somit kann die Pumpenturbine 1 den Pumpbetrieb mit hoher Effizienz durchführen. Danach steigt der Wasserpegel WL_UD des oberen Regulierungsreservoirs 6a und der Wasserpegel WL_LD des unteren Regulierungsreservoirs 5 sinkt, da die Pumpenturbine 1 das Wasser aus dem unteren Regulierungsreservoirs 5 zum oberen Regulierungsreservoir 6a nach oben pumpt. Die Wasserpegeldifferenz H wird größer und wechselt zur Wasserpegeldifferenz H_B. In diesem Fall kann das Pumpspeicherkraftwerk 10a jedoch nur eine elektrische Energie der Pumpenergiezufuhr P_B verbrauchen, auch wenn die Pumpenergiezufuhr P_A dem Pumpspeicherkraftwerk 10a zugeführt wird.
Deshalb erhält die Steuereinheit 4a des Pumpspeicherkraftwerks 10a die Information über den Wasserpegel WL_UD, den Luftdruck P_UD, den Wasserpegel WL_LD, den Luftdruck P_LD und die Pumpenergiezufuhr P_A, steuert die Luftdruckregelventile 23 und 24 und die Luftdruckeinstelleinheit 25, um den Luftdruck P_UD einzustellen, und steuert die Luftdruckregelventile 13 und 14 und die Luftdruckeinstelleinheit 15, um den Luftdruck P_LD einzustellen, und zwar so, dass die durch die vorstehend erwähnte Formel (2) berechnete Wasserpegeldifferenz H zur gewünschten Wasserpegeldifferenz H_A wird. Im Spezielleren steuert die Steuereinheit 4a in diesem Fall, in dem sich die Wasserpegeldifferenz H von der Wasserpegeldifferenz H_A zur Wasserpegeldifferenz H_B verändert und die Pumpenergiezufuhr P unverändert auf der Pumpenergiezufuhr P_A gehalten wird, die Luftdruckregelventile 23 und 24 und die Luftdruckeinstelleinheit 25, den Luftdruck P_UD so zu senken, dass er niedriger ist als derjenige zu Beginn des Pumpbetriebs, und steuert die Luftdruckregelventile 13 und 14 und die Luftdruckeinstelleinheit 15, den Luftdruck P_LD so zu erhöhen, dass er höher ist als derjenige zu Beginn des Pumpbetriebs.
Somit ist es im Pumpspeicherkraftwerk 10a möglich, in der Formel (2), selbst wenn der Wert des Wasserpegels WL_UD zunimmt und der Wert des Wasserpegels WL_LD abnimmt, durch Senken des Luftdrucks P_UD und Anheben des Luftdrucks P_LD, einen Veränderungsbetrag im Wert von (WL_UD + 101,97 × P_UD) und einen Veränderungsbetrag im Wert von (WL_LD + 101,97 × P_LD) im Wesentlichen auszugleichen. Wenn der Veränderungsbetrag im Wert von (WL_UD + 101,97 × P_UD) dem Veränderungsbetrag im Wert von (WL_LD + 101,97 × P_LD) entspricht, kann der Wert der Wasserpegeldifferenz H, die durch die zwei Werte und die Formel (2) berechnet ist, auf einen Wert innerhalb eines gewünschten Bereichs eingestellt werden. Im Ergebnis ist es im Pumpspeicherkraftwerk 10a möglich, den Wert der Wasserpegeldifferenz H auf den in Abhängigkeit von der Pumpenergiezufuhr P bestimmten gewünschten Wert einzustellen, wie in 2 gezeigt ist.
Indem gemäß dem Pumpspeicherkraftwerk 10a der vorliegenden Ausführungsform der Luftdruck im oberen Regulierungsreservoirs 6a wie auch der Luftdruck im unteren Regulierungsreservoirs 5 eingestellt wird, ist es möglich, die Wasserpegeldifferenz H innerhalb eines größeren Bereichs zu steuern, was in dem Fall nicht erzielt werden kann, in dem der Luftdruck nur in einem der Regulierungsreservoirs eingestellt wird. Ferner kann gemäß dem Pumpspeicherkraftwerk 10a, indem die jeweiligen Luftdrücke in den zwei Regulierungsreservoirs gleichzeitig eingestellt werden, die Einstellung auf die gewünschte Wasserpegeldifferenz schneller erzielt werden als in dem Fall, in dem der Luftdruck nur in einem der Regulierungsreservoirs eingestellt wird.
Eine Häufigkeit der Einstellung des Luftdrucks in jedem Regulierungsreservoirs durch die Steuereinheit 4a kann ähnlich derjenigen durch die Steuereinheit 4 in der ersten Ausführungsform ausgelegt sein.
Gemäß dem wie vorstehend beschriebenen Pumpspeicherkraftwerk 10a der vorliegenden Ausführungsform erhält die Steuereinheit 4a im Pumpbetrieb die Information über den Wasserpegel WL_UD des oberen Regulierungsreservoirs 6a, die Information über den Luftdruck P_UD im oberen Regulierungsreservoirs 6a, die Information über den Wasserpegel WL_LD des unteren Regulierungsreservoirs 5, die Information über den Luftdruck P_LD im unteren Regulierungsreservoirs 5, und die Information über die Pumpenergiezufuhr P, steuert die Luftdruckregelventile 23 und 24 und die Luftdruckeinstelleinheit 25, um den Luftdruck P_UD im oberen Regulierungsreservoirs 6a einzustellen, und steuert die Luftdruckregelventile 13 und 14 und die Luftdruckeinstelleinheit 15, um den Luftdruck P_LD im unteren Regulierungsreservoirs 5 einzustellen, und zwar so, dass die Wasserpegeldifferenz H in Abhängigkeit von der Pumpenergiezufuhr P zur gewünschten Wasserpegeldifferenz wird. Im Ergebnis ist es gemäß dem Pumpspeicherkraftwerk 10a möglich, die Wasserpegeldifferenz H in Abhängigkeit von der Pumpenergiezufuhr P in einem weiteren Bereich einzustellen als die erste Ausführungsform, und den Wert der Wasserpegeldifferenz H auf den gewünschten Zustand zu steuern, um den Pumpbetrieb bei einer optimalen Förderhöhe durchzuführen.
Eine Differenz in der Höhenlage des Standorts zwischen dem oberen Regulierungsreservoirs 6a und dem unteren Regulierungsreservoirs 5 variiert je nach den geografischen Bedingungen stark, in denen das Pumpspeicherkraftwerk 10a gebaut ist, und kann in manchen Fällen größer sein als der in 2 gezeigte maximale Wert der Wasserpegeldifferenz H. Wie in der ersten Ausführungsform kann die vorliegende Ausführungsform auf einen solchen Fall angewendet werden. Darüber hinaus kann die vorliegende Ausführungsform auf einen Fall angewendet werden, in dem die Differenz in der Höhenlage des geografischen Standorts zwischen dem oberen Regulierungsreservoirs 6a und dem unteren Regulierungsreservoirs 5 im Vergleich zu derjenigen in der ersten Ausführungsform noch größer ist.
In der vorliegenden Ausführungsform werden die Luftdrücke in den jeweiligen zwei Regulierungsreservoirs, nämlich dem oberen Regulierungsreservoirs 6a und dem unteren Regulierungsreservoirs 5 eingestellt. Stattdessen ist es auch möglich, nur den Luftdruck im unteren Regulierungsreservoir 5 einzustellen. In diesem Fall lassen sich dieselben Wirkungen erzielen wie in der ersten Ausführungsform.
In dem Fall, in dem der Luftdruck nur in einem der zwei Regulierungsreservoirs eingestellt wird, ist das eine Regulierungsreservoir nicht auf das untere Regulierungsreservoir 5 beschränkt. Es ist auch möglich, den Luftdruck nur im oberen Regulierungsreservoir 6a einzustellen. Auch in diesem Fall lassen sich dieselben Wirkungen erzielen wie in der ersten Ausführungsform. In diesem Fall führt die Steuereinheit 4a, wenn die Wasserpegeldifferenz H aufgrund des Pumpbetriebs größer wird, die Steuerung so durch, dass der Luftdruck im oberen Raum des oberen Regulierungsreservoirs 6a so gesenkt wird, dass er niedriger als derjenige zu Beginn des Pumpbetriebs ist. Es wäre anzumerken, dass in dem Fall, in dem nur der Luftdruck im oberen Regulierungsreservoirs 6a eingestellt wird, auch eine der ersten Ausführungsform ähnliche Auslegung möglich ist, wobei nur das obere Regulierungsreservoirs 6a dazu ausgelegt ist, über den oberen Raum zu verfügen, dessen Luftdruck eingestellt werden kann, während die Wasseroberfläche des unteren Regulierungsreservoirs 5 in Kontakt mit der (offen zur) Atmosphäre ist.
Dritte Ausführungsform
In der ersten und zweiten Ausführungsform wurden die Funktionsabläufe im Falle des Pumpbetriebs beschrieben. In einer dritten Ausführungsform wird ein Funktionsablauf im Falle eines Energieerzeugungsbetriebs beschrieben.
Als ein Beispiel wird die Beschreibung mit Bezug auf das in 1 dargestellte Pumpspeicherkraftwerk 10 wiedergegeben. Im Pumpspeicherkraftwerk 10 gibt es wie im Fall des Pumpbetriebs einen gewünschten Betriebszustand, der beim Energieerzeugungsbetrieb in der Pumpenturbine 1 eine hohe Energieerzeugungseffizienz erzielen kann. Der gewünschte Betriebszustand wird durch eine Wasserpegeldifferenz (Höhenunterschied) vom oberen Regulierungsreservoir 6 zum unteren Regulierungsreservoir 5 bestimmt. Im Pumpspeicherkraftwerk 10 ist es möglich, indem der Luftdruck im unteren Regulierungsreservoirs 5 geregelt wird, um die auf die Pumpenturbine 1 wirkende Wasserpegeldifferenz (Höhenunterschied) auf eine bestimmte Wasserpegeldifferenz einzustellen, die der hohen Betriebseffizienz entspricht, den Energieerzeugungsbetrieb in einem optimalen Betriebszustand durchzuführen. Es wäre anzumerken, dass ein Energieerzeugungsdurchsatz des aus dem oberen Regulierungsreservoir 6 auf die Pumpenturbine 1 fallenden Wassers konstant ist.
Beispielsweise sinkt, selbst wenn der Energieerzeugungsbetrieb bei einer Wasserpegeldifferenz mit der hohen Betriebseffizienz in der Pumpenturbine 1 des Pumpspeicherkraftwerks 10 erfolgt, die Wasserpegeldifferenz zwischen den zwei Regulierungsreservoirs aufgrund dessen, dass Wasser aus dem oberen Regulierungsreservoirs 6 in das untere Regulierungsreservoirs 5 herunterfällt. Deshalb erhält im Pumpspeicherkraftwerk 10 die Steuereinheit 4 die Information über den Wasserpegel WL_UD, den Wasserpegel WL_LD und den Luftdruck P_LD, und steuert die Luftdruckregelventile 13 und 14 und die Luftdruckeinstelleinheit 15, um den Luftdruck P_LD so einzustellen, dass die durch die Formel (1) berechnete Wasserpegeldifferenz zu einer gewünschten Wasserpegeldifferenz wird, bei der die hohe Betriebseffizienz in der Pumpenturbine 1 erzielt werden kann. Im Spezielleren steuert die Steuereinheit 4 die Luftdruckregelventile 13 und 14 und die Luftdruckeinstelleinheit 15 so, dass der Luftdruck P_LD so gesenkt wird, dass er niedriger ist als derjenige zu Beginn des Energieerzeugungsbetriebs.
Wie im Falle der ersten Ausführungsform ist es im Pumpspeicherkraftwerk 10 möglich, anhand von Formel (1) die Wasserpegeldifferenz zwischen dem oberen Regulierungsreservoirs 6 und dem unteren Regulierungsreservoirs 5 zu berechnen. Somit ist es im Pumpspeicherkraftwerk 10 möglich, den Wert von (WL_LD + 101,97 × P_LD) durch Senken des Luftdrucks P_LD zu senken, auch wenn in der Formel (1) der Wert des Wasserpegels WL_UD sinkt und der Wert des Wasserpegels WL_LD zunimmt. Wenn die Abnahme im Wert von (WL_LD + 101,97 × P_LD) der Abnahme im Wert des Wasserpegels WL_UD entspricht, kann der Wert der Wasserpegeldifferenz H, die durch die zwei Werte und Formel (1) berechnet wird, auf einen Wert innerhalb eines gewünschten Bereichs eingestellt werden. Im Ergebnis ist es im Pumpspeicherkraftwerk 10 möglich, die Wasserpegeldifferenz H auf die gewünschte Wasserpegeldifferenz einzustellen, welche die hohe Betriebseffizienz in der Pumpenturbine 1 erzielen kann, und somit den Energieerzeugungsbetrieb in einem optimalen Betriebszustand durchzuführen.
Während des Energieerzeugungsbetriebs steuert die Steuereinheit 4 die Luftdruckregelventile 13 und 14 und die Luftdruckeinstelleinheit 15 so, dass der Luftdruck P_LD so gesenkt wird, dass er niedriger ist als derjenige zu Beginn des Energieerzeugungsbetriebs. Während des Pumpbetriebs hingegen steuert die Steuereinheit 4 die Luftdruckregelventile 13 und 14 und die Luftdruckeinstelleinheit 15 so, dass der Luftdruck P_LD so erhöht wird, dass er höher ist als derjenige zu Beginn des Pumpbetriebs.
Wie im Falle der ersten Ausführungsform kann die Steuereinheit 4 die Steuerung, den Luftdruck P_LDim unteren Regulierungsreservoir 5 einzustellen, immer durchführen. Alternativ kann die Steuereinheit 4 in einem vorbestimmten Zeitabstand die Steuerung, den Luftdruck P_LDim unteren Regulierungsreservoirs 5 einzustellen, durchführen, um Stunden vorzusehen, während denen keine Steuerung und Einstellung erfolgt. Darüber hinaus kann die Steuereinheit 4 entsprechend der gewünschten Zielbetriebseffizienz einen zulässigen Bereich im Hinblick auf die gewünschte Wasserpegeldifferenz einstellen. In diesem Fall führt die Steuereinheit 4 die Steuerung, den Luftdruck P_LD im unteren Regulierungsreservoir 5 einzustellen, durch, wenn die Wasserpegeldifferenz aus dem zulässigen Bereich gerät. Es ist somit im Pumpspeicherkraftwerk 10 möglich, einen Verbrauch einer elektrischen Energie, die zum Steuern und Einstellen des Luftdrucks P_LD im unteren Regulierungsreservoirs 5 erforderlich ist, beispielsweise einer elektrischen Energie, die zum Betreiben der Luftdruckeinstelleinheit 15 erforderlich ist, zu senken.
Es wäre anzumerken, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die in 1 gezeigte Auslegung beschränkt ist. Die vorliegende Ausführungsform lässt sich auch auf die wie in 3 gezeigte Auslegung des Pumpspeicherkraftwerks 10a der zweiten Ausführungsform anwenden.
Beispielsweise sinkt, selbst wenn der Energieerzeugungsbetrieb bei einer Wasserpegeldifferenz mit der hohen Betriebseffizienz in der Pumpenturbine 1 des Pumpspeicherkraftwerks 10a erfolgt, die Wasserpegeldifferenz zwischen den zwei Regulierungsreservoirs aufgrund dessen, dass Wasser aus dem oberen Regulierungsreservoirs 6 in das untere Regulierungsreservoirs 5 herunterfällt. Deshalb erhält im Pumpspeicherkraftwerk 10a die Steuereinheit 4a die Information über den Wasserpegel WL_UD, den Luftdruck P_UD, den Wasserpegel WL_LD und den Luftdruck P_LD, und steuert die Luftdruckregelventile 23 und 24 und die Luftdruckeinstelleinheit 25, um den Luftdruck P_UD einzustellen, und steuert die Luftdruckregelventile 13 und 14 und die Luftdruckeinstelleinheit 15, um den Luftdruck P_LD einzustellen, und zwar so, dass die durch vorstehend erwähnte Formel (2) berechnete Wasserpegeldifferenz zur gewünschten Wasserpegeldifferenz wird, welche die hohe Betriebseffizienz in der Pumpenturbine 1 erzielen kann. Im Spezielleren steuert die Steuereinheit 4a die Luftdruckregelventile 23 und 24 und die Luftdruckeinstelleinheit 25, um den Luftdruck P_UDzu erhöhen, und steuert die Luftdruckregelventile 13 und 14 und die Luftdruckeinstelleinheit 15, um den Luftdruck P_LD zu senken.
Wie im Falle der zweiten Ausführungsform ist es im Pumpspeicherkraftwerk 10a möglich, anhand der vorstehend erwähnten Formel (2) die Wasserpegeldifferenz zwischen dem oberen Regulierungsreservoirs 6a und dem unteren Regulierungsreservoirs 5 zu berechnen. Somit ist es im Pumpspeicherkraftwerk 10a möglich, in der Formel (2), selbst wenn der Wert des Wasserpegels WL_UD sinkt und der Wert von WL_LD zunimmt, durch Erhöhen des Luftdrucks P_UD und Senken des Luftdrucks P_LD einen Veränderungsbetrag im Wert von (WL_UD + 101,97 × P_UD) und einen Veränderungsbetrag im Wert von (WL_LD + 101,97 × P_LD) im Wesentlichen auszugleichen. Wenn der Veränderungsbetrag im Wert von (WL_UD + 101,97 × P_UD) dem Veränderungsbetrag im Wert von (WL_LD + 101,97 × P_LD) entspricht, kann der Wert der Wasserpegeldifferenz, die durch die zwei Werte und die Formel (2) berechnet ist, auf einen Wert innerhalb eines gewünschten Bereichs eingestellt werden. Im Ergebnis ist es im Pumpspeicherkraftwerk 10a möglich, die Wasserpegeldifferenz auf die gewünschte Wasserpegeldifferenz einzustellen, welche die hohe Betriebseffizienz in der Pumpenturbine 1 erzielen kann, und somit den Energieerzeugungsbetrieb in einem optimalen Betriebszustand durchzuführen.
Eine Häufigkeit der Einstellung des Luftdrucks in jedem Regulierungsreservoirs durch die Steuereinheit 4a kann ähnlich derjenigen durch die vorstehend erwähnte Steuereinheit 4 ausgelegt sein.
Gemäß dem wie vorstehend beschriebenen Pumpspeicherkraftwerk 10 der vorliegenden Ausführungsform erhält die Steuereinheit 4 im Energieerzeugungsbetrieb die Information über den Wasserpegel WL_UD des oberen Regulierungsreservoirs 6, die Information über den Wasserpegel WL_LD des unteren Regulierungsreservoirs 5 und die Information über den Luftdruck P_LD im unteren Regulierungsreservoirs 5, und steuert die Luftdruckregelventile 13 und 14 und die Luftdruckeinstelleinheit 15, um den Luftdruck P_LD im unteren Regulierungsreservoirs 5 so einzustellen, dass die auf die Pumpenturbine 1 wirkende Wasserpegeldifferenz (Höhenunterschied) zu einer gewünschten Wasserpegeldifferenz wird, welche die hohe Betriebseffizienz in der Pumpenturbine 1 erzielen kann. Auf diese Weise ist es im Pumpspeicherkraftwerk 10 möglich, die Wasserpegeldifferenz auf die gewünschte Wasserpegeldifferenz zu regeln und somit den Energieerzeugungsbetrieb in einem optimalen Höhenunterschiedszustand durchzuführen.
Zusätzlich erhält gemäß dem Pumpspeicherkraftwerk 10a die Steuereinheit 4a im Energieerzeugungsbetrieb die Information über den Wasserpegel WL_UD des oberen Regulierungsreservoirs 6a, die Information über den Luftdruck P_UD im oberen Regulierungsreservoirs 6a, die Information über den Wasserpegel WL_LD des unteren Regulierungsreservoirs 5 und die Information über den Luftdruck P_LD im unteren Regulierungsreservoirs 5, steuert die Luftdruckregelventile 23 und 24 und die Luftdruckeinstelleinheit 25, um den Luftdruck P_UDim oberen Regulierungsreservoirs 6a einzustellen, und steuert die Luftdruckregelventile 13 und 14 und die Luftdruckeinstelleinheit 15, um den Luftdruck P_LD im unteren Regulierungsreservoirs 5 einzustellen, und zwar so, dass die auf die Pumpenturbine 1 wirkende Wasserpegeldifferenz (Höhenunterschied) zu einer gewünschten Wasserpegeldifferenz wird, welche die hohe Betriebseffizienz in der Pumpenturbine 1 erzielen kann. Auf diese Weise ist es im Pumpspeicherkraftwerk 10a möglich, die Wasserpegeldifferenz auf die gewünschte Wasserpegeldifferenz zu regeln, und somit den Energieerzeugungsbetrieb in einem optimalen Höhenunterschiedszustand durchzuführen.
Wie vorstehend beschrieben, ist das Pumpspeicherkraftwerk nach den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung für den Pumpbetrieb und den Energieerzeugungsbetrieb unter Verwendung von zwei Regulierungsreservoirs mit den unterschiedlichen geografischen Wasserpegelbedingungen nützlich. Insbesondere eignet sich das Pumpspeicherkraftwerk nach den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung für einen Fall, bei dem sich eines der Regulierungsreservoirs in dem dicht verschlossenen geografischen Zustand befindet.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Nicht-Patentliteratur

Turel, V., F. Prime und T. Machino, „Implementation of a Variable Speed Unit in the AVCE PSPP“, Hydro 2008 [0004]

Claims

Pumpspeicherkraftwerk (10; 10a), das einen Pumpbetrieb durchführt, indem es sich einer Pumpenturbine (1), eines oberen Regulierungsreservoirs (6; 6a) und eines unteren Regulierungsreservoirs (5) bedient, das sich an einer geografisch tieferen Stelle befindet als das obere Regulierungsreservoirs, wobei ein oberer Raum des oberen Regulierungsreservoirs oder unteren Regulierungsreservoirs dicht verschließbar ist, wobei das Pumpspeicherkraftwerk aufweist: eine Luftdruckeinstelleinheit (15; 25), die dazu ausgelegt ist, einen Luftdruck im oberen Raum des einen Regulierungsreservoirs einzustellen; einen ersten Wasserpegeldetektor (11; 21), der dazu ausgelegt ist, einen ersten Wasserpegel des einen Regulierungsreservoirs zu erfassen; einen Luftdruckdetektor (12; 22), der dazu ausgelegt ist, den Luftdruck im oberen Raum des einen Regulierungsreservoirs zu erfassen; einen zweiten Wasserpegeldetektor (21; 11), der dazu ausgelegt ist, einen zweiten Wasserpegel des jeweiligen anderen Regulierungsreservoirs, des oberen Regulierungsreservoirs oder unteren Regulierungsreservoirs zu erfassen; und eine Steuereinheit (4; 4a), die dazu ausgelegt ist: Information über den ersten Wasserpegel vom ersten Wasserpegeldetektor, Information über den Luftdruck vom Luftdruckdetektor, Information über den zweiten Wasserpegel vom zweiten Wasserpegeldetektor, und Information über eine Pumpenergiezufuhr zu erhalten, bei der es sich um eine elektrische Energie handelt, die aus einem externen Netz zugeführt und während des Pumpbetriebs verwendet wird; einen Wasserpegel, der unter Verwendung des ersten Wasserpegels und des Luftdrucks berechnet wird, als Regulierungsreservoirsberechnungswasserpegels des einen Regulierungsreservoirs anzusetzen; und die Luftdruckeinstelleinheit zu steuern, um den Luftdruck so einzustellen, dass eine Wasserpegeldifferenz zwischen dem zweiten Wasserpegel und dem Regulierungsreservoirsberechnungswasserpegels zu einer gewünschten Wasserpegeldifferenz wird, die durch ein Kennmerkmal der Pumpenturbine in Abhängigkeit von der Pumpenergiezufuhr bestimmt wird.
Pumpspeicherkraftwerk nach Anspruch 1, wobei, wenn sich die Pumpenergiezufuhr verändert, die Steuereinheit die Luftdruckeinstelleinheit steuert, um den Luftdruck so einzustellen, dass die von der Pumpenergiezufuhr abhängende gewünschte Wasserpegeldifferenz nach der Veränderung erzielt wird.
Pumpspeicherkraftwerk nach Anspruch 1, wobei die Steuereinheit einen zulässigen Bereich im Hinblick auf die gewünschte Wasserpegeldifferenz ansetzt, und wobei, wenn die Wasserpegeldifferenz zwischen dem zweiten Wasserpegel und dem Regulierungsreservoirsberechungswasserpegel aus dem zulässigen Bereich gerät, die Steuereinheit die Luftdruckeinstelleinheit steuert, um den Luftdruck so einzustellen, dass die gewünschte Wasserpegeldifferenz erzielt wird.
Pumpspeicherkraftwerk nach Anspruch 1, wobei die Steuereinheit in einem vorbestimmten Zeitabstand die Luftdruckeinstelleinheit steuert, um den Luftdruck so einzustellen, dass die Wasserpegeldifferenz zwischen dem zweiten Wasserpegel und dem Regulierungsreservoirsberechungs Wasserpegel zur gewünschten Wasserpegeldifferenz wird.
Pumpspeicherkraftwerk (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das untere Regulierungsreservoirs (5) das eine Regulierungsreservoirs und das obere Regulierungsreservoirs (6) das andere Regulierungsreservoirs ist, wobei, wenn der Pumpbetrieb bewirkt, dass eine Wasserpegeldifferenz zwischen einem Wasserpegel des oberen Regulierungsreservoirs und einem Wasserpegel des unteren Regulierungsreservoirs größer ist als diejenige zu Beginn des Pumpbetriebs, die Steuereinheit (4) die Luftdruckeinstelleinheit (15) steuert, um den Luftdruck im oberen Raum des unteren Regulierungsreservoirs (5) so zu erhöhen, dass er höher ist als derjenige zu Beginn des Pumpbetriebs.
Pumpspeicherkraftwerk (10a) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das obere Regulierungsreservoirs (6a) das eine Regulierungsreservoirs und das unteren Regulierungsreservoirs (5) das andere Regulierungsreservoirs ist, wobei, wenn der Pumpbetrieb bewirkt, dass eine Wasserpegeldifferenz zwischen einem Wasserpegel des unteren Regulierungsreservoirs und einem Wasserpegel des oberen Regulierungsreservoirs größer ist als diejenige zu Beginn des Pumpbetriebs, die Steuereinheit (4a) die Luftdruckeinstelleinheit (25) steuert, um den Luftdruck im oberen Raum des oberen Regulierungsreservoirs (6a) so zu senken, dass er niedriger ist als derjenige zu Beginn des Pumpbetriebs.
Pumpspeicherkraftwerk (10a), das einen Pumpbetrieb durchführt, indem es sich einer Pumpenturbine (1), eines oberen Regulierungsreservoirs (6a) und eines unteren Regulierungsreservoirs (5) bedient, das sich an einer geografisch tieferen Stelle befindet als das obere Regulierungsreservoirs, wobei ein oberer Raum des oberen Regulierungsreservoirs dicht verschließbar ist und ein oberer Raum des unteren Regulierungsreservoirs dicht verschließbar ist, wobei das Pumpspeicherkraftwerk aufweist: eine obere Luftdruckeinstelleinheit (25), die dazu ausgelegt ist, einen ersten Luftdruck im oberen Raum des oberen Regulierungsreservoirs einzustellen; einen oberen Wasserpegeldetektor (21), der dazu ausgelegt ist, einen ersten Wasserpegel des oberen Regulierungsreservoirs zu erfassen; einen oberen Luftdruckdetektor (22), der dazu ausgelegt ist, den ersten Luftdruck im oberen Raum des oberen Regulierungsreservoirs zu erfassen; eine untere Luftdruckeinstelleinheit (15), die dazu ausgelegt ist, einen zweiten Luftdruck im oberen Raum des unteren Regulierungsreservoirs einzustellen; einen unteren Wasserpegeldetektor (11), der dazu ausgelegt ist, einen zweiten Wasserpegel des unteren Regulierungsreservoirs zu erfassen; einen unteren Luftdruckdetektor (12), der dazu ausgelegt ist, den zweiten Luftdruck im oberen Raum des unteren Regulierungsreservoirs zu erfassen; eine Steuereinheit (4a), die dazu ausgelegt ist: Information über den ersten Wasserpegel vom oberen Wasserpegeldetektor, Information über den ersten Luftdruck vom oberen Luftdruckdetektor, Information über den zweiten Wasserpegel vom unteren Wasserpegeldetektor, Information über den zweiten Luftdruck vom unteren Luftdruckdetektor, und Information über eine Pumpenergiezufuhr zu erhalten, bei der es sich um eine elektrische Energie handelt, die aus einem externen Netz zugeführt und während des Pumpbetriebs verwendet wird; einen Wasserpegel, der unter Verwendung des ersten Wasserpegels und des ersten Luftdrucks berechnet wird, als einen oberen Regulierungsreservoirsberechnungswasserpegels des oberen Regulierungsreservoirs anzusetzen; einen Wasserpegel, der unter Verwendung des zweiten Wasserpegels und des zweiten Luftdrucks berechnet wird, als einen unteren Regulierungsreservoirsberechnungswasserpegels des unteren Regulierungsreservoirs anzusetzen; und die obere Luftdruckeinstelleinheit und die untere Luftdruckeinstelleinheit zu steuern, um den ersten Luftdruck bzw. den zweiten Luftdruck so einzustellen, dass eine Wasserpegeldifferenz zwischen dem oberen Regulierungsreservoirsberechnungswasserpegels und dem unteren Regulierungsreservoirsberechnungswasserpegels zu einer gewünschten Wasserpegeldifferenz wird, die durch ein Kennmerkmal der Pumpenturbine in Abhängigkeit von der Pumpenergiezufuhr bestimmt wird.
Pumpspeicherkraftwerk nach Anspruch 7, wobei, wenn sich die Pumpenergiezufuhr verändert, die Steuereinheit die obere Luftdruckeinstelleinheit und die untere Luftdruckeinstelleinheit steuert, um den ersten Luftdruck bzw. den zweiten Luftdruck so einzustellen, dass die von der Pumpenergiezufuhr abhängende gewünschte Wasserpegeldifferenz nach der Veränderung erzielt wird.
Pumpspeicherkraftwerk nach Anspruch 7, wobei die Steuereinheit einen zulässigen Bereich im Hinblick auf die gewünschte Wasserpegeldifferenz ansetzt, und wobei, wenn die Wasserpegeldifferenz zwischen dem oberen Regulierungsreservoirsberechungswasserpegels und dem unteren Regulierungsreservoirsberechungswasserpegels aus dem zulässigen Bereich gerät, die Steuereinheit die obere Luftdruckeinstelleinheit und die untere Luftdruckeinstelleinheit steuert, um den ersten Luftdruck bzw. den zweiten Luftdruck so einzustellen, dass die gewünschte Wasserpegeldifferenz erzielt wird.
Pumpspeicherkraftwerk nach Anspruch 7, wobei die Steuereinheit in einem vorbestimmten Zeitabstand die obere Luftdruckeinstelleinheit und untere Luftdruckeinstelleinheit steuert, um den ersten Luftdruck bzw. den zweiten Luftdruck so einzustellen, dass die Wasserpegeldifferenz zwischen dem oberen Regulierungsreservoirsberechungswasserpegels und dem unteren Regulierungsreservoirsberechungswasserpegels zur gewünschten Wasserpegeldifferenz wird.
Pumpspeicherkraftwerk nach einem der Ansprüche 7 bis 10, wobei, wenn der Pumpbetrieb bewirkt, dass die Wasserpegeldifferenz zwischen dem oberen Regulierungsreservoirsberechungswasserpegels und dem unteren Regulierungsreservoirsberechungswasserpegels größer ist als diejenige zu Beginn des Pumpbetriebs, die Steuereinheit die obere Luftdruckeinstelleinheit steuert, um den ersten Luftdruck so zu senken, dass er niedriger ist als derjenige zu Beginn des Pumpbetriebs, und die untere Luftdruckeinstelleinheit steuert, um den zweiten Luftdruck so zu erhöhen, dass er höher ist als derjenige zu Beginn des Pumpbetriebs.
Pumpspeicherkraftwerk (10; 10a), das einen Energieerzeugungsbetrieb durchführt, indem es sich einer Pumpenturbine (1), eines oberen Regulierungsreservoirs (6; 6a) und eines unteren Regulierungsreservoirs (5) bedient, das sich an einer geografisch tieferen Stelle befindet als das obere Regulierungsreservoirs, wobei ein oberer Raum des oberen Regulierungsreservoirs oder unteren Regulierungsreservoirs dicht verschließbar ist, wobei das Pumpspeicherkraftwerk aufweist: eine Luftdruckeinstelleinheit (15; 25), die dazu ausgelegt ist, einen Luftdruck im oberen Raum des einen Regulierungsreservoirs einzustellen; einen ersten Wasserpegeldetektor (11; 21), der dazu ausgelegt ist, einen ersten Wasserpegel des einen Regulierungsreservoirs zu erfassen; einen Luftdruckdetektor (12; 22), der dazu ausgelegt ist, den Luftdruck im oberen Raum des einen Regulierungsreservoirs zu erfassen; einen zweiten Wasserpegeldetektor (21; 11), der dazu ausgelegt ist, einen zweiten Wasserpegel des jeweiligen anderen Regulierungsreservoirs, des oberen Regulierungsreservoirs oder unteren Regulierungsreservoirs zu erfassen; und eine Steuereinheit (4; 4a), die dazu ausgelegt ist: Information über den ersten Wasserpegel vom ersten Wasserpegeldetektor, Information über den Luftdruck vom Luftdruckdetektor und Information über den zweiten Wasserpegel vom zweiten Wasserpegeldetektor zu erhalten; einen Wasserpegel, der unter Verwendung des ersten Wasserpegels und des Luftdrucks berechnet wird, als Regulierungsreservoirsberechnungswasserpegels des einen Regulierungsreservoirs anzusetzen; und die Luftdruckeinstelleinheit zu steuern, um den Luftdruck so einzustellen, dass eine Wasserpegeldifferenz zwischen dem zweiten Wasserpegel und dem Regulierungsreservoirsberechnungswasserpegels zu einer gewünschten Wasserpegeldifferenz wird, die durch ein Energieerzeugungskennmerkmal der Pumpenturbine bestimmt wird.
Pumpspeicherkraftwerk nach Anspruch 12, wobei die Steuereinheit einen zulässigen Bereich im Hinblick auf die gewünschte Wasserpegeldifferenz ansetzt, und wobei, wenn die Wasserpegeldifferenz zwischen dem zweiten Wasserpegel und dem Regulierungsreservoirsberechungswasserpegels aus dem zulässigen Bereich gerät, die Steuereinheit die Luftdruckeinstelleinheit steuert, um den Luftdruck so einzustellen, dass die gewünschte Wasserpegeldifferenz erzielt wird.
Pumpspeicherkraftwerk nach Anspruch 12, wobei die Steuereinheit in einem vorbestimmten Zeitabstand die Luftdruckeinstelleinheit steuert, um den Luftdruck so einzustellen, dass die Wasserpegeldifferenz zwischen dem zweiten Wasserpegel und dem Regulierungsreservoirsberechungswasserpegels zur gewünschten Wasserpegeldifferenz wird.
Pumpspeicherkraftwerk (10) nach einem der Ansprüche 12 bis 14, wobei das untere Regulierungsreservoirs (5) das eine Regulierungsreservoirs und das obere Regulierungsreservoirs (6) das andere Regulierungsreservoirs ist, wobei, wenn der Energieerzeugungsbetrieb bewirkt, dass eine Wasserpegeldifferenz zwischen einem Wasserpegel des oberen Regulierungsreservoirs und einem Wasserpegel des unteren Regulierungsreservoirs kleiner ist als diejenige zu Beginn des Energieerzeugungsbetriebs, die Steuereinheit (4) die Luftdruckeinstelleinheit (15) steuert, um den Luftdruck im oberen Raum des unteren Regulierungsreservoirs (5) so zu senken, dass er niedriger ist als derjenige zu Beginn des Energieerzeugungsbetriebs.
Pumpspeicherkraftwerk (10a) nach einem der Ansprüche 12 bis 14, wobei das obere Regulierungsreservoirs (6a) das eine Regulierungsreservoirs und das unteren Regulierungsreservoirs (5) das andere Regulierungsreservoirs ist, wobei, wenn der Energieerzeugungsbetrieb bewirkt, dass eine Wasserpegeldifferenz zwischen einem Wasserpegel des unteren Regulierungsreservoirs und einem Wasserpegel des oberen Regulierungsreservoirs kleiner ist als diejenige zu Beginn des Energieerzeugungsbetriebs, die Steuereinheit (4a) die Luftdruckeinstelleinheit (25) steuert, um den Luftdruck im oberen Raum des oberen Regulierungsreservoirs (6a) so zu erhöhen, dass er höher ist als derjenige zu Beginn des Energieerzeugungsbetriebs.
Pumpspeicherkraftwerk (10a), das einen Energieerzeugungsbetrieb durchführt, indem es sich einer Pumpenturbine (1), eines oberen Regulierungsreservoirs (6a) und eines unteren Regulierungsreservoirs (5) bedient, das sich an einer geografisch tieferen Stelle befindet als das obere Regulierungsreservoirs, wobei ein oberer Raum des oberen Regulierungsreservoirs dicht verschließbar ist und ein oberer Raum des unteren Regulierungsreservoirs dicht verschließbar ist, wobei das Pumpspeicherkraftwerk aufweist: eine obere Luftdruckeinstelleinheit (25), die dazu ausgelegt ist, einen ersten Luftdruck im oberen Raum des oberen Regulierungsreservoirs einzustellen; einen oberen Wasserpegeldetektor (21), der dazu ausgelegt ist, einen ersten Wasserpegel des oberen Regulierungsreservoirs zu erfassen; einen oberen Luftdruckdetektor (22), der dazu ausgelegt ist, den ersten Luftdruck im oberen Raum des oberen Regulierungsreservoirs zu erfassen; eine untere Luftdruckeinstelleinheit (15), die dazu ausgelegt ist, einen zweiten Luftdruck im oberen Raum des unteren Regulierungsreservoirs einzustellen; einen unteren Wasserpegeldetektor (11), der dazu ausgelegt ist, einen zweiten Wasserpegel des unteren Regulierungsreservoirs zu erfassen; einen unteren Luftdruckdetektor (12), der dazu ausgelegt ist, den zweiten Luftdruck im oberen Raum des unteren Regulierungsreservoirs zu erfassen; eine Steuereinheit (4a), die dazu ausgelegt ist: Information über den ersten Wasserpegel vom oberen Wasserpegeldetektor, Information über den ersten Luftdruck vom oberen Luftdruckdetektor, Information über den zweiten Wasserpegel vom unteren Wasserpegeldetektor und Information über den zweiten Luftdruck vom unteren Luftdruckdetektor zu erhalten; einen Wasserpegel, der unter Verwendung des ersten Wasserpegels und des ersten Luftdrucks berechnet wird, als einen oberen Regulierungsreservoirsberechnungswasserpegels des oberen Regulierungsreservoirs anzusetzen; einen Wasserpegel, der unter Verwendung des zweiten Wasserpegels und des zweiten Luftdrucks berechnet wird, als einen unteren Regulierungsreservoirsberechnungswasserpegels des unteren Regulierungsreservoirs anzusetzen; und die obere Luftdruckeinstelleinheit und die untere Luftdruckeinstelleinheit zu steuern, um den ersten Luftdruck bzw. den zweiten Luftdruck so einzustellen, dass eine Wasserpegeldifferenz zwischen dem oberen Regulierungsreservoirsberechnungswasserpegels und dem unteren Regulierungsreservoirsberechnungswasserpegels zu einer gewünschten Wasserpegeldifferenz wird, die durch ein Energieerzeugungskennmerkmal der Pumpenturbine bestimmt wird.
Pumpspeicherkraftwerk nach Anspruch 17, wobei die Steuereinheit einen zulässigen Bereich im Hinblick auf die gewünschte Wasserpegeldifferenz ansetzt, und wobei, wenn die Wasserpegeldifferenz zwischen dem oberen Regulierungsreservoirsberechungswasserpegels und dem unteren Regulierungsreservoirsberechungswasserpegels aus dem zulässigen Bereich gerät, die Steuereinheit die obere Luftdruckeinstelleinheit und die untere Luftdruckeinstelleinheit steuert, um den ersten Luftdruck bzw. den zweiten Luftdruck so einzustellen, dass die gewünschte Wasserpegeldifferenz erzielt wird.
Pumpspeicherkraftwerk nach Anspruch 17, wobei die Steuereinheit in einem vorbestimmten Zeitabstand die obere Luftdruckeinstelleinheit und untere Luftdruckeinstelleinheit steuert, um den ersten Luftdruck bzw. den zweiten Luftdruck so einzustellen, dass die Wasserpegeldifferenz zwischen dem oberen Regulierungsreservoirsberechungswasserpegels und dem unteren Regulierungsreservoirsberechungswasserpegels zur gewünschten Wasserpegeldifferenz wird.
Pumpspeicherkraftwerk nach einem der Ansprüche 17 bis 19, wobei, wenn der Energieerzeugungsbetrieb bewirkt, dass die Wasserpegeldifferenz zwischen dem oberen Regulierungsreservoirsberechungswasserpegels und dem unteren Regulierungsreservoirsberechungswasserpegels kleiner ist als diejenige zu Beginn des Energieerzeugungsbetriebs, die Steuereinheit die obere Luftdruckeinstelleinheit steuert, um den ersten Luftdruck so zu erhöhen, dass er höher ist als derjenige zu Beginn des Energieerzeugungsbetriebs, und die untere Luftdruckeinstelleinheit steuert, um den zweiten Luftdruck so zu senken, dass er niedriger ist als derjenige zu Beginn des Energieerzeugungsbetriebs.