隨著全球?qū)夂蜃兓年P(guān)注不斷增加，許多國家紛紛采取行動，以減少碳排放并轉(zhuǎn)向更可持續(xù)的能源。目前，在我國的電力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中，火電的比重偏高十分明顯，主要依賴煤炭等不可再生能源，這導(dǎo)致碳排放量大幅增加，并對環(huán)境造成了嚴(yán)重污染。在這一背景下，我國也提出了實施雙碳目標(biāo)的承諾，即到2030 年實現(xiàn)碳達峰，到2060 年后實現(xiàn)碳中和。為實現(xiàn)這一目標(biāo)，中國需要進行能源利用方式的轉(zhuǎn)換，其中抽水蓄能機組的重要性逐漸凸顯。

抽水蓄能技術(shù)作為一種重要的能源存儲技術(shù)，具有高效能源轉(zhuǎn)換和儲存能力，以及強大的調(diào)節(jié)能力，為可再生能源的集成和電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性提供重要的解決方案。隨著我國近年來經(jīng)濟的快速發(fā)展，抽水蓄能電站以其獨特的靜態(tài)效益和動態(tài)效益得到了大力發(fā)展，近年來，中國加大了抽水蓄能機組的規(guī)模擴建力度，推動了多個大型抽水蓄能電站的建設(shè)。然而，運行穩(wěn)定性問題是抽水蓄能項目建設(shè)面臨的最大挑戰(zhàn)。抽水蓄能機組運行時有多種工況，在其運行過程中工況之間時常發(fā)生轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)輪內(nèi)部會出現(xiàn)復(fù)雜的水力現(xiàn)象，特別是在偏工況運行條件下，水力不穩(wěn)定現(xiàn)象突出。比如水泵水輪機經(jīng)歷泵工況下的啟動或者停機時，經(jīng)常進入小流量區(qū)域運行，但是在泵工況小流量區(qū)域內(nèi)運行時，水泵水輪機的流量-揚程曲線存在嚴(yán)重的不穩(wěn)定性?？赡媸剿盟啓C是現(xiàn)代抽水蓄能電站中應(yīng)用最為廣泛的機組類型，可以實現(xiàn)轉(zhuǎn)輪正轉(zhuǎn)抽水，反轉(zhuǎn)發(fā)電的雙重功能。然而，在水泵水輪機運行時，轉(zhuǎn)輪高速旋轉(zhuǎn)與靜止部件之間會產(chǎn)生強烈的動靜干涉現(xiàn)象，進而導(dǎo)致機組產(chǎn)生強烈的壓力脈動，與蝸殼中的壓力波干涉、反射、疊加而出現(xiàn)了某種程度的重合，產(chǎn)生相位共振，這些現(xiàn)象的最直接的表現(xiàn)為異常的水力噪聲和振動，產(chǎn)生的壓力脈動信號會在流道及蝸殼中進一步傳播，這種脈動特性是水泵水輪機機組產(chǎn)生振動的重要原因之一。在復(fù)雜的水壓力荷載作用下，水泵水輪機組會產(chǎn)生一定程度的振動，尤其是轉(zhuǎn)輪結(jié)構(gòu)體與流體會產(chǎn)生復(fù)雜的流固耦合現(xiàn)象，當(dāng)激勵模態(tài)與轉(zhuǎn)輪結(jié)構(gòu)的固有模態(tài)相對應(yīng)時，可能引發(fā)強烈的共振，進而破壞機組的安全穩(wěn)定運行。

綜上所述，隨著我國雙碳目標(biāo)的提出和能源利用方式的轉(zhuǎn)換，抽水蓄能機組作為能源系統(tǒng)的關(guān)鍵組成部分變得越來越重要。通過使用先進的數(shù)值模擬和實驗驗證方法，加大對水泵水輪機內(nèi)部流動復(fù)雜性和水動力學(xué)特性的研究，分析水泵水輪機在不同工況下的內(nèi)部流動特征，深入了解水泵水輪機組的內(nèi)部水力特性，振動產(chǎn)生的條件和傳播規(guī)律，對改善抽水蓄能機組運行的穩(wěn)定性至關(guān)重要。這將為優(yōu)化設(shè)計、智能化控制和實時監(jiān)測提供科學(xué)依據(jù)，促進抽水蓄能機組的可靠運行和有效利用。