袁志懿 ，张永学 ,2，祁紫伟

（1中国石油大学(北京)机械与储运工程学院，北京 102249；2海南医学院国际教育学院，海南 海口 571199）

抽水蓄能技术是一项成熟且被广泛应用的物理储能手段。传统抽水蓄能系统具有大规模与大容量的特点，其发展受到地理条件选址以及开发成本的限制[1]。近年来随着分布式储能的发展，低成本、建设周期短的微型抽水蓄能技术逐渐成为研究热点。由于离心泵具有运行维护成本低、广泛易得等经济技术优势，泵作透平在微型抽水蓄能系统中(<100 kW)有较高的经济效益和应用价值，尤其是在农村或偏远地区[2-3]。Kusakana[4]对4 kW的抽水蓄能微电网与4 kW柴油发电微电网的运行成本进行比较分析，发现抽水蓄能系统的日常成本降低71.3%。该学者[5]又对南非一个农场的8 kW抽水蓄能系统建模分析，指出其电力成本降低68.44%，投资回收期5.9年。

理论上不同系列的泵都可作为透平运行[6-7]，但实践中发现，直接采用泵反转作透平的方式，其效率往往较低，不能很好地满足能量回收的要求，严重制约了泵作透平的应用。为了提高泵作透平的效率，许多学者对其主要过流部件展开了内流分析与优化研究。Štefan等[8]对泵作透平的正反模式性能进行了模拟预测和实验验证，发现透平模式最佳效率点的流量高于泵模式最佳效率点流量的27%，此时透平的必需水头比泵扬程高41%，在小流量情况下透平容易受流动分离的影响使效率急剧减小。Ghorani等[9]使用熵产理论研究了泵作透平内流场的水力损失，发现叶片进口冲击损失、液流角与叶片出口角不匹配，以及转轮内部的流动分离是造成不可逆损失的主要原因。Dai等[10]研究了转轮进出口角、出口宽度和包角等结构参数对低比转速离心泵的泵模式和透平模式性能的影响，发现当转轮结构参数改变时，与透平模式的必需水头变化相比，泵模式的扬程变化更显著，增加转轮出口角会使两种模式的水力效率降低。……