[發明專利]一種雙速凸極同步水輪發電機組的轉速選擇方法

有效

• 申請號: 201310424489.0
• 申請日: 2013-09-17
• 公開（公告）號: CN103470442A
• 公開（公告）日: 2013-12-25
• 發明（設計）人: 鄭程遙
• 申請（專利權）人: 鄭程遙
• 主分類號: F03B15/08
• 分類號: F03B15/08
• 代理公司: 深圳市精英專利事務所 44242
• 代理人: 李新林

技術領域

本發明涉及一種雙速凸極同步發水輪發電機組的轉速選擇方法，即在給定轉輪及水文過程的基礎上，通過尋優的智能算法模型對雙速凸極同步水輪發電機組的轉速參數進行優選，同時制定水輪發電機組轉速的切換工況，實現水輪發電機組年發電量最大的目標。

背景技術

當今，能源局勢緊張。石油、煤炭等不可再生資源日益枯竭，使人們對可再生資源的依賴日益增加。這正是水電、風電、太陽能發電得以蓬勃發展的主要原因。而在諸多的可再生能源中，水電的經濟性最優。然而，因受到技術及裝備落后的影響水能資源未能得到充分的利用，尤其是水頭變幅較大的電站，由于受發電機單一轉速的限制，使得水輪機的適應水頭范圍難以涵蓋電站的水頭變化范圍，從而在運行中不得不丟棄大量的水能，或者因為效率的影響，損失(3～10％)電能，當然，也伴隨著振動、空蝕等不穩定現象，影響水力機組的壽命。

隨著同步電機調速技術的發展，使得水能的進一步開發成為可能。尤其是凸極雙速同步發電機變極技術，因其使用性能基本能滿足水力發電的工況需求，同時具有運行可靠、制造成本低和制造工藝簡單的特點，因此，其在水力發電中必將得到推廣。然而，如何選擇有效的兩種轉速以及如何選擇轉速切換工況，使得在給定的水文過程中取得最佳的經濟效益，國內外還沒有先例。因此，如何選擇有效的兩種轉速以及如何選擇轉速切換工況，使得在給定的水文過程中取得最佳的經濟效益是一項新技術，具有較大的經濟潛力，也是目前亟待解決的問題。

發明內容

本發明的目的在于針對現有技術的不足，提供一種雙速凸極同步發水輪發電機組的轉速選擇方法，使得在給定的水文過程中取得最佳的經濟效益。

為實現上述目的，本發明提供以下技術方案：一種雙速凸極同步發水輪發電機組的轉速選擇方法，即在給定轉輪及水文過程的基礎上，通過尋優的智能算法模型對雙速凸極同步水輪發電機組的轉速參數進行優選，同時制定水輪發電機組轉速的切換工況，實現機組年發電量最大。具體包括如下步驟：

(1)將水輪機模型轉輪綜合特性曲線圖導入數據庫；

(2)建立準確地讀全部運行參數并支持智能尋優的智能算法模型，通過數據訓練，模型滿足足夠精度要求；

(3)導入發電站長年日徑流量序列及水頭數據；

(4)以發電機轉速n為待求參數，綜合步驟(3)導入的水文數據，建立以效率η為中間變量，以年發電量E最大為目標函數的優化模型。根據目標函數和安全穩定限制條件及發電機極對數約束條件的要求，采用優化算法，求得最優解

(5)根據求得的最優雙速作水輪機運轉特性曲線；

(6)由水輪機的運轉特性曲線得出給定水頭的效率曲線，從而確定發電機轉速的切換點。

優選地，所述步驟(2)中所述智能算法模型采用具有自學習功能神經網絡模型。

優選地，所述步驟(4)中所述目標函數要求為年發電量最大，所述限制條件包括吸出高度限制、導葉開度限制、最大出力限制、發電機極對數限制。

優選地，所述步驟(6)發電機轉速的切換點以效率最大為目標進行制定。

本發明的有益效果在于，對于給定的水文過程，提供一種雙速凸極同步水輪發電機組的轉速選擇方法，實現水輪發電機組年發電量最大的目標。

附圖說明

圖1為某電站水輪機在轉速為500r/min下的運轉特性曲線示意圖。

圖2為某電站水輪機在轉速為600r/min下的運轉特性曲線示意圖。

圖3為低水頭運行時，不同水輪轉速的水頭效率曲線示意圖。

圖4為中水頭運行時，不同水輪轉速的水頭效率曲線示意圖。

圖5為高水頭運行時，不同水輪轉速的水頭效率曲線示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖，對發明的實施方式進行詳細描述。

本發明提出一種雙速凸極同步發水輪發電機組的轉速選擇方法，即在給定轉輪及水文過程的基礎上，通過尋優的智能算法模型對雙速凸極同步水輪發電機組的轉速參數進行優選，同時制定水輪發電機組轉速的切換工況，實現水輪發電機組年發電量最大。