[發(fā)明專利]用于啟動水輪機的方法

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• 申請日: 2019-10-28
• 公開（公告）號: CN111102125A
• 公開（公告）日: 2020-05-05
• 發(fā)明（設計）人: R.紀堯姆;Q.阿盧安;O.泰勒
• 申請（專利權(quán)）人: 通用電氣再生能源技術(shù)公司
• 主分類號: F03B15/00
• 分類號: F03B15/00;H02P9/30;H02J3/40;H02J3/18
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 萬欣;譚祐祥

本發(fā)明涉及一種用于將具有同步發(fā)電機(2)、轉(zhuǎn)輪(6)和閘門的水力單元(1)聯(lián)接至電網(wǎng)的方法，該方法包括：a)從時間t₀到時間t₁增加進入轉(zhuǎn)輪(6)的水流的步驟，使得同步發(fā)電機(2)的轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)頻率在時間t₁等于電網(wǎng)(3)的頻率；b)在時間t₁閉合斷路器的步驟，步驟a)還包括從時間t₂到時間t₁執(zhí)行的子步驟a1)，其中調(diào)整水流，使得在時間t₁，同步發(fā)電機(2)的相位與電網(wǎng)相位對準。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種用于將水輪機(hydraulic turbine)聯(lián)接到電網(wǎng)(grid)的方法。具體而言，本發(fā)明涉及一種用于將水輪機聯(lián)接至電網(wǎng)的方法，該水輪機包括同步發(fā)電機，其轉(zhuǎn)子由渦輪驅(qū)動旋轉(zhuǎn)。本發(fā)明還旨在提出一種比現(xiàn)有技術(shù)方法以更快的方式將水輪機聯(lián)接到電網(wǎng)的方法。

背景技術(shù)

為了確保電網(wǎng)穩(wěn)定性和/或防止電網(wǎng)停電，必須在電力產(chǎn)生和電力消耗之間實現(xiàn)電網(wǎng)平衡。

水力發(fā)電站經(jīng)由容納在水庫中的水儲備具有電力儲備，該水儲備可根據(jù)需要通過啟動水輪機來提供，以補償電力消耗和/或電力產(chǎn)生的任何變化。

就此而言，用于提供這種電力儲備的時間響應因此是關(guān)鍵因素，在此基礎(chǔ)上，電力生產(chǎn)商可預期更多或更少有利收益。

一種用于啟動水輪機的已知的現(xiàn)有技術(shù)方法，該水輪機具有經(jīng)由斷路器連接到電網(wǎng)的同步發(fā)電機、驅(qū)動同步發(fā)電機的轉(zhuǎn)輪(runner，有時也稱為轉(zhuǎn)子或滾子)以及用于調(diào)整進入轉(zhuǎn)輪的水流的引導導葉，該方法包括以下步驟：

a) 打開引導導葉(閘門(wicket gate))，使水在轉(zhuǎn)輪中流動，并使轉(zhuǎn)輪加速到額定速度；

b) 在轉(zhuǎn)子繞組中使勵磁電流運行，以便激勵同步發(fā)電機；

c) 調(diào)整引導導葉，以使轉(zhuǎn)輪速度穩(wěn)定在接近標稱速度的值處，該標稱速度對應于電網(wǎng)頻率；

d) 使電網(wǎng)相位與同步發(fā)電機的相位對準(align，有時也稱為調(diào)準或匹配)；

e) 閉合斷路器以將定子繞組連接到電網(wǎng)。

然而，這種方法不令人滿意。

實際上，用于啟動水輪機的最小時間響應約為90秒，這與在收益方面可能期望的最大效率不相容。

例如，步驟c)和d)共同形成了稱為“同步步驟”的更總體的步驟，通常需要20 s到60 s。由于水力回路的瞬態(tài)特性和利用分配器來略微控制水流的難度，控制單元速度確實非常困難。

因此，為了保持水力單元開始的時間響應盡可能低，已經(jīng)提出了以非常低的功率將所述單元保持與電網(wǎng)同步。

然而，該解決方案也不令人滿意。

實際上，當以非常低的功率或零功率進行同步時，水力單元在以非常低的效率操作的同時消耗水儲備。

此外，通常不設計成在低功率下操作的渦輪和同步發(fā)電機然后遭受異常磨損。

有可能在更高的功率下操作，但這些額外的功率(即使不需要)必須由電網(wǎng)運營商進行管理，并以非常低的價格出售。

備選地，水力單元可在脫水模式下與電網(wǎng)保持同步。

然而，該備選方案也不令人滿意。

實際上，脫水模式需要專門的投資來從水輪機沖洗水，這增加了安裝成本。

此外，在脫水模式下，水力單元消耗來自電網(wǎng)的電力。

因此，本發(fā)明的目的在于提出一種用于以比已知的現(xiàn)有技術(shù)方法更快的方式將水力單元聯(lián)接至電網(wǎng)的方法。