這種神器讓水電站“變頻”，不怕枯水期

       聽過變頻空調(diào)、變頻冰箱，聽說過“變頻”水電站嗎？近日，湖南大學電氣與信息工程學院博士生呂銘晟和他的同學們一起為中小水電站設(shè)計了個“變頻”“馬達”——變速恒頻水力發(fā)電系統(tǒng)，采用該技術(shù)后，水電站也可變頻工作。按歷史水文數(shù)據(jù)測算，若全國中小水電站變頻工作后，一年可提升的最大發(fā)電量相當于一個三峽水電站。本文由上海凱太泵業(yè)制造有限公司轉(zhuǎn)載發(fā)布；上海凱太泵業(yè)主要生產(chǎn)切割式排污泵,全自動隔油設(shè)備,污水提升設(shè)備,一體化預制泵站,無負壓供水設(shè)備, 排污泵,消防泵,化工泵等;長期免費為客戶提供產(chǎn)品咨詢和技術(shù)支持。

    水電有望

    不需攔河建壩

    呂銘晟告訴記者，傳統(tǒng)的中小水電站一般采用“水輪—調(diào)速箱—直流勵磁發(fā)電機”的定速恒頻發(fā)電方式。因為直流勵磁的運行特性，因此對發(fā)電機轉(zhuǎn)速有恒定要求，直觀體現(xiàn)在機組對水流量的固定要求，從而使得枯水季節(jié)可發(fā)電量大大減少。而項目團隊研發(fā)的變速恒頻水力發(fā)電系統(tǒng)，可智能調(diào)節(jié)勵磁或變流系統(tǒng)，從而實現(xiàn)水大水小都能發(fā)電，不僅可以全季節(jié)全天發(fā)電，枯水期也可不停機運行，還能完成最大水能功率捕獲，靈活高效利用水能。

    “如果應用‘變頻’水電站，一座傳統(tǒng)中小型水電站每年可提升發(fā)電量20%—40%。”呂銘晟說，根據(jù)2013年全國農(nóng)村水電增效擴容改造工作會議上公布的數(shù)據(jù)，全國共有45000多座農(nóng)村水電站，裝機容量6500多萬千瓦，將近3個三峽電站的裝機容量。如果升級改造，按平均提升發(fā)電量30%折算，新增裝機容量1950萬千瓦，這就將近一座三峽水電站的裝機量（2240萬千瓦）。如果保守估計提升發(fā)電量20%，新增裝機容量1300萬千瓦，相當于2/3個三峽水電站。通過這種變速恒頻的發(fā)電技術(shù)，還有望改變數(shù)百年以來攔河建壩的水電建設(shè)方式，更利于生態(tài)保護。

    已獲10項國家

    發(fā)明專利

    變速恒頻水力發(fā)電系統(tǒng)是“多出”一座三峽水電站的最大“功臣”，而它的“大腦”主要是一種多功率等級并網(wǎng)變流系統(tǒng)拓撲。這種拓撲結(jié)構(gòu)以永磁電機或雙饋電機為核心的能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，針對不同能量和電壓等級靈活選取兩電平交直交、三電平交直交變流器結(jié)構(gòu)，采用矢量解耦控制，實現(xiàn)了380V-10kV、100kW-5MW范圍變速恒頻并網(wǎng)。該項核心技術(shù)現(xiàn)已獲國家發(fā)明專利10項，在行業(yè)頂級期刊上發(fā)表了論文10篇。

    此外，“變頻”水電站還擁有高電能質(zhì)量并網(wǎng)技術(shù)，能提供電壓更穩(wěn)定、更高質(zhì)量的電能；“變頻”水電站的水電綜合云服務(wù)系統(tǒng)則可通過大數(shù)據(jù)分析，實時監(jiān)控電站群運行情況，并及時處理預警信息，實現(xiàn)水電站智能化管理。

    目前，中水珠江規(guī)劃勘測設(shè)計有限公司等已經(jīng)同呂銘晟的研發(fā)團隊簽訂合作合同，廣西農(nóng)村投資集團有限公司、湖南三立水電開發(fā)有限責任公司等企業(yè)也均與該團隊簽訂合作意向書。2017年至今，該項技術(shù)已獲得160萬元銷售收入。