CN112186737B - 水电机组在水电-风电互补系统调控中使用寿命评估方法 - Google Patents

水电机组在水电-风电互补系统调控中使用寿命评估方法 Download PDF

Info

Publication number
CN112186737B
CN112186737B CN202010912175.5A CN202010912175A CN112186737B CN 112186737 B CN112186737 B CN 112186737B CN 202010912175 A CN202010912175 A CN 202010912175A CN 112186737 B CN112186737 B CN 112186737B
Authority
CN
China
Prior art keywords
generating set
hydroelectric generating
hydroelectric
value
guide vane
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202010912175.5A
Other languages
English (en)
Other versions
CN112186737A (zh
Inventor
张昌兵
谢婷婷
王彤彤
曹文哲
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sichuan University
Original Assignee
Sichuan University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sichuan University filed Critical Sichuan University
Priority to CN202010912175.5A priority Critical patent/CN112186737B/zh
Publication of CN112186737A publication Critical patent/CN112186737A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN112186737B publication Critical patent/CN112186737B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06Q—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES; SYSTEMS OR METHODS SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G06Q10/00—Administration; Management
    • G06Q10/06—Resources, workflows, human or project management; Enterprise or organisation planning; Enterprise or organisation modelling
    • G06Q10/063—Operations research, analysis or management
    • G06Q10/0639—Performance analysis of employees; Performance analysis of enterprise or organisation operations
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06Q—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES; SYSTEMS OR METHODS SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G06Q50/00—Systems or methods specially adapted for specific business sectors, e.g. utilities or tourism
    • G06Q50/06—Electricity, gas or water supply
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J15/00—Systems for storing electric energy
    • H02J15/003—Systems for storing electric energy in the form of hydraulic energy
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/38—Arrangements for parallely feeding a single network by two or more generators, converters or transformers
    • H02J3/381—Dispersed generators
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/38—Arrangements for parallely feeding a single network by two or more generators, converters or transformers
    • H02J3/46—Controlling of the sharing of output between the generators, converters, or transformers
    • H02J3/466—Scheduling the operation of the generators, e.g. connecting or disconnecting generators to meet a given demand
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J2203/00—Indexing scheme relating to details of circuit arrangements for AC mains or AC distribution networks
    • H02J2203/20—Simulating, e g planning, reliability check, modelling or computer assisted design [CAD]
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J2300/00—Systems for supplying or distributing electric power characterised by decentralized, dispersed, or local generation
    • H02J2300/20—The dispersed energy generation being of renewable origin
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J2300/00—Systems for supplying or distributing electric power characterised by decentralized, dispersed, or local generation
    • H02J2300/20—The dispersed energy generation being of renewable origin
    • H02J2300/28—The renewable source being wind energy
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J2300/00—Systems for supplying or distributing electric power characterised by decentralized, dispersed, or local generation
    • H02J2300/40—Systems for supplying or distributing electric power characterised by decentralized, dispersed, or local generation wherein a plurality of decentralised, dispersed or local energy generation technologies are operated simultaneously
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/70—Wind energy
    • Y02E10/76—Power conversion electric or electronic aspects
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E70/00—Other energy conversion or management systems reducing GHG emissions
    • Y02E70/30—Systems combining energy storage with energy generation of non-fossil origin

Abstract

本发明公开了一种水电机组在水电‑风电互补系统调控中使用寿命评估方法，首先设定风电机组容量与水电机组容量的比例α、风水互补系统的发电容量占整个电网容量的比例β；然后根据水电机组和风电机组的容量大小，输入一个β值，再输入一个α值，根据PFC计算的活动导叶开度信号Δy1值和PCC计算的导叶开度偏差信号Δy2值计算水电机组的活动导叶开度Δy值，并由Δy的积分函数计算并输出水电机组的活动导叶里程SGVO值和水电机组的工作寿命Llife值；改变α值，计算得到多组水电机组的工作寿命Llife值；改变β值，计算得到不同β值下水电机组的工作寿命Llife值，绘制水电机组的活动导叶里程和工作寿命的模型曲线，用于评估水电机组在水电‑风电互补系统调控中的使用寿命。

Description

水电机组在水电-风电互补系统调控中使用寿命评估方法
技术领域
本发明涉及多能互补系统领域，特别是涉及一种水电机组在水电-风电互补系统调控中使用寿命评估方法。
背景技术
当前，全球清洁能源的发展势不可挡，可再生能源在应对气候变化与能源危机问题中发挥着不可替代的作用。风能是一种可变可再生能源，近年来，我国风能开发得到了快速发展，截止2019年，我国风电占比达到5.5％。然而，由于风电能本身的间歇性与随机性，导致电能质量不佳，大规模并网发电仍面临诸多技术瓶颈。利用其他传统能源(水电、火电等)与风能组成多能互补系统可以有效缓解上述局面，这其中，水电因其调节速度快、运行效率高、可靠稳定等特性被广泛关注。水电机组在水电-风电互补系统中需承担双重任务：承担电网中的调峰调频任务与补偿风电功率的波动。与常规水电站运行相比，水电机组在水电-风电互补系统中由于需要补偿风电功率的波动，导致活动导叶频繁调节，增加了机组的导叶活动里程与磨损，影响了水电机组的使用寿命。
水电在多能互补系统中对促进节能减排和新能源发展上意义重大，对水电机组的使用寿命进行评估与多能系统性能和优化研究同等重要。目前，机组寿命预测主要是针对传统机组而言，而对风光水的多能系统的研究则主要集中于混合系统的性能和优化方面，然而，在水电-风电互补系统中，对水电机组的使用寿命评估方面，目前还是一个空白。
公开号为CN103547977A的专利公开了一种用于预测风力或水力涡轮机或其组件的剩余使用寿命的方法，记载了包括传动系统、齿轮箱和发电机的旋转机械的剩余使用寿命的确定方法，该专利模拟涡轮机及其组件的不同工况，计算设备的润滑温度、润滑磨屑、振动、功率输出等状态参数的损害值，与预设损害极限值对比，评估机械剩余寿命，可为涡轮机的管理提供指导。
申请号为CN201510077138.6的专利公开了一种含风光水多源互补微网混合储能容量最佳配比方法，该方法根据当地风、光、水自然资源的分布情况，模拟风力发电、光伏发电、以及水力发电的年输出功率曲线；结合微网的年负荷曲线，建立以系统成本和功率波动最小的优化目标函数，同时确定功率平衡约束条件、最大瞬时功率约束条件、供电可靠性约束条件、超级电容充放电电流及电压约束条件和蓄电池SOC约束条件，采用含模糊决策的多目标规划GA-PSO算法对目标函数进行优化求解，得到最优的混合储能容量配比。
现有技术要么仅针对传统机组，从设备的润滑温度、润滑磨屑、振动、功率输出等状态参数的损害值，与预设损害极限值对比，评估机械剩余寿命，要么仅对风、光、水互补系统配比进行了优化。目前还没有关于水电机组在风、光、水互补系统的调控中的使用寿命预测方法或模型。
发明内容
针对上述问题，本发明提供了一种水电机组在水电-风电互补系统调控中使用寿命评估方法，基于水轮机活动导叶开度里程、按照指数规律衰减的寿命模型，可以评估水电机组在水电-风电互补系统中，不同风电容量对水电机组的影响程度，从而预估水电机组在多能互补系统中的使用寿命，不仅体现新能源功率波动对水电机组的影响，还能为新能源的开发利用和风、光、水多能互补系统的运行管理提供参考。
本发明的技术方案是：
一种水电机组在水电-风电互补系统调控中使用寿命评估方法，包括以下步骤：
S1、设定变量：风电机组容量与水电机组容量的比例α、风水互补系统的发电容量占整个电网容量的比例β；
S2、根据水电机组和风电机组的容量大小，输入一个β初始值；
S3、输入一个α值，根据水电机组的活动导叶开度信号Δy 1值和导叶开度偏差信号Δy 2值计算水电机组的活动导叶开度Δy值，并由Δy的积分函数计算并输出水电机组的活动导叶里程S GVO值；
S4、输入水电机组的活动导叶里程S GVO值，计算并输出水电机组的工作寿命Llife值；
S5、增加α值，重复步骤S3-S4，计算并输出各组α值对应的水电机组的工作寿命Llife值，直到α从0％至100％为止；
S6、改变水电机组和风电机组的容量大小，依次输入多组β值，重复步骤S3-S5，计算并输出在不同β值下水电机组的工作寿命Llife值；
S7、拟合水电机组的活动导叶里程S GVO值和工作寿命L life值，绘制并输出水电机组的活动导叶里程和工作寿命的模型曲线，用于评估水电机组在水电-风电互补系统调控中的使用寿命。
在进一步的技术方案中，步骤S3中计算水电机组的活动导叶开度Δy值的方法如下：
S31、输入一次调频系统(PFC)的系统频率f和额定频率fr，计算并输出频率偏差信号Δf，其中，Δf＝fr-f；
S32、根据PID控制器和调速系统的相关参数，结合得到的频率偏差信号Δf，计算并输出调速器PID控制器的输出信号ΔyPID；
S33、将调速器PID控制器的输出信号ΔyPID转换为水电机组的活动导叶开度信号Δy1；
S34、输入功率互补控制系统(PCC)的目标功率Popjective(由电力调度中心发给电厂的)、水电机组输出功率Phydro和风电机组的输出功率Pwind，计算并输出功率互补控制系统总输出功率与目标功率之间的偏差信号ΔP，其中，ΔP＝Popjective-(Phydro+Pwind)；
S35、将偏差信号ΔP转换为水电机组的导叶开度偏差信号Δy2；
S36、输入水电机组的活动导叶开度信号Δy1和导叶开度偏差信号Δy2，计算其活动导叶开度Δy，其中，Δy＝Δy1+Δy2。
在进一步的技术方案中，步骤S32中，计算调速器PID控制器的输出信号值ΔyPID的模型为：
Figure GDA0003513823360000041
其中，KP、KI和KD分别为PID控制器的比例增益、积分增益和微分增益，bP为调速系统的永态转差系数，td为微分环节的时间常数。
在进一步的技术方案中，步骤S33中，将调速器PID控制器的输出信号ΔyPID转换为水电机组的活动导叶开度信号Δy1的模型为：
Figure GDA0003513823360000042
其中，Ty为接力器响应时间常数。
在进一步的技术方案中，步骤S35中，将偏差信号ΔP转换为水电机组的导叶开度偏差信号Δy2的模型为：
Figure GDA0003513823360000043
其中，K'I和K'P分别为PCC控制器的积分增益和比例增益。
在进一步的技术方案中，步骤S3中，水电机组的活动导叶里程SGVO的计算模型为：
Figure GDA0003513823360000044
其中，tn为水电机组的运行时间。
在进一步的技术方案中，步骤S4中，水电机组的工作寿命Llife的计算模型为：
Figure GDA0003513823360000045
其中，S0表示常规水电机组的活动导叶里程，L0为常规水电机组出厂预设的工作寿命(本发明在常规运行下取40年为标准)，Al为衰减系数，本发明取值为365。
本发明的有益效果是：
1、本发明基于水电机组互补调节时活动导叶里程数，提出了机组按指数衰减的寿命模型，用于评估互补系统中水电机组的使用寿命。
2、可以评估风能波动对水电机组的影响程度。
3、可对多能互补系统中各能源组成比例进行优化。
4、可为评估多能互补系统开发、设计提供参考，比如水电机组参与互补运行控制时的利弊，综合考量其效益与成本。
5、通过对使用寿命进行评估，为水电机组在新能源调控中的运行、维护提供指导。
附图说明
图1是本发明实施例所述水电-风电互补系统的工作原理图；
图2是本发明实施例所述水电机组寿命评估模型。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施例作进一步说明。
实施例：
一种水电机组在水电-风电互补系统调控中使用寿命评估方法，包括以下步骤：
S1、设定变量：风电机组容量与水电机组容量的比例α、风水互补系统的发电容量占整个电网容量的比例β；
S2、根据水电机组和风电机组的容量大小，输入一个β初始值；
S3、输入一个α值，根据水电机组的活动导叶开度信号Δy 1值和导叶开度偏差信号Δy 2值计算水电机组的活动导叶开度Δy值，并由Δy的积分函数计算并输出水电机组的活动导叶里程S GVO值；
S4、输入水电机组的活动导叶里程S GVO值，计算并输出水电机组的工作寿命Llife值；
S5、增加α值，重复步骤S3-S4，计算并输出各组α值对应的水电机组的工作寿命Llife值，直到α从0％至100％为止；
S6、改变水电机组和风电机组的容量大小，依次输入多组β值，重复步骤S3-S5，计算并输出在不同β值下水电机组的工作寿命Llife值；
S7、拟合水电机组的活动导叶里程S GVO值和工作寿命L life值，绘制并输出水电机组的活动导叶里程和工作寿命的模型曲线，用于评估水电机组在水电-风电互补系统调控中的使用寿命。
在另外一个实施例中，步骤S3中计算水电机组的活动导叶开度Δy值的方法如下：
S31、输入一次调频系统(PFC)的系统频率f和额定频率fr，计算并输出频率偏差信号Δf，其中，Δf＝fr-f；
S32、根据PID控制器和调速系统的相关参数，结合得到的频率偏差信号Δf，计算并输出调速器PID控制器的输出信号ΔyPID；
S33、将调速器PID控制器的输出信号ΔyPID转换为水电机组的活动导叶开度信号Δy1；
S34、输入功率互补控制系统(PCC)的目标功率Popjective(由电力调度中心发给电厂的)、水电机组输出功率Phydro和风电机组的输出功率Pwind，计算并输出功率互补控制系统总输出功率与目标功率之间的偏差信号ΔP，其中，ΔP＝Popjective-(Phydro+Pwind)；
S35、将偏差信号ΔP转换为水电机组的导叶开度偏差信号Δy2；
S36、输入水电机组的活动导叶开度信号Δy1和导叶开度偏差信号Δy2，计算其活动导叶开度Δy，其中，Δy＝Δy1+Δy2。
在另外一个实施例中，步骤S32中，计算调速器PID控制器的输出信号值ΔyPID的模型为：
Figure GDA0003513823360000071
其中，KP、KI和KD分别为PID控制器的比例增益、积分增益和微分增益，bP为调速系统的永态转差系数，td为微分环节的时间常数。
在另外一个实施例中，步骤S33中，将调速器PID控制器的输出信号ΔyPID转换为水电机组的活动导叶开度信号Δy1的模型为：
Figure GDA0003513823360000072
其中，Ty为接力器响应时间常数。
在另外一个实施例中，步骤S35中，将偏差信号ΔP转换为水电机组的导叶开度偏差信号Δy2的模型为：
Figure GDA0003513823360000073
其中，K'I和K'P分别为PCC控制器的积分增益和比例增益。
在另外一个实施例中，步骤S3中，水电机组的活动导叶里程SGVO的计算模型为：
Figure GDA0003513823360000074
其中，tn为水电机组的运行时间。
在另外一个实施例中，步骤S4中，水电机组的工作寿命Llife的计算模型为：
Figure GDA0003513823360000075
其中，S0表示常规水电机组的活动导叶里程，L0为常规水电机组出厂预设的工作寿命(本发明在常规运行下取40年为标准)，Al为衰减系数，本发明取值为365。
本实施例提出一种基于水轮机活动导叶开度里程、按照指数规律衰减的寿命模型，可以评估水电机组在水电-风电互补系统(以及风、光、水多能互补系统)中，不同风电容量对水电机组的影响程度，从而预估水电机组在多能互补系统中的使用寿命。
如图1所示的工作原理，由于新能源的不可控性，为了最大限度地利用风能，就应优先满足风力发电。因此，水电机组需要承担双重调节任务：一方面承担电力系统中的调频调峰任务，另一方面需要承担风电功率波动的补偿任务。水电机组与风电机组的总输出功率应满足目标功率或电网负荷需求。水库作为巨型蓄能装置，当风能较强的时候，通过功率互补控制(PCC)系统的控制，减小水电机组活动导叶开度，从而将富余风能转换为水能储存在水库里；相反，当风能较弱时，储存在水库里的水能就通过水电机组转化为电能，以补偿风能的不足。
如图2所示，随着α的增加，风电发电份额增加，由于其发电的随机性和波动性增加，此时水电机组的调节压力增加，导致活动导叶动作里程增加，相应的机组预期寿命缩短。如在α＝0％时(相当于常规水电站运行)，此时的水电机组预期寿命为出厂设定寿命40年；而当α＝35％时，此时水电机组参与互补系统的功率互补调节作用，机组预期寿命减小2.4年；而当α增加到100％时，机组预期寿命将减少6年，即相当于使用寿命将缩短15％。此外，由图2可知，导叶里程和机组寿命受α值影响较大、β值影响较小。
水风互补系统可以利用水电站的水库、调节迅速、稳定可靠等特性增加风电机组入网容量，同时风电的加入可缓解水电站依赖水库的压力，两种资源形成了互补配合，不仅加速能源改革，改善现在电力供应依赖火力发电的局面，而且促进节能减排、环境友好。但本发明计算结果表明互补系统给水电机组运行带来了一些不良影响，造成水电机组本身性能一定程度下降和使用寿命的缩短。
以上所述实施例仅表达了本发明的具体实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种水电机组在水电-风电互补系统调控中使用寿命评估方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、设定变量：风电机组容量与水电机组容量的比例α、风水互补系统的发电容量占整个电网容量的比例β；
S2、根据水电机组和风电机组的容量大小，输入一个β初始值；
S3、输入一个α值，根据水电机组的活动导叶开度信号Δy1值和导叶开度偏差信号Δy2值计算水电机组的活动导叶开度Δy值，并由Δy的积分函数计算并输出水电机组的活动导叶里程SGVO值；
S4、输入水电机组的活动导叶里程SGVO值，计算并输出水电机组的工作寿命Llife值；
S5、增加α值，重复步骤S3-S4，计算并输出各组α值对应的水电机组的工作寿命Llife值，直到α从0％至100％为止；
S6、改变水电机组和风电机组的容量大小，依次输入多组β值，重复步骤S3-S5，计算并输出在不同β值下水电机组的工作寿命Llife值；
S7、拟合水电机组的活动导叶里程SGVO值和工作寿命Llife值，绘制并输出水电机组的活动导叶里程和工作寿命的模型曲线，用于评估水电机组在水电-风电互补系统调控中的使用寿命。
2.根据权利要求1所述的水电机组在水电-风电互补系统调控中使用寿命评估方法，其特征在于，步骤S3中计算水电机组的活动导叶开度Δy值的方法如下：
S31、输入一次调频系统的系统频率f和额定频率fr，计算并输出频率偏差信号Δf，其中，Δf＝fr-f；
S32、根据PID控制器和调速系统的相关参数，结合得到的频率偏差信号Δf，计算并输出调速器PID控制器的输出信号ΔyPID；
S33、将调速器PID控制器的输出信号ΔyPID转换为水电机组的活动导叶开度信号Δy1；
S34、输入功率互补控制系统的目标功率Popjective、水电机组输出功率Phydro和风电机组的输出功率Pwind，计算并输出功率互补控制系统总输出功率与目标功率之间的偏差信号ΔP，其中，ΔP＝Popjective-(Phydro+Pwind)；
S35、将偏差信号ΔP转换为水电机组的导叶开度偏差信号Δy2；
S36、输入水电机组的活动导叶开度信号Δy1和导叶开度偏差信号Δy2，计算其活动导叶开度Δy，其中，Δy＝Δy1+Δy2。
3.根据权利要求2所述的水电机组在水电-风电互补系统调控中使用寿命评估方法，其特征在于，步骤S32中，计算调速器PID控制器的输出信号值ΔyPID的模型为：
Figure FDA0003513823350000021
其中，KP、KI和KD分别为PID控制器的比例增益、积分增益和微分增益，bP为调速系统的永态转差系数，td为微分环节的时间常数。
4.根据权利要求2所述的水电机组在水电-风电互补系统调控中使用寿命评估方法，其特征在于，步骤S33中，将调速器PID控制器的输出信号ΔyPID转换为水电机组的活动导叶开度信号Δy1的模型为：
Figure FDA0003513823350000022
其中，Ty为接力器响应时间常数。
5.根据权利要求2所述的水电机组在水电-风电互补系统调控中使用寿命评估方法，其特征在于，步骤S35中，将偏差信号ΔP转换为水电机组的导叶开度偏差信号Δy2的模型为：
Figure FDA0003513823350000023
其中，K'I和K'P分别为PCC控制器的积分增益和比例增益。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的水电机组在水电-风电互补系统调控中使用寿命评估方法，其特征在于，步骤S3中，水电机组的活动导叶里程SGVO的计算模型为：
Figure FDA0003513823350000031
其中，tn为水电机组的运行时间。
7.根据权利要求6所述的水电机组在水电-风电互补系统调控中使用寿命评估方法，其特征在于，步骤S4中，水电机组的工作寿命Llife的计算模型为：
Figure FDA0003513823350000032
其中，S0表示常规水电机组的活动导叶里程，L0为常规水电机组出厂预设的工作寿命，Al为衰减系数。
CN202010912175.5A 2020-09-02 2020-09-02 水电机组在水电-风电互补系统调控中使用寿命评估方法 Active CN112186737B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010912175.5A CN112186737B (zh) 2020-09-02 2020-09-02 水电机组在水电-风电互补系统调控中使用寿命评估方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010912175.5A CN112186737B (zh) 2020-09-02 2020-09-02 水电机组在水电-风电互补系统调控中使用寿命评估方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN112186737A CN112186737A (zh) 2021-01-05
CN112186737B true CN112186737B (zh) 2022-04-19

Family

ID=73925608

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010912175.5A Active CN112186737B (zh) 2020-09-02 2020-09-02 水电机组在水电-风电互补系统调控中使用寿命评估方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN112186737B (zh)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106096807A (zh) * 2016-07-28 2016-11-09 国网江西省电力科学研究院 一种考虑小水电的互补微网经济运行评价方法
CN106327057A (zh) * 2016-08-09 2017-01-11 广东电网有限责任公司电力科学研究院 一种水电机组一次调频理论动作电量的计算系统及方法
CN106505619A (zh) * 2016-11-25 2017-03-15 国家电网公司 一种考虑水电和风电场联合进行电网黑启动的方法
CN107895955A (zh) * 2017-11-16 2018-04-10 云南电网有限责任公司电力科学研究院 一种风电补偿水轮机水锤效应的协同控制方法
CN110397548A (zh) * 2019-06-25 2019-11-01 武汉大学 一种双馈式变速抽水蓄能机组的多模型预测控制方法
CN111027178A (zh) * 2019-11-08 2020-04-17 华中科技大学 一种抽水蓄能机组调频参数优化方法

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6039121B1 (ja) * 2016-03-10 2016-12-07 株式会社東芝 揚水発電制御装置および揚水発電制御方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106096807A (zh) * 2016-07-28 2016-11-09 国网江西省电力科学研究院 一种考虑小水电的互补微网经济运行评价方法
CN106327057A (zh) * 2016-08-09 2017-01-11 广东电网有限责任公司电力科学研究院 一种水电机组一次调频理论动作电量的计算系统及方法
CN106505619A (zh) * 2016-11-25 2017-03-15 国家电网公司 一种考虑水电和风电场联合进行电网黑启动的方法
CN107895955A (zh) * 2017-11-16 2018-04-10 云南电网有限责任公司电力科学研究院 一种风电补偿水轮机水锤效应的协同控制方法
CN110397548A (zh) * 2019-06-25 2019-11-01 武汉大学 一种双馈式变速抽水蓄能机组的多模型预测控制方法
CN111027178A (zh) * 2019-11-08 2020-04-17 华中科技大学 一种抽水蓄能机组调频参数优化方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Wear Reduction for Hydropower Turbines Considering Frequency Quality of Power Systems: A Study on Controller Filters;Weijia Yang;《IEEE》;20170330;第32卷(第2期);1892-1898 *
考虑水轮机水锤效应的电网频率变化的解析方法;饶成骄;《电网技术》;20180630;第42卷(第6期);1191-1201 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN112186737A (zh) 2021-01-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Senjyu et al. A hybrid power system using alternative energy facilities in isolated island
CN110581571A (zh) 一种主动配电网动态优化调度方法
Zhang et al. Self-adaptive secondary frequency regulation strategy of micro-grid with multiple virtual synchronous generators
Piao et al. Control strategy of battery energy storage system to participate in the second frequency regulation
Singh et al. Operation and control of a hybrid wind-diesel-battery energy system connected to micro-grid
Zhichao et al. Output power curtailment control of variable-speed variable-pitch wind turbine generators
Wei et al. Smooth wind power fluctuation based on battery energy storage system for wind farm
Krishan Frequency regulation in a standalone wind-diesel hybrid power system using pitch-angle controller
CN112994051A (zh) 一种含可变速机组的海水抽水蓄能电站容量优化配置方法
CN109980660B (zh) 基于发电机改进频率响应特性的鲁棒区间风电调度方法
Bhatti et al. Dynamics and control of isolated wind‐diesel power systems
CN112186737B (zh) 水电机组在水电-风电互补系统调控中使用寿命评估方法
Wang et al. Frequency response methods for grid-connected wind power generations: A review
Zidane et al. A new fuzzy logic solution for energy management of hybrid photovoltaic/battery/hydrogen system
Huang et al. A multi-time scale scheduling method for wind-PV-pumped storage-electrochemical energy storage integrated generation system
Wang et al. Methods of smoothing active power fluctuations of photovoltaic plants using the full size converter based variable speed pumped storage unit
Li et al. Multi-energy coordinated operation optimization model for wind-solar-hydro-thermal-energy storage system considering the complementary characteristics of different power resources
Kumar et al. Fractional order PI controller based load frequency control of hybrid power system with electric vehicle
CN112311018A (zh) 一种配套调峰电源调节和多源协调调峰方法
Uehara et al. Study on optimum operation planning of wind farm/battery system using forecasted power data
CN110867857B (zh) 一种基于风储联合系统的调峰机组组合的优化方法
Sato et al. Power system stabilization by direct load control based on strategy-proofness and individual rationality
Kumar et al. Load Frequency Control in Wind-Diesel Based Isolated Power System by Pitch-Angle Controller
Zhu et al. Research on Optimization of Power System Regulation Capacity Based on New Energy Installed Capacity
Shan et al. Research on Improved Droop Control Strategy for Primary Frequency Regulation of Doubly-fed Wind Turbine Based on Gray Wolf Algorithm

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant