RU2500918C1 - Способ управления гидроаккумулирующей станцией и устройство для его реализации - Google Patents

Способ управления гидроаккумулирующей станцией и устройство для его реализации Download PDF

Info

Publication number
RU2500918C1
RU2500918C1 RU2012125840/06A RU2012125840A RU2500918C1 RU 2500918 C1 RU2500918 C1 RU 2500918C1 RU 2012125840/06 A RU2012125840/06 A RU 2012125840/06A RU 2012125840 A RU2012125840 A RU 2012125840A RU 2500918 C1 RU2500918 C1 RU 2500918C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
energy
hydraulic
stator windings
mode
machine
Prior art date
Application number
RU2012125840/06A
Other languages
English (en)
Inventor
Руслан Сергеевич Цгоев
Original Assignee
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский университет "МЭИ" (ФГБОУ ВПО "НИУ МЭИ")
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 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский университет "МЭИ" (ФГБОУ ВПО "НИУ МЭИ") filed Critical федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский университет "МЭИ" (ФГБОУ ВПО "НИУ МЭИ")
Priority to RU2012125840/06A priority Critical patent/RU2500918C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2500918C1 publication Critical patent/RU2500918C1/ru

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/20Hydro energy

Abstract

Изобретение может быть использовано в области управляемой связи электроэнергетических систем на основе преобразователей частоты, конкретно - при управлении гидроаккумулирующими станциями. Способ управления гидроаккумулирующей станцией (ГАЭС), содержащей, по крайней мере, две энергосистемы, одна из которых энергоизбыточна, другая - энергодефицитна, и, по крайней мере, два агрегата, на валу каждого из которых обратимая электрическая и обратимая гидравлическая машины, заключается в том, что статорные обмотки электрической машины первого агрегата подключают к первой энергосистеме в двигательном режиме с гидравлической машиной в насосном режиме. Статорные обмотки электрической машины первого агрегата подключают к энергоизбыточной системе. Одновременно статорные обмотки электрической машины второго агрегата подключают к энергодефицитной системе в генераторном режиме с гидравлической машиной в турбинном режиме. Изобретение направлено на повышение использования установленного оборудования ГАЭС и, как следствие - сокращение сроков окупаемости ГАЭС. 2 н.п. ф-лы, 2 ил.

Description

Предлагаемый способ может быть использован в области управляемой связи электроэнергетических систем на основе преобразователей частоты, конкретно - при управлении гидроаккумулирующими станциями.
В настоящее время объединяют отдельные энергосистемы в единую систему. Однако во многих случаях межсистемные связи оказываются настолько маломощными, что режим одной системы не может оказать существенного влияния на режим другой системы, поэтому взаимная синхронная работа часто оказывается невозможной. Вместе с тем нежелательна и раздельная работа, так как при этом в какой-то из систем создается дополнительный дефицит. Кроме того, существуют электрические системы, в которых частота меняется из-за колебаний мощных нагрузок. При объединении этих систем с системой с повышенными требованиями к качеству электроэнергии возникают трудности их взаимной синхронной работы.
Известен аналог-способ [Ведяшкин А.С. Гидроаккумулирующая электростанция. Патент РФ, №2301298, МПК Е02В 9/00, приоритет 27.12.2007] управления гидроаккумулирующей станцией (ГАЭС), содержащей два и более агрегата, на валу каждого из которых обратимая электрическая и обратимая гидравлическая машины, заключающийся в том, что статорные обмотки электрических машин всех агрегатов станции подключают к энергосистеме в двигательном режиме с гидравлическими машинами в насосном режиме или статорные обмотки электрических машин всех агрегатов станции подключают к энергосистеме в генераторном режиме с гидравлическими машинами в турбинном режиме. Указанный способ имеет следующий недостаток. При этом способе управления гидроаккумулирующая станция может использоваться лишь с определенной цикличностью, следствием чего является недоиспользование установленного оборудования ГАЭС.
Известен также прототип-способ [Гуртовцев А.Л. Гидроаккумулирующие электростанции. ЭЛЕКТРО, 2007. №1, стр.43-48.] управления гидроаккумулирующей станцией (ГАЭС), содержащей, по крайней мере, два агрегата, на валу каждой из которых обратимая электрическая и обратимая гидравлическая машины, основанный на том, что в режиме аккумулирования энергии все электрические машины включают двигателем, а все обратимые гидравлические машины включают насосом, в режиме обработки запасенной энергии все электрические машины включают генератором, а все обратимые гидравлические машина включают турбиной.
Недостатком способа-прототипа, как и способа-аналога, является то, что при этом способе управления гидроаккумулирующая станция может использоваться лишь с определенной цикличностью, следствием чего является недоиспользование установленного оборудования ГАЭС.
Известно устойство [Ершевич В.В., Кирьянова Н.А. Крупные электроаккумулирующие установки. - Изв. АН СССР. Энергетика и транспорт, 1985, №1.] для реализации способа, состоящее из гидроаккумулирующей станции (ГАЭС). Гидротехническое сооружение ГАЭС состоит из двух бассейнов - верхнего (аккумулирующего) и нижнего (питающего), расположенных на разных уровнях и соединенных системой крупных наклонных трубопроводов (водоводов). Верхний бассейн может быть естественным (например, озером) или искусственным (забетонированным котлованом), а нижним бассейном чаще всего служит водоем, образуемый при перекрытии реки небольшой плотиной. Здание ГАЭС с гидроагрегатами располагается у нижнего бьефа, а каждый агрегат - у нижнего конца соответствующего водовода. Гидроагрегаты в ГАЭС с гидроагрегатами располагается у нижнего бьефа, а каждый агрегат - у нижнего конца соответствующего водовода. Гидроагрегаты в настоящее время в основном могут быть двухмашинными - из обратимой электромашины (двигателя - генератора) и обратимой (или реверсивной) гидромашины, работающей в зависимости от направления водотока и соответствующего направления вращения либо как насос, либо как турбина, т.е. в турбинном или насосном режимах.
Цикл ГАЭС заключается в том, что в ночное время, когда нагрузка энергосистемы сильно снижается, все электрические машины агрегатов включают в энергосистему в двигательном режиме, а все гидравлические машины агрегатов - в насосный режим, накачивают воду через водоводы из нижнего бассейна в верхний. В периоды пиков нагрузки энергосистемы запасенная в верхнем бассейне вода водоводами пропускают через все гидравлические машины ГАЭС у нижнего бассейна в турбинном режиме, а находящиеся с ними на одном валу все электрические машины включают в энергосистему в генераторном режиме, вырабатывая электроэнергию. Благодаря разнице между стоимостями "ночной" энергии и "пиковой" (обычно 3-5 раз) ГАЭС окупается за 7-8 лет.
Известное устройство обладает следующим недостатком. Водоводы ГАЭС обычно длиной порядка сотен метров, поэтому потери в них могут составлять до 3-5% (например, на первой очереди Загорской ГАЭС установлены 6 агрегатов; расчетный напор составляет 95-113 м. водяного столба (перепад высот между верхним и нижним бассейнами 100 м); диаметр трубопроводов d=7,5 м; длина трубопроводов l=700 м; гидрогенераторы мощностью по 200 МВт).
Техническая задача, решаемая изобретением, состоит в повышении, по сравнению с традиционным, использования установленного оборудования ГАЭС, и, как следствие - сокращение сроков окупаемости ГАЭС.
Технический результат, заключающийся в объединении энергосистем с различающимися частотами для обеспечения нормальных режимов энергосистемы, одна из которых энергоизбыточна, другая энергодефицитна, и, по крайней мере, два агрегата, на валу каждого из которых обратимая электрическая и обратимая гидравлическая машины, заключающемся в том, что статорные обмотки электрической машины первого агрегата подключают к первой энергосистеме в двигательном режиме с гидравлическими машинами в насосном режиме, согласно изобретению, статорные обмотки электрической машины первого агрегата подключают к энергоизбыточной системе, одновременно статорные обмотки электрической машины второго агрегата подключают к энергодефицитной системе в генераторном режиме с гидравлическими машинами в турбинном режиме.
Кроме того, поставленная техническая задача решается также тем, что известная гидроаккумулирующая станция, содержащая по крайней мере, две энергосистемы, одна из которых энергоизбыточна, другая энергодефицитна, и, по крайней мере, два агрегата, на валу каждого из которых обратимая электрическая и обратимая гидравлическая машины со своим водоводом, соединяющим верхний и нижний бассейны гидроаккумулирующей станции, при этом статорные обмотки электрической машины первого агрегата подключены через свои трансформатор и выключатели к энергоизбыточной энергосистеме, статорные обмотки электрической машины второго агрегата подключены через свои трансформатор и выключатели к энергодефицитной энергосистеме согласно изобретению, снабжена дополнительным водоводом, выполненным в виде перемычки с затворами, соединяющей попарно входы гидравлических машин.
Предлагаемое устройство схематично представлено на рисунках. На Фиг.1 представлена упрощенная схема двух гидравлических машин ГАЭС с дополнительным водоводом - перемычкой с затворами.
На Фиг.2 представлен фрагмент схемы электрических соединений ГАЭС.
Согласно Фиг.1, ГАЭС из двух обратимых агрегатов содержит две обратимые гидравлические машины 1 и 2 соответственно с рабочими колесами 3 и 4, спиральными камерами 5 и 6 и водоводами 7 и 8, а также дополнительный поперечный водовод - перемычка 9 с затворами 10 и 11, а также затворы 12 и 13. Водоводами 7 и 8 спиральные камеры 5 и 6 гидравлических машин 1 и 2 соединены с верхним бассейном ГАЭС (на Фиг.1 верхний и нижний бассейны не показаны)
На Фиг.2 представлен фрагмент схемы электрических соединений двух обратимых электрических машин Загорской ГАЭС. Загорская ГАЭС содержит шесть обратимых агрегатов по 200 МВт, а полная электрическая схема приведена в справочнике [Электротехнический справочник: В 3т. Т.3. в 2 кн. Кн. 1. Производство и распределение электрической энергии (Под общ. ред. профессоров МЭИ: И.Н. Орлов (гл. ред.) и др) 7-е изд., испр. и доп.- М.: Энергоатомиздат, 1988. Стр 124.].
Шины объединяемых энергосистем 14 и 15 соединены с шинами 500 кВ 16 и 17 соответственно через выключатели 18, 19 и 20, 21. Шины 16 и 17 соответственно через трансформаторы 22 и 23 соединены с шинами 24 и 25 генераторного напряжения. Шины 24 через выключатели 26, 27 соединены со статорными обмотками обратимой электрической машины 30. Шины 25 через выключатели 28, 29 соединены со статорными обмотками обратимой электрической машины 31.
Устройство работает следующим образом. Для объединения двух энергосистем с различающимися частотами f1≠f2 статорные обмотки электрической машины 30 первого агрегата подключают к шинам энергоизбыточной энергосистемы 14 в двигательном режиме с гидравлической машиной 1 (см. Фиг.1) в насосном режиме через выключатель 18 (выключатель 19 отключен), шины 16, трансформатор 22, шины 24 и выключатель 26 с прямым чередованием фаз (например, АВС). Выключатель 27 отключен (он используется для включения с обратным чередованием фаз, например АСВ, обратимой машины 30 только при отключенном выключателе 26). Статорные обмотки электрической машины 31 второго агрегата подключают к энергодефицитной системе 15 в генераторном режиме с гидравлической машиной 2 в турбинном режиме через выключатель 21 (выключатель 20 отключен), шины 17, трансформатор 23, шины 25 и выключатель 29 с обратным чередованием фаз (например, АСВ). Выключатель 28 с прямым чередованием фаз (например, АВС) отключен (он используется для включения только при отключенном выключателе 29). При такой схеме включения перечисленных элементов ГАЭС при работе электрической машины 30 в двигательном режиме, вода из нижнего бассейна рабочим колесом 3 обратимой гидравлической машины 1 первого агрегата, работающей в насосном режиме, через спиральную камеру 5 и водовод 7 накачивается в верхний бассейн ГАЭС. Одновременно при работе электрической машины 31 в генераторном режиме, вода из верхнего бассейна через водовод 8, спиральную камеру 6 и рабочее колесо 4 обратимой гидравлической машины 2 второго агрегата, работающей в турбинном режиме, поступает в нижний бассейн ГАЭС.
При больших длинах водоводов (например, у Загорской ГАЭС длина водоводов 700 м.) потери в протяженных водоводах могут составить для полного цикла до 3-5%. При работе ГАЭС в предлагаемом режиме преобразователя частоты для связи энергосистем, чтобы снизить эти потери, согласно Фиг.1 заслонки 12 и 13 закрывают, а заслонки 10 и 12 открывают, тем самым существенно сокращают путь прохождения водой от насоса 1 к турбине 2 через дополнительный водовод-перемычку 9. Заметим, что при наличии водовода-перемычки с затворами устройство может использоваться как испытательный стенд для гидротурбин различных типов для снятия реальных эксплуатационных характеристик. ГАЭС согласно предложению. Также может использоваться и для объединения трех и более энергосистем с различающимися частотами.
Таким образом, предлагаемый способ управления гидроаккумулирующей станцией позволяет использовать ГАЭС в качестве преобразователя частоты для объединения энергосистем и передавать электроэнергию из энергоизбыточной системы в энергодефицитную систему практически при любой разности их частот. При этом использовать ГАЭС в качестве преобразователя частоты для объединения энергосистем возможно как во время основных циклов гидроаккумулирующей станции, так и в периоды между этими циклами. Это расширяет использование оборудования ГАЭС и, как следствие - сокращает сроки окупаемости ГАЭС.

Claims (2)

1. Способ управления гидроаккумулирующей станцией, содержащей, по крайней мере, две энергосистемы, одна из которых энергоизбыточна, другая - энергодефицитна, и, по крайней мере, два агрегата, на валу каждого из которых обратимая электрическая и обратимая гидравлическая машины, заключающийся в том, что статорные обмотки электрической машины первого агрегата подключают к первой энергосистеме в двигательном режиме с гидравлической машиной в насосном режиме, отличающийся тем, что статорные обмотки электрической машины первого агрегата подключают к энергоизбыточной системе, одновременно статорные обмотки электрической машины второго агрегата подключают к энергодефицитной системе в генераторном режиме с гидравлической машиной в турбинном режиме.
2. Гидроаккумулирующая станция, содержащая, по крайней мере, две энергосистемы, одна из которых энергоизбыточна, другая - энергодефицитна, и, по крайней мере, два агрегата, на валу каждого из которых обратимая электрическая и обратимая гидравлическая машины со своим водоводом, соединяющим верхний и нижний бассейны гидроаккумулирующей станции, при этом статорные обмотки электрической машины первого агрегата подключены через трансформатор и выключатели к энергоизбыточной энергосистеме, статорные обмотки электрической машины второго агрегата подключены через трансформатор и выключатели к энергодефицитной энергосистеме, отличающаяся тем, что она снабжена дополнительным водоводом, выполненным в виде перемычки с затворами, соединяющими попарно входы гидравлических машин.
RU2012125840/06A 2012-06-21 2012-06-21 Способ управления гидроаккумулирующей станцией и устройство для его реализации RU2500918C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012125840/06A RU2500918C1 (ru) 2012-06-21 2012-06-21 Способ управления гидроаккумулирующей станцией и устройство для его реализации

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012125840/06A RU2500918C1 (ru) 2012-06-21 2012-06-21 Способ управления гидроаккумулирующей станцией и устройство для его реализации

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2500918C1 true RU2500918C1 (ru) 2013-12-10

Family

ID=49711108

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2012125840/06A RU2500918C1 (ru) 2012-06-21 2012-06-21 Способ управления гидроаккумулирующей станцией и устройство для его реализации

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2500918C1 (ru)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2703983C1 (ru) * 2018-07-11 2019-10-23 Анатолий Михайлович Криштоп Электрогидроаккумулирущий трансформатор (эгат) и способ функционирования эгат (варианты)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1497344A1 (ru) * 1986-04-24 1989-07-30 Ленинградское отделение Всесоюзного проектно-изыскательского и научно-исследовательского института "Гидропроект" им.С.Я.Жука Гидроэлектростанци
JPH07233776A (ja) * 1994-02-23 1995-09-05 Toshiba Corp 揚水発電所
RU2301298C1 (ru) * 2005-12-27 2007-06-20 Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Калининградский государственный технический университет" Гидроаккумулирующая электростанция

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1497344A1 (ru) * 1986-04-24 1989-07-30 Ленинградское отделение Всесоюзного проектно-изыскательского и научно-исследовательского института "Гидропроект" им.С.Я.Жука Гидроэлектростанци
JPH07233776A (ja) * 1994-02-23 1995-09-05 Toshiba Corp 揚水発電所
RU2301298C1 (ru) * 2005-12-27 2007-06-20 Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Калининградский государственный технический университет" Гидроаккумулирующая электростанция

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ГУРТОВЦЕВ А.Л. Гидроаккумулирующие электростанции, ЭЛЕКТРО, 2007, №1, с.43-48. ЕРШЕВИЧ В.В. и др. Крупные электроаккумулирующие установки, Известия АН СССР, Энергетика и транспорт. - М.: Наука, 1985, №1. НЕПОРОЖНИЙ П.С. и др. Введение в специальность. Гидроэлектроэнергетика. - М.: Энергоатомиздат, 1990, с.75-77. *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2703983C1 (ru) * 2018-07-11 2019-10-23 Анатолий Михайлович Криштоп Электрогидроаккумулирущий трансформатор (эгат) и способ функционирования эгат (варианты)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Kusakana A survey of innovative technologies increasing the viability of micro-hydropower as a cost effective rural electrification option in South Africa
CN204900161U (zh) 船舶风光储波浪能综合利用发电装置
CN204559455U (zh) 开关磁阻风力发电机控制系统
Heyman et al. HVDC: A key solution in future transmission systems
CN105673329A (zh) 船舶风光储波浪能综合利用发电装置
CN204402744U (zh) 一种流水型发电装置
CN104660129A (zh) 开关磁阻风力发电机控制系统及控制方法
Suul Variable speed pumped storage hydropower plants for integration of wind power in isolated power systems
Nagura et al. Hitachi’s adjustable-speed pumped-storage system contributing to prevention of global warming
Alizadeh-Mousavi et al. Stochastic security constrained unit commitment with variable-speed pumped-storage hydropower plants
RU2500918C1 (ru) Способ управления гидроаккумулирующей станцией и устройство для его реализации
Donalek Pumped Storage Hydro: Then and Now
Ranjitkar et al. Application of micro-hydropower technology for remote regions
CN202284515U (zh) 一种管道式水电站
Saiju et al. Dynamic analysis of start-up strategies of AC excited Double Fed Induction Machine for pumped storage power plant
RU2612499C2 (ru) Речная гидроветроэлектростанция (ГВЭС)
CN103633667A (zh) 一种基于igbt控制的抽水功率调节系统及方法
CN102705133A (zh) 水轮机以及应用该水轮机的发电站
Og’Li et al. The fundamental elements of micro-hydropower stations
RU2566210C1 (ru) Энергетический комплекс гэс-гаэс
Donalek Update on small hydro technologies, and distributed generation including run—of—river plants
Boldea et al. Large variable speed generators design and their control: a revisit in 2019
CN206986862U (zh) 一种水电工程压力管道洞室群布置结构
CN216642330U (zh) 与风电场配套的抽水蓄能系统
RU2494193C1 (ru) Комплекс основных гидротехнических сооружений однобассейновой приливной электростанции (пэс)

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20180622