單振動(dòng)區(qū)小水電集群后運(yùn)行范圍研究

文賢馗，高曉光

（貴州電網(wǎng)有限責(zé)任公司電力科學(xué)研究院，貴州貴陽550002）

單振動(dòng)區(qū)小水電集群后運(yùn)行范圍研究

文賢馗，高曉光

（貴州電網(wǎng)有限責(zé)任公司電力科學(xué)研究院，貴州貴陽550002）

小水電集群控制后可提高綜合管理水平，但是帶來了振動(dòng)區(qū)計(jì)算繁瑣且工作量大的問題，通過對(duì)單振動(dòng)區(qū)小水電集群后進(jìn)行分析，找出類似機(jī)組的適用范圍，推導(dǎo)出小水電集群后振動(dòng)區(qū)上下限計(jì)算方法，以及是否能夠全容量連續(xù)調(diào)節(jié)的判定方法，并進(jìn)行實(shí)例計(jì)算。

振動(dòng)區(qū)；小水電集群；運(yùn)行范圍；計(jì)算判定

0 引言

我國(guó)是世界上小水電資源最為豐富的國(guó)家之一，然而，小型水電站一般地處偏遠(yuǎn)山區(qū)，同一流域內(nèi)往往有多座水電站構(gòu)成梯級(jí)小型水電站群，各電站間缺乏協(xié)調(diào)運(yùn)行管理。對(duì)流域內(nèi)中小型水電站群進(jìn)行集中調(diào)度和控制不僅可以有效降低投資成本，還能進(jìn)行經(jīng)濟(jì)調(diào)度，提高水電站群的綜合管理水平，發(fā)揮水電站群聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度的優(yōu)勢(shì)[1]。

水電機(jī)組偏離設(shè)計(jì)工況運(yùn)行時(shí)會(huì)引發(fā)機(jī)組振動(dòng)，這種運(yùn)行工況常稱為“振動(dòng)區(qū)”，水輪發(fā)電機(jī)組的振動(dòng)不但會(huì)影響水輪機(jī)的正常工作，加大水輪葉片的損耗，甚至?xí)斐蓹C(jī)組機(jī)械部分和廠房的損壞，因此要避免水輪機(jī)組運(yùn)行在振動(dòng)區(qū)[2]。

小水電集群后通過對(duì)各小水電的發(fā)電出力進(jìn)行組合，可以形成小水電集群的振動(dòng)區(qū)。目前采用的方法是每個(gè)水電機(jī)組任選一個(gè)運(yùn)行區(qū)域，與其他機(jī)組的運(yùn)行區(qū)域作區(qū)間數(shù)之間的加法運(yùn)算，計(jì)算所得若干個(gè)運(yùn)行區(qū)域取并集運(yùn)算，為集群后運(yùn)行范圍[3]，計(jì)算繁瑣且工作量大，實(shí)際運(yùn)行中較難進(jìn)行計(jì)算，一般采用先進(jìn)行調(diào)節(jié)功率分配，在判斷是否在單臺(tái)機(jī)組的振動(dòng)區(qū)內(nèi)，如在振動(dòng)區(qū)內(nèi)就再次進(jìn)行分配[4]，增加了系統(tǒng)分配計(jì)算時(shí)間，缺乏預(yù)判性。

1 小水電集群系統(tǒng)

對(duì)同一流域或地理環(huán)境接近的n臺(tái)單振動(dòng)區(qū)小水電進(jìn)行集群控制，其容量為所有小水電容量之和，見圖1。

圖1 小水電集群運(yùn)行范圍圖

其中：w1為第一臺(tái)機(jī)組的額定容量；w12為第一臺(tái)機(jī)組的振動(dòng)區(qū)上限；w11為第一臺(tái)機(jī)組的振動(dòng)區(qū)下限。

w2為第二臺(tái)機(jī)組的額定容量；w22為第二臺(tái)機(jī)組的振動(dòng)區(qū)上限；w21為第二臺(tái)機(jī)組的振動(dòng)區(qū)下限。

wn為第n臺(tái)機(jī)組的額定容量；wn2為第n臺(tái)機(jī)組的振動(dòng)區(qū)上限；wn1為第n臺(tái)機(jī)組的振動(dòng)區(qū)下限。

其中：第i臺(tái)機(jī)組的振動(dòng)區(qū)為：（wi1，wi2）。其運(yùn)行范圍為：（0，wi1）U（wi2，wi），當(dāng)振動(dòng)區(qū)下限為0（如w2），其運(yùn)行范圍為（wi2，wi）。

2 適用范圍

通過分析發(fā)現(xiàn)，如機(jī)組容量和振動(dòng)區(qū)相差較大，就可能造成機(jī)組集群后振動(dòng)區(qū)不止一個(gè)，其計(jì)算方法較為復(fù)雜，為此，要進(jìn)行小水電是否是類似機(jī)組的判斷：

唐飛霄點(diǎn)點(diǎn)頭，繼續(xù)道：“實(shí)不相瞞，此人姓唐名玉煙，乃我唐門舊任弟子。此人離經(jīng)叛道，背棄師門，為天理所不容。小生奉門主之命欲行緝拿，還望大師能夠?qū)⑵浣挥栊∩∩屑げ槐M！”

min（wi-wi1）——最小機(jī)組容量與振動(dòng)區(qū)下限的差值，MW；

max（wi2）——即所有機(jī)組振動(dòng)區(qū)上限的最大值，MW。

即所有機(jī)組的振動(dòng)區(qū)下限值之和加上最小機(jī)組容量與振動(dòng)區(qū)下限的差值，要大于所有機(jī)組振動(dòng)區(qū)上限的最大值。這樣可以保證小水電集群后的振動(dòng)區(qū)不大于一個(gè)，適用以下運(yùn)行范圍計(jì)算及判定方法。

3 運(yùn)行范圍計(jì)算及評(píng)定方法

3.1 運(yùn)行范圍計(jì)算方法

因小水電集群后在零到各振動(dòng)區(qū)下限功率期間都是可以連續(xù)調(diào)節(jié)的，因此集群后的振動(dòng)區(qū)下限為：

小水電集群后振動(dòng)區(qū)的上限為所有機(jī)組振動(dòng)區(qū)上限的最小值min（wi2）。

3.2 運(yùn)行范圍評(píng)定方法

判斷其小水電群是否能夠全容量連續(xù)調(diào)節(jié)的條件是：

特殊情況，如所有小水電機(jī)組的振動(dòng)區(qū)下限均為0，即可直接判定：小水電集群不能夠全容量連續(xù)調(diào)節(jié)。

4 實(shí)例計(jì)算

以貴州省六盤水地區(qū)烏都河、金獅子2個(gè)水電站集群為例進(jìn)行計(jì)算，電站情況如表1：

表1 示范電站信息

4.1 運(yùn)行工況1（4臺(tái)機(jī)組運(yùn)行）

計(jì)算過程見表2：

表2 運(yùn)行工況1計(jì)算表

4.2 運(yùn)行工況2（每個(gè)小水電站運(yùn)行1臺(tái)機(jī)組）

計(jì)算過程見表3：

表3 運(yùn)行工況2計(jì)算表

5 結(jié)語

對(duì)單振動(dòng)區(qū)小水電集群后特性進(jìn)行分析后，找出類似機(jī)組的適用范圍，推導(dǎo)出小水電集群后振動(dòng)區(qū)上下限計(jì)算方法，以及是否能夠全容量連續(xù)調(diào)節(jié)的判定方法，通過實(shí)例計(jì)算證明，該方法能夠避免現(xiàn)有方法計(jì)算繁瑣且工作量大等缺點(diǎn)，并易于實(shí)現(xiàn)軟件編程。

[1]王鑫,王亦寧,謝傳萍，等.小型水電站集群控制的探討[J].水電自動(dòng)化與大壩監(jiān)測(cè),2011,35(1):10-13.

[2]陳飛翔,蒲瑜,逯俊杰，等.二灘水輪發(fā)電機(jī)組振動(dòng)區(qū)運(yùn)行工況分析[J].水電自動(dòng)化與大壩監(jiān)測(cè),2012,36(1):43-45.

[3]李樹山,李崇浩,唐紅兵,等.多振動(dòng)區(qū)水電站短期調(diào)峰負(fù)荷分配方法[J].南方電網(wǎng)技術(shù),2015,9(8):77-80.

[4]吳正義,張雪桂,汪軍,等.清江梯級(jí)水電廠AGC的工程實(shí)現(xiàn)[J].水電自動(dòng)化與大壩監(jiān)測(cè),2002,26(2):5-8.

TM612

A

1672-5387（2017）04-0073-03

10.13599/j.cnki.11-5130.2017.04.022

2017-02-09

國(guó)家科技支撐計(jì)劃資助項(xiàng)目（2013BAA02B02）；貴州省科技重大專項(xiàng)資助項(xiàng)目（黔科合重大專項(xiàng)字[2014]6022）。

文賢馗（1972-），男，教授級(jí)高級(jí)工程師，研究方向：新能源發(fā)電、機(jī)網(wǎng)協(xié)調(diào)等。