[发明专利]用于调节电网频率的水力发电设备和用于运行的方法

说明书

一种用于调设电力网的频率的水力发电设备，其包括：上游水池(1)；下游水池(2)；将上游水池(1)和下游水池(2)连接起来的水路(3)；透平(4)，其布置在水路(3)中并且包括叶轮、导向器和用于对叶轮空间送风的装置；与透平(4)机械地连接的同步电机(5)；与同步电机电连接的变频器(6)；与变频器(6)和电力网电连接的电网变压器(7)；电阻(8)，其布置在变频器(6)的直流中间回路中，使得该电阻能将直流中间回路的支路彼此连接；和用于冷却电阻(8)的装置。

技术领域

本发明涉及一种适用于快速调节电网频率的水力发电设备和一种用于运行这样的水力发电设备的方法。

背景技术

基于水柱的惯性以及在水路中和透平中的最大和最小的允许水压，传统的水力发电设备仅能较为缓慢地、典型地在10至30秒的时间分度上调节电功率。这不足以在要求提高时有助于短时间内调节电网频率。因此英国国家电网规范例如要求，根据电网频率地必须在少于1秒内将特定的电功率并入电网或吸收到电网中，才能参与报酬奖励。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，说明一种水力发电设备，其能在小于1秒的时间分度上提供调节功率。此外，本发明所要解决的技术问题是，说明一种用于这种水力发电设备的方法。

发明人认识到，所提出的技术问题可以通过根据本发明的用于调设电力网的频率的水力发电设备以及根据本发明的用于运行水力发电设备的方法解决。

附图说明

接下来借助附图阐释按本发明的技术方案。附图中：

图1详细地示出了按本发明的水力发电设备；

图2详细地示出了用于运行按本发明的水力发电设备的流程图。

具体实施方式

图1示出了按本发明的水力发电设备的示意性结构。该水力发电设备包括用附图标记1标注的上游水池和用附图标记2标注的下游水池，其中，上游水池1中的水位位于下游水池的水位上方。池1和2也可以是天然水体，如海洋或河流。水力发电设备还包括用附图标记3标注并且将上游水池1和下游水池2连接起来的水路。在水路3中布置有用附图标记4标注的透平。由此将水路3分成了两个子区段。处在透平4上方的部分，即压力管路，用附图标记31标注，并且处在透平下方的部分，即抽吸管，用附图标记32标注。透平4具备透平叶轮、导向器和用于对围绕透平叶轮的空间进行送风的装置，因而在送风状态中，透平叶轮可以在空气中旋转，其中，关闭的导向器防止了空气朝上游水的方向逸出。透平除了具备导向器外，可选地还可以具备其它关闭机构，如球形阀。透平4联接到用附图标记5标注的同步电机上。该同步电机5与用附图标记6标注的变频器电连接。变频器6借助用附图标记7标注的电网变压器与电力网连接。变频器6必要时可以通过合适的开关和线路从在同步电机5与电网变压器7之间的电线路中被引出，从而同步电机5直接通过电网变压器联接到电网上。由此，在特定的运行状态(参看下文)中可以节省变频器6的损耗功率。这些开关和线路在图1中没有示出。在变频器6的直流中间回路中有如下电阻，该电阻可以接线成使得它将直流中间回路的支线彼此连接。电阻用附图标记8标注。此外，水力发电设备还可选地包括至少一个泵，该泵用附图标记9标注并且布置成使得该泵能将水从下游水池2输送到上游水池1中。泵9可以包括自有的关闭机构并且具有带电网接头的独立的驱动器。