[发明专利]全功率变频水轮机工况快速有功功率响应运行方法和系统

权利要求书

1.一种全功率变频水轮机工况快速有功功率运行方法，其特征在于，包括：

根据水轮机模型综合特性曲线，确定导叶开度；

保持导叶开度不变，确定水轮机转速变化的限定范围，根据限定范围，确定水轮机功率限定变化幅值；

允许全功率变频器输出功率在水轮机功率限定变化幅值内发生阶跃变化，使水轮机组转速快速变化，引起机组转动部分储存能量与水轮机有功功率输出能量相对电网而言发生同向增减的快速变化，从而实现有功功率快速响应。

2.如权利要求1所述的全功率变频水轮机工况快速有功功率运行方法，其特征在于，所述有功功率快速响应最终使有功功率的变化幅值等于选定导叶开度下，且在限定水轮机转速变化的范围内，水轮机实际转速变化引起的水轮机功率的变化幅值。

3.如权利要求1所述的全功率变频水轮机工况快速有功功率运行方法，其特征在于，所述确定导叶开度的方法为：获取水轮机模型综合特性曲线，在水轮机模型综合特性曲线上，根据允许的最低水轮机模型效率和允许的最大压力脉动相对幅值选定水轮机的单位转速范围，根据单位转速范围确定最低单位转速和最高单位转速，计算各等开度线上最低单位转速和最高单位转速分别对应的单位流量与模型效率的乘积Q₁₁*η_M*值，计算二者的差值，选择二者差值最大的等开度线对应的导叶开度，该导叶开度即为最终确定的导叶开度，其中，Q₁₁是单位流量，η_M*是水轮机模型效率。

4.如权利要求3所述的全功率变频水轮机工况快速有功功率运行方法，其特征在于，所述转速变化的限定范围的计算公式为：

其中，n_P,max是选定导叶开度下原型转速变化上限；n_P,min是选定导叶开度下原型转速变化下限；n_11,max是选定导叶开度下变速运行时最高单位转速；n_11,min是选定导叶开度下变速运行时最低单位转速；D_P是转轮名义直径，H_P是运行水头。

5.如权利要求1所述的全功率变频水轮机工况快速有功功率运行方法，其特征在于，所述水轮机功率限定变化幅值ΔP_P,max的计算公式为：

其中，P_P是水轮机功率，γ_P是水的重度，η_P是水轮机原型效率，η_P＝η_M*+△η_M*→P，△η_M*→P为一常数，是模型换算至原型的效率修正值，H_P是运行水头，Q₁₁是单位流量，D_P是转轮名义直径；P_Pn11,min和P_Pn11,max分别为变速运行时最低单位转速、最高单位转速对应的原型水轮机功率。

6.如权利要求5所述的全功率变频水轮机工况快速有功功率运行方法，其特征在于，功率的阶跃变化通过单向调节或双向调节的方法实现。

7.如权利要求6所述的全功率变频水轮机工况快速有功功率运行方法，其特征在于，所述单向调节的阶跃变化幅值小于等于水轮机选定导叶开度下水轮机功率限定变化幅值；双向调节的阶跃变化的幅值大于等于负的水轮机功率限定变化幅值的一半，小于等于正的水轮机功率限定变化幅值的一半。

8.如权利要求1所述的全功率变频水轮机工况快速有功功率运行方法，其特征在于，所述转动部分储存能量E的公式是：

其中，J是机组转动惯量，ω是机组运行角速度。