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风电变流技术
★ 5.0
水轮发电机转子磁极重新设计与励磁绕组翻修以适应未来运行工况的经济效益
Economic Benefits of Hydrogenerator Rotor Pole Redesign and Field Winding Refurbishment to Accommodate Future Operational Regimes
| 作者 | Yannick Cyiza Karekezi · Frederic Maurer · Thomas Øyvang · Jonas Kristiansen Nøland |
| 期刊 | IEEE Transactions on Energy Conversion |
| 出版日期 | 2025年9月 |
| 技术分类 | 风电变流技术 |
| 相关度评分 | ★★★★★ 5.0 / 5.0 |
| 关键词 | 大型水电站 水轮发电机效率 转子磁极重新设计 经济性能 负荷循环 |
语言:
中文摘要
在过去十年中,由于间歇性可再生能源所占份额不断增加,这就要求水电运营更加灵活,大型水电站已将其运行模式从额定工况转变为更多样化的负荷循环。然而,负荷可变性的增加使得水轮发电机效率成为一个更为重要的经济指标。本文提出了一种重新设计水轮发电机转子磁极并翻新励磁绕组的方法,以提高经济效益。通过估算各种运行模式下非最优运行的平准化成本,评估了这些改进措施的有效性。我们针对一台103兆伏安的水轮发电机提出了两种转子重新设计方案,这两种方案表明在多种负荷循环下都能带来显著的经济效益。总体而言,这些效益的净现值是翻新阶段所产生材料成本的四到五倍。
English Abstract
Over the last decade, large hydropower plants have shifted their operational regimes from nominal conditions to more diversified load cycles owing to the increasing share of intermittent renewables that have necessitated more flexible hydropower operations. However, increased load variability has made the hydrogenerator efficiency a more important economic metric. This paper proposes a method for redesigning the hydrogenerator rotor pole and refurbishing the field winding to enhance the economic performance. The effectiveness of these changes was evaluated by estimating the levelized cost of non-optimal operation across various operating regimes. We present two alternative rotor redesigns for a 103-MVA hydrogenerator, which indicate significant economic benefits for a diverse set of load cycles. Generally, the net present value of these benefits is found to be four to five times greater than the material costs incurred during the refurbishment phase.
S
SunView 深度解读
从阳光电源新能源系统集成商的视角来看,这篇关于水电机组转子极优化的论文揭示了可再生能源高比例并网背景下,传统发电设备如何通过技术改造适应灵活调度需求的重要趋势。这与我们在储能系统和综合能源解决方案领域面临的核心挑战高度契合。
论文的核心价值在于量化了设备效率优化在多样化负载工况下的经济回报。随着光伏、风电等间歇性可再生能源渗透率提升,电网对灵活调节资源的需求激增。阳光电源的储能系统正是承担这一角色的关键技术,但我们同样需要关注整个电力系统的协同优化。论文提出的转子重新设计和励磁绕组改造方法,其净现值收益达到材料成本的4-5倍,这为我们评估储能系统全生命周期经济性提供了重要参考维度。
从技术迁移角度看,论文中"非最优运行的平准化成本"评估方法,可直接应用于我们的光储一体化项目经济性分析。特别是在水光互补、风光储多能互补场景中,如何通过系统优化提升整体效率,降低频繁调节工况下的损耗,是阳光电源需要深入研究的课题。论文验证的设备改造经济可行性,也启发我们在逆变器和储能变流器设计中,应更加重视宽负载范围的效率曲线优化。
技术挑战方面,水电机组改造涉及大型旋转机械的复杂电磁设计,而阳光电源的强项在于电力电子技术。但两者在应对负载波动、提升系统灵活性方面存在协同空间,特别是在构建虚拟电厂、参与电网辅助服务市场时,理解各类调节资源的技术经济特性至关重要,这将增强我们综合能源解决方案的竞争力。