Frekvence střídavého proudu přímo nesouvisí s otáčkami motoru vodní elektrárny, ale nepřímo s nimi souvisí.
Bez ohledu na typ zařízení na výrobu energie je nutné po výrobě energie přenést energii do elektrické sítě, tj. generátor musí být připojen k síti, aby mohl vyrábět energii. Po připojení k síti je připojen k celé elektrické síti a frekvence v celé síti jsou naprosto stejné. Čím větší je elektrická síť, tím menší je rozsah kolísání frekvence a tím stabilnější je frekvence. Frekvence elektrické sítě však souvisí pouze s vyvážením činného výkonu. Pokud je činný výkon generovaný generátorem větší než činný výkon elektřiny, celková frekvence elektrické sítě se zvyšuje a naopak.
Bilance činného výkonu je hlavním problémem energetické sítě. Protože se energetické zatížení uživatelů neustále mění, měla by energetická síť vždy zajistit výkon výroby energie a vyvážení zátěže. Nejdůležitějším využitím vodních elektráren v energetické soustavě je frekvenční modulace. Velkokapacitní vodní energie Tří soutěsek se samozřejmě používá hlavně k výrobě energie. Ve srovnání s jinými typy elektráren mají vodní elektrárny inherentní výhody ve frekvenční modulaci. Vodní turbína dokáže rychle upravit otáčky, což také umožňuje rychle upravit činný a jalový výkon generátoru, aby se rychle vyrovnalo zatížení sítě, zatímco tepelné a jaderné elektrárny upravují výkon motoru mnohem pomaleji. Dokud je bilance činného výkonu energetické sítě dobrá, napětí je relativně stabilní. Vodní elektrárny proto významně přispívají k frekvenční stabilitě energetické sítě.
V současné době je v Číně mnoho malých a středních vodních elektráren přímo připojeno k elektrické síti. Energetická síť musí mít absolutní kontrolu nad hlavními elektrárnami s frekvenční modulací, aby byla zajištěna stabilita frekvence a napětí elektrické sítě. Jednoduše řečeno:
1. Rychlost motoru je určena elektrickou sítí. V současnosti se pro výrobu energie používají synchronní motory, což znamená, že rychlost otáčení je stejná jako v elektrické síti, tj. 50krát za sekundu. Generátor tepelné elektrárny s pouze jedním párem elektrod se otáčí o 3000 otáček za minutu. Generátor vodní elektrárny s n páry elektrod se otáčí o 3000/N za 1 minutu. Vodní turbína a generátor jsou obecně propojeny nějakým převodovým mechanismem s pevným převodovým poměrem, takže lze říci, že je také určena frekvencí elektrické sítě.
2. Jaká je role mechanismu regulace vody? Upravuje výstup generátoru, tj. výkon, který generátor odesílá do elektrické sítě. Obvykle je k udržení jmenovitých otáček generátoru zapotřebí určitý výkon, ale jakmile je generátor připojen k elektrické síti, jsou otáčky generátoru určeny frekvencí elektrické sítě. V tomto případě obvykle předpokládáme, že frekvence elektrické sítě zůstává nezměněna. Jakmile tedy výkon generátoru překročí výkon potřebný k udržení jmenovitých otáček, generátor odesílá energii do sítě a naopak ji odebírá. Proto když motor generuje energii při velkém zatížení a po odpojení od motoru se jeho otáčky rychle zvýší z jmenovitých otáček na několikanásobek, což je náchylné k leteckým nehodám!
3. Energie generovaná generátorem následně ovlivní frekvenci sítě a vodní elektrárny se obvykle používají jako jednotky s frekvenční modulací kvůli relativně vysokému regulačnímu poměru.
Čas zveřejnění: 20. října 2021
