聽(tīng)過(guò)變頻空調(diào)、變頻冰箱，聽(tīng)說(shuō)過(guò)“變頻”水電站嗎？近日，湖南大學(xué)電氣與信息工程學(xué)院博士生呂銘晟和他的同學(xué)們一起為中小水電站設(shè)計(jì)了個(gè)“變頻”“馬達(dá)”——變速恒頻水力發(fā)電系統(tǒng)，采用該技術(shù)后，水電站也可變頻工作。按歷史水文數(shù)據(jù)測(cè)算，若全國(guó)中小水電站變頻工作后，一年可提升的最大發(fā)電量相當(dāng)于一個(gè)三峽水電站。

　　呂銘晟告訴記者，傳統(tǒng)的中小水電站一般采用水輪—調(diào)速箱—直流勵(lì)磁發(fā)電機(jī)的定速恒頻發(fā)電方式，因?yàn)橹绷鲃?lì)磁的運(yùn)行特性，因此對(duì)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速有恒定要求，直觀體現(xiàn)在機(jī)組對(duì)水流量的固定要求，從而使得枯水季節(jié)可發(fā)電量大大減少。而項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)研發(fā)的變速恒頻水力發(fā)電系統(tǒng)，可智能調(diào)節(jié)勵(lì)磁或變流系統(tǒng)，從而實(shí)現(xiàn)水大水小都能發(fā)電，不僅可以全季節(jié)全天發(fā)電，枯水期也可不停機(jī)運(yùn)行，還能完成最大水能功率捕獲，靈活高效利用水能。

　　“如果應(yīng)用‘變頻’水電站，一座傳統(tǒng)中小型水電站每年可提升發(fā)電量20%—40%。”呂銘晟說(shuō)，根據(jù)2013年全國(guó)農(nóng)村水電增效擴(kuò)容改造工作會(huì)議上公布的數(shù)據(jù)，全國(guó)共有45000多座農(nóng)村水電站，裝機(jī)容量6500多萬(wàn)千瓦，將近3個(gè)三峽電站的裝機(jī)容量。如果升級(jí)改造，按平均提升發(fā)電量30%折算，新增裝機(jī)容量1950萬(wàn)千瓦，這就將近一座三峽水電站的裝機(jī)量（2240萬(wàn)千瓦）。如果保守估計(jì)提升發(fā)電量20%，新增裝機(jī)容量1300萬(wàn)千瓦，相當(dāng)于2/3個(gè)三峽水電站。通過(guò)這種變速恒頻的發(fā)電技術(shù)，還有望改變數(shù)百年以來(lái)攔河建壩的水電建設(shè)方式，對(duì)生態(tài)更為友好。

　　變速恒頻水力發(fā)電系統(tǒng)是“多出”一座三峽水電站的最大“功臣”，而他的“大腦”主要是一種多功率等級(jí)并網(wǎng)變流系統(tǒng)拓?fù)?。這種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)以永磁電機(jī)或雙饋電機(jī)為核心的能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，針對(duì)不同能量和電壓等級(jí)靈活選取兩電平交直交、三電平交直交變流器結(jié)構(gòu)，采用矢量解耦控制，實(shí)現(xiàn)了380V-10kV、100kW-5MW范圍變速恒頻并網(wǎng)。該項(xiàng)核心技術(shù)現(xiàn)已獲國(guó)家發(fā)明專利10項(xiàng)，在《IEEE Transactions on Industrial Electronics》、《IEEE Transactions on Power Electronics》、《Renewable and suastainable reviews》等行業(yè)頂級(jí)期刊（SCI 1區(qū)）上發(fā)表了論文10篇。

　　此外，“變頻”水電站還擁有高電能質(zhì)量并網(wǎng)技術(shù)，能提供電壓更穩(wěn)定、更高質(zhì)量的電能；“變頻”水電站的水電綜合云服務(wù)系統(tǒng)則可通過(guò)大數(shù)據(jù)分析，實(shí)時(shí)監(jiān)控電站群運(yùn)行情況，并及時(shí)處理預(yù)警信息，實(shí)現(xiàn)水電站智能化管理。

　　目前，中水珠江規(guī)劃勘測(cè)設(shè)計(jì)有限公司等已經(jīng)同呂銘晟的研發(fā)團(tuán)隊(duì)簽訂合作合同，廣西農(nóng)村投資集團(tuán)有限公司、湖南三立水電開(kāi)發(fā)有限責(zé)任公司等企業(yè)也均已該團(tuán)隊(duì)簽訂合作意向書(shū)。2017年至今，該項(xiàng)技術(shù)已獲得160萬(wàn)元銷售收入。