[發(fā)明專利]間歇能源并網(wǎng)下的自動(dòng)發(fā)電控制模型的設(shè)計(jì)方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210567784.7
• 申請日: 2012-12-24
• 公開（公告）號(hào): CN103066620A
• 公開（公告）日: 2013-04-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 丁劍;邢田偉;申洪;宋新立;鄭超;宋云亭;張琳;姜寧;魏磊
• 申請（專利權(quán)）人: 中國電力科學(xué)研究院;西北電網(wǎng)有限公司;國家電網(wǎng)公司
• 主分類號(hào): H02J3/38
• 分類號(hào): H02J3/38
• 代理公司: 北京安博達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11271
• 代理人: 徐國文

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及可再生能源發(fā)電并網(wǎng)運(yùn)行領(lǐng)域，具體涉及一種間歇能源并網(wǎng)下的自動(dòng)發(fā)電控制模型的設(shè)計(jì)方法。

背景技術(shù)

近年來，隨著國家鼓勵(lì)開發(fā)利用清潔能源相關(guān)政策的出臺(tái)，風(fēng)電和太陽能光伏發(fā)電得到了快速發(fā)展。以西北電網(wǎng)為例，目前，西北區(qū)域風(fēng)電裝機(jī)以甘肅最多。截至2011年底，甘肅共有44座風(fēng)電場，發(fā)電量71.33億千瓦時(shí)，同比增長248.13％。其中：酒泉地區(qū)40座風(fēng)電場，發(fā)電量69.03億千瓦時(shí)；白銀市3座風(fēng)電場，發(fā)電量2.3億千瓦時(shí)。風(fēng)電最大發(fā)電出力（4月22日）266萬千瓦，占當(dāng)時(shí)全網(wǎng)總發(fā)電出力的21%，占當(dāng)時(shí)全網(wǎng)用電負(fù)荷的27%，占當(dāng)日全網(wǎng)最低用電負(fù)荷的32%。風(fēng)電最大日發(fā)電量（4月10日）5519萬千瓦時(shí)，占當(dāng)日全網(wǎng)發(fā)電量的18.4%，占當(dāng)日全網(wǎng)用電量的25%。在部分時(shí)段，風(fēng)電發(fā)電量超過水電，成為系統(tǒng)的第二大電源。

太陽能是一種取之不盡、用之不竭的自然能源。太陽能資源豐富，對(duì)環(huán)境無任何污染，是滿足可持續(xù)發(fā)展需求的理想能源之一。開發(fā)利用太陽能資源，減少對(duì)化石能源的依賴以至達(dá)到替代部分化石燃料的目標(biāo)，這對(duì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展、改善環(huán)境和滿足人民生活用電需求，將會(huì)起到越來越重要的作用。西北電網(wǎng)太陽能資源非常豐富，并擁有廣闊平坦的荒漠和戈壁，其中青海省太陽能資源更為突出，據(jù)測算全省日光輻射在160～175大卡／平方厘米。青海的柴達(dá)木地區(qū)，全年日照時(shí)數(shù)為3553小時(shí)，是著名的“陽光地帶”，具有很高的開發(fā)利用價(jià)值。海西地區(qū)未利用土地面積達(dá)20萬平方公里，開發(fā)光伏發(fā)電項(xiàng)目潛力巨大。

可再生清潔能源的大容量接入是必然趨勢。風(fēng)能、太陽能等可再生能源具有環(huán)保優(yōu)勢，但也存在著發(fā)電出力受氣象條件影響很大、很難做長期預(yù)測和調(diào)度控制等缺點(diǎn)。大容量風(fēng)電和光伏電源接入系統(tǒng)后，可能對(duì)系統(tǒng)產(chǎn)生較大的有功擾動(dòng)。同時(shí)電力系統(tǒng)中，負(fù)荷預(yù)測存在2%-5%左右的誤差；大負(fù)荷可能突然波動(dòng)，機(jī)組可能因故障突然停運(yùn)，這些因素意味著電力系統(tǒng)發(fā)電和負(fù)荷可能隨時(shí)發(fā)生嚴(yán)重程度不一的功率不平衡。嚴(yán)重功率不平衡會(huì)影響到系統(tǒng)頻率、電壓，甚至脆弱的受端電網(wǎng)可能因嚴(yán)重功率不平衡造成電壓失穩(wěn)。

上述大功率缺額擾動(dòng)事故在大型電力系統(tǒng)中所經(jīng)歷的時(shí)間較長，電壓和頻率的變化范圍較大，涉及到的電力系統(tǒng)元件較多，一般的機(jī)電暫態(tài)仿真程序很難進(jìn)行準(zhǔn)確的模擬。因此，對(duì)上述問題的研究需要應(yīng)用全過程仿真技術(shù)。全過程動(dòng)態(tài)仿真著重仿真電力系統(tǒng)的整個(gè)變化過程，時(shí)域?qū)挘F(xiàn)象描述逼真，可以更加真實(shí)地模擬電力系統(tǒng)的實(shí)際動(dòng)態(tài)過程，可以使電力系統(tǒng)的仿真研究工作更加深入，便于幫助運(yùn)行人員制定合理的措施和防御策略避免中長期過程潛在的由于功率不平衡造成的相關(guān)電網(wǎng)事故。這對(duì)避免發(fā)生大面積停電事故，以及研究防止事故擴(kuò)大的有效措施（第三道防線）具有重要意義。

間歇能源并網(wǎng)下的自動(dòng)發(fā)電控制模型與參數(shù)設(shè)計(jì)方法屬于可再生能源發(fā)電并網(wǎng)運(yùn)行范疇。但是新能源的快速發(fā)展和并網(wǎng)也給電網(wǎng)帶來了巨大的挑戰(zhàn)，一方面電網(wǎng)無法滿足大規(guī)模風(fēng)電和光伏發(fā)電的接入和送出問題，另一方面由于風(fēng)電、太陽能光伏電源從性質(zhì)上來說屬于間歇性能源，具有隨機(jī)性、波動(dòng)性以及可調(diào)性差等特點(diǎn)，往往需要大量的具有調(diào)節(jié)性的其他電源配合以抑制其波動(dòng)性，增加了電網(wǎng)調(diào)頻和調(diào)峰難度，大量的增加了電網(wǎng)旋轉(zhuǎn)備用容量。但是風(fēng)電、光伏由于其間歇式能源的屬性，提供其發(fā)電的原動(dòng)力即是不可控且不可儲(chǔ)存的，不能隨意增加或者減少，傳統(tǒng)發(fā)電廠自動(dòng)發(fā)電控制（AGC）的概念無法適用風(fēng)電、光伏電源有功控制，必須突破現(xiàn)有的有功控制思路，研究能計(jì)及間歇性能源特點(diǎn)的自動(dòng)發(fā)電控制（AGC）設(shè)計(jì)的仿真分析方法。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種間歇能源并網(wǎng)下的自動(dòng)發(fā)電控制模型的設(shè)計(jì)方法，本發(fā)明提供的方法保證電網(wǎng)在間歇式能源各種功率擾動(dòng)下的系統(tǒng)二次調(diào)頻效果，提高電網(wǎng)對(duì)間歇式可再生能源的接納能力，實(shí)現(xiàn)充分利用風(fēng)能、太陽能光伏電源等清潔能源的目標(biāo)。

本發(fā)明的目的是采用下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

一種間歇能源并網(wǎng)下的自動(dòng)發(fā)電控制模型的設(shè)計(jì)方法，其改進(jìn)之處在于，所述方法包括下述步驟：

A、構(gòu)建并網(wǎng)間歇能源擾動(dòng)的時(shí)間-幅值二維擾動(dòng)源；

B、分析電網(wǎng)功率波動(dòng)特性；

C、確定自動(dòng)發(fā)電控制AGC系統(tǒng)機(jī)組的分布方案；

D、確定自動(dòng)發(fā)電控制AGC系統(tǒng)電源備用大小以及電源類型；

E、制定自動(dòng)發(fā)電控制AGC系統(tǒng)控制策略；

F、選擇頻率偏差系數(shù)；

G、確定自動(dòng)發(fā)電控制模型的參數(shù)設(shè)計(jì)方案。

其中，所述步驟A中，構(gòu)建并網(wǎng)間歇能源擾動(dòng)的時(shí)間-幅值二維擾動(dòng)源包括下述步驟：