[發(fā)明專利]控制發(fā)電廠的方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310568773.5
• 申請(qǐng)日: 2013-11-15
• 公開（公告）號(hào): CN103825295A
• 公開（公告）日: 2014-05-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: K.S.尼爾森;M.施泰特魯普
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西門子公司
• 主分類號(hào): H02J3/38
• 分類號(hào): H02J3/38;H02J3/28
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 馬麗娜;劉春元

技術(shù)領(lǐng)域

提供一種控制發(fā)電廠的方法，發(fā)電廠控制器和發(fā)電廠。

背景技術(shù)

電網(wǎng)操作者或者平衡管理機(jī)構(gòu)可以確定電力生產(chǎn)設(shè)備，例如化石電廠，水電廠或者風(fēng)電廠，可以在任何具體時(shí)間被允許生產(chǎn)的有功功率的基量，即由客戶需要的由電網(wǎng)供應(yīng)的電力的量，并且向饋電到電網(wǎng)中的任何發(fā)電廠發(fā)出適當(dāng)?shù)膮⒖肌ＨQ于不同的因數(shù)、例如環(huán)境狀態(tài)，建造和運(yùn)營的電力生產(chǎn)單元的數(shù)目，發(fā)電廠使用的技術(shù)的種類等，這種發(fā)電廠通常由其在某種動(dòng)態(tài)范圍內(nèi)控制有效或者有功功率的能力來表征。發(fā)電廠的有功功率響應(yīng)率和無功功率響應(yīng)率也取決于工廠類型。由發(fā)電廠需要的有功功率和無功功率的比例可以根據(jù)在電網(wǎng)上的負(fù)載和電網(wǎng)電壓變化。在必要時(shí)電力生產(chǎn)工廠可以增加或減少其功率輸出并且可以響應(yīng)瞬間的需求情況。在使用可更新能源例如風(fēng)能或者太陽能來生產(chǎn)或者產(chǎn)生電的電力生產(chǎn)工廠的情況下，可被輸出的功率量在一定程度上取決于環(huán)境狀況，例如在風(fēng)電廠的情況下風(fēng)的強(qiáng)度，或者在光電電廠的情況下一天的時(shí)間和云遮蓋的程度。

由電力生產(chǎn)設(shè)備產(chǎn)生的功率量被工廠操作者控制或管理，其確保從發(fā)電廠到電網(wǎng)中的電力饋送無論何時(shí)總是滿足電網(wǎng)要求。可更新發(fā)電廠的發(fā)電廠操作者，例如風(fēng)電場(chǎng)的“導(dǎo)向器”被有效地與由電網(wǎng)操作者管理的任何能量存儲(chǔ)設(shè)備分離或者隔離。在風(fēng)電場(chǎng)操作者和電網(wǎng)操作者之間的功能性分離表示電網(wǎng)操作者不具有關(guān)于風(fēng)電場(chǎng)的內(nèi)部過程的任何信息，同時(shí)風(fēng)電場(chǎng)僅能夠在其已被得知之后對(duì)電網(wǎng)需求作出反應(yīng)。這可以導(dǎo)致其中可更新發(fā)電廠難以達(dá)到電網(wǎng)規(guī)程而不“溢出”能量的情形。在其能夠提供比允許饋入電網(wǎng)更多功率的任何時(shí)候，發(fā)電廠“溢出”能量，即防止充分發(fā)揮其潛力來操作。例如，風(fēng)電廠可以響應(yīng)于在電網(wǎng)上的高頻情形被強(qiáng)制削減其生產(chǎn)。當(dāng)可更新工廠在降低額定值的（de-rated）電網(wǎng)功率參考處操作延長(zhǎng)的時(shí)間段以便在電網(wǎng)頻率突然下降的情況下能夠提供快速頻率響應(yīng)時(shí)可能出現(xiàn)另一這樣的情形。目前，這些和相似的情況經(jīng)常導(dǎo)致可更新發(fā)電廠例如風(fēng)電廠不得不“溢出”，即浪費(fèi)有價(jià)值的能量。

已建立的電力網(wǎng)絡(luò)的另一缺點(diǎn)是僅電網(wǎng)操作者可以利用電力存儲(chǔ)設(shè)備，其中在電網(wǎng)上的電力“剩余”可以被轉(zhuǎn)換成適于存儲(chǔ)和以后重新得到的形式，例如適于將能量輸送回到電網(wǎng)中的形式。

發(fā)明內(nèi)容

因此目的是提供操作發(fā)電廠的改進(jìn)的方法，所述發(fā)電廠包括可更新電力生產(chǎn)工廠和電力存儲(chǔ)工廠兩者。這個(gè)目的通過如在權(quán)利要求中要求的控制發(fā)電廠的方法，工廠控制器和發(fā)電廠來實(shí)現(xiàn)。

控制在連接點(diǎn)處連接到電力網(wǎng)并且包括連接到至少一個(gè)電力存儲(chǔ)設(shè)備的至少一個(gè)可更新電力生產(chǎn)設(shè)備的發(fā)電廠的方法，包括如下步驟：確定電力網(wǎng)的有功功率電網(wǎng)要求；為可更新電力生產(chǎn)設(shè)備并且為電力存儲(chǔ)設(shè)備獲得操作數(shù)據(jù)；以電網(wǎng)要求和操作數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)確定在發(fā)電廠的可更新電力生產(chǎn)設(shè)備和發(fā)電廠的電力存儲(chǔ)設(shè)備之間，和/或從發(fā)電廠的功率生產(chǎn)設(shè)備到電網(wǎng)傳輸?shù)挠泄β蕚鬏斄浚灰杂泄β蕚鬏斄繛榛A(chǔ)為發(fā)電廠的設(shè)備計(jì)算有功功率參考；并且以有功功率參考為基礎(chǔ)來操作發(fā)電廠設(shè)備。

電力存儲(chǔ)設(shè)備被連接到發(fā)電廠的電力生產(chǎn)設(shè)備，其被理解為表示由功率生產(chǎn)設(shè)備輸出的能量可以某種方式被傳輸?shù)诫娏Υ鎯?chǔ)設(shè)備中的一個(gè)或多個(gè)的意思。能量傳輸可以發(fā)生在電力網(wǎng)上。然而，優(yōu)選地，發(fā)電廠的電力存儲(chǔ)設(shè)備可以直接地由電力生產(chǎn)設(shè)備饋電，有效地繞過電力網(wǎng)。

該方法的優(yōu)點(diǎn)是不但可更新電力生產(chǎn)設(shè)備而且電力存儲(chǔ)設(shè)備可被共同地控制以便每個(gè)設(shè)備對(duì)有功或者“有效”電網(wǎng)要求的貢獻(xiàn)的潛能可被充分地開發(fā)。該方法使得一個(gè)或多個(gè)可更新發(fā)電廠的操作者甚至在不利環(huán)境條件期間為可更新發(fā)電廠將穩(wěn)定的電力輸入提供到電網(wǎng)成為可能。如將在下面解釋的，存儲(chǔ)設(shè)備和功率生產(chǎn)設(shè)備的組合的控制允許發(fā)電廠提供（除了其作為電力供應(yīng)者的功能）許多重要的輔助服務(wù)，例如短期電力系統(tǒng)穩(wěn)定功能，短時(shí)間頻率響應(yīng)或慣性響應(yīng)，在略微更長(zhǎng)時(shí)間尺度上的功率振蕩平滑功能，和在日間或周間時(shí)間尺度中的峰值要求功能，或在非常長(zhǎng)的時(shí)間尺度上的季節(jié)性負(fù)載匹配。

利用該方法，不再與電力生產(chǎn)設(shè)備隔離地實(shí)施電力存儲(chǔ)設(shè)備的管理，以便這些設(shè)備現(xiàn)在可以被操作以通過當(dāng)前適用的電網(wǎng)要求來補(bǔ)償置于電力生產(chǎn)設(shè)備上的限制，從而允許其能力的最佳利用。除了滿足任何能量需求以外，該方法還允許發(fā)電廠提供輔助服務(wù)而同時(shí)減少能量溢出。