[發(fā)明專利]一種基于密集小水電群的水電站功率快速調(diào)節(jié)系統(tǒng)及實(shí)現(xiàn)方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410352732.7
• 申請日: 2014-07-23
• 公開（公告）號: CN104124707A
• 公開（公告）日: 2014-10-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 武晉輝;肖永;焦邵華;陳曉謹(jǐn);陳建國;文賢馗;黃文偉;劉洪文
• 申請（專利權(quán)）人: 北京四方繼保自動化股份有限公司;貴州電網(wǎng)公司
• 主分類號: H02J3/38
• 分類號: H02J3/38
• 代理公司: 北京金闕華進(jìn)專利事務(wù)所(普通合伙) 11224
• 代理人: 吳鴻維

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于工業(yè)控制技術(shù)領(lǐng)域，具體地涉及一種風(fēng)光水氣多種能源聯(lián)合運(yùn)行的水電站功率快速調(diào)節(jié)系統(tǒng)及實(shí)現(xiàn)方法。

背景技術(shù)

我國水力資源豐富，水電作為清潔能源得到了國家的大力支持，小水電雖然單機(jī)容量不大，但是數(shù)量眾多，局部地區(qū)比較密集，小水電單機(jī)容量與風(fēng)機(jī)相當(dāng)，相對于火電、風(fēng)電等其他能源，小水電具有啟停快速的技術(shù)特點(diǎn)。目前小水電站自動化水平在逐步提高，但在水電站側(cè)功率快速調(diào)節(jié)方面比較欠缺。

近年來，隨著風(fēng)電、光伏等新能源不斷接入電網(wǎng)，間歇性、隨機(jī)性及帶來的不可控性給電網(wǎng)的運(yùn)行帶來了一些新的挑戰(zhàn)，而水電機(jī)組啟停快速的調(diào)節(jié)特性與新能源的運(yùn)行具有互補(bǔ)的因素。同時由于小水電位置偏遠(yuǎn)、容量相對較小，與上級調(diào)度中心協(xié)調(diào)監(jiān)控的程度很低，目前基本處于不可控、不可觀測的現(xiàn)狀，但是對于上級調(diào)度中心而言，這種需求隨著自動化技術(shù)的發(fā)展越來越迫切。

大量間歇性電源的接入電網(wǎng)會影響系統(tǒng)的電壓穩(wěn)定性，引起功率波動，目前在小水電群方面相對較少，多數(shù)是從新能源機(jī)組的內(nèi)部研究無功電壓控制問題，到目前為止，充分利用風(fēng)電及小水電群無功調(diào)節(jié)能力進(jìn)行區(qū)域電網(wǎng)無功電壓的控制并構(gòu)建相應(yīng)自動電壓控制系統(tǒng)方面的報(bào)道尚未見到。

針對規(guī)模化小水電群與風(fēng)光氣多種能源聯(lián)合運(yùn)行的配合，可以從多個時間尺度進(jìn)行，一方面從中長期而言，冬季風(fēng)大、夏季風(fēng)小；冬季枯水、夏季水量豐富，兩種能源具有季節(jié)性的互補(bǔ)特性；另一方面從短期而言：白天風(fēng)小、夜晚風(fēng)大，也具有一定的互補(bǔ)特性；同時，水電站側(cè)功率快速調(diào)節(jié)裝置還能夠?qū)崿F(xiàn)有功、無功功率的超短期實(shí)時精確調(diào)節(jié)，能夠根據(jù)遠(yuǎn)程風(fēng)水優(yōu)化控制策略的指令，實(shí)時進(jìn)行局部電網(wǎng)區(qū)域的閉環(huán)、實(shí)時、快速調(diào)節(jié)。

風(fēng)電能源隨機(jī)、不可控、波動性強(qiáng)的技術(shù)特點(diǎn)接入電網(wǎng)后對于電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行及調(diào)度帶來了新的問題，體現(xiàn)在有功、無功、安全穩(wěn)定等多個方面，這個問題一直是風(fēng)電等新能源并網(wǎng)面臨的主要問題之一。而水電站穩(wěn)定、可調(diào)、且調(diào)節(jié)快速的技術(shù)特點(diǎn)，加上風(fēng)電單機(jī)容量與小水電的單機(jī)容量相當(dāng)，如果區(qū)域內(nèi)風(fēng)電、水電的裝機(jī)容量相當(dāng)，就完全能夠?qū)崿F(xiàn)聯(lián)合優(yōu)化運(yùn)行，通過密集小水電群的快速調(diào)節(jié)性能及協(xié)調(diào)控制平抑風(fēng)電場群給電網(wǎng)運(yùn)行帶來的波動。如果密集小水電群的裝機(jī)容量小于風(fēng)電場群，那么也會起到部分補(bǔ)償?shù)倪\(yùn)行效果。

市場現(xiàn)有的密集小水電群由于各個水電站個體裝機(jī)容量小、自動化水平落后、運(yùn)行管理體制、業(yè)主利益、調(diào)節(jié)能力等諸多方面的因素影響，沒有參與區(qū)域電網(wǎng)的協(xié)調(diào)控制，而對區(qū)域密集的個體小水電進(jìn)行技術(shù)改造，形成區(qū)域小水電群，裝機(jī)容量就具備了一定規(guī)模，從而與區(qū)域風(fēng)電廠基于互補(bǔ)特性進(jìn)行聯(lián)合運(yùn)行，利用小水電群的快速調(diào)節(jié)特性，達(dá)到平抑風(fēng)電輸出功率給電網(wǎng)帶來的波動性。

國內(nèi)目前大型水電站側(cè)的功率控制功能都是采用個人計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)的，在水電領(lǐng)域內(nèi)未見有在水電站子站側(cè)通過嵌入式裝置實(shí)現(xiàn)功率快速調(diào)節(jié)的案例，也未見通過第三方廠家給水電站增加有功、無功快速調(diào)節(jié)功能的報(bào)道。對于密集的小水電則沒有該功能，而且運(yùn)行年代較長，小水電站對于性價(jià)比也有較高的要求。

為了實(shí)現(xiàn)密集小水電群能夠按照遠(yuǎn)方控制策略進(jìn)行控制，建立安全、投資小的遠(yuǎn)程優(yōu)化策略控制中心的遠(yuǎn)動通道是必須的，小水電站地理位置極為分散，十分偏僻，很多位于山區(qū)，交通不便，水電業(yè)主構(gòu)成多種多樣，大部分目前不具備電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)的接入條件，同時對通道建設(shè)的造價(jià)因素一定要切合實(shí)際。市場上目前還沒有考慮密集小水電群與風(fēng)光氣等多種能源聯(lián)合運(yùn)行的基于遠(yuǎn)程控制策略中心+3G無線安全信道+小水電站側(cè)配置功率一體化快速調(diào)節(jié)控制設(shè)備的整體解決方案。

發(fā)明內(nèi)容

風(fēng)電、光伏等間歇性新能源并入電網(wǎng)后，由于出力的隨機(jī)性對電網(wǎng)帶來的擾動，造成了電網(wǎng)對于風(fēng)電消納能力的不足。而密集小水電群具有啟停快速、調(diào)節(jié)快速的特點(diǎn)，能夠在一分鐘實(shí)現(xiàn)啟動到滿負(fù)荷的過程，這種負(fù)荷快速調(diào)節(jié)能力是火電、核電所無法比擬的，雖然單機(jī)容量較小，但是數(shù)量眾多，而且在單機(jī)容量方面小水電與風(fēng)機(jī)是匹配的，充分利用小水電的潛在能力，能夠起到顯著的效果，天然氣電站雖然調(diào)節(jié)快速，但是投資太大。

針對風(fēng)電、光伏等多種間歇性新能源的出力波動接入電網(wǎng)后給電網(wǎng)帶來的沖擊，根據(jù)實(shí)際存在的各種電源出力特性，本發(fā)明提出了一種基于密集小水電群的水電站功率快速調(diào)節(jié)系統(tǒng)，包括區(qū)域功率調(diào)節(jié)控制中心、水電站功率快速調(diào)節(jié)一體化裝置，其特征在于：

在風(fēng)電、水電并存的區(qū)域，建立區(qū)域功率調(diào)節(jié)控制中心；

在小水電站集群的每一個水電站側(cè)安裝水電站功率快速調(diào)節(jié)一體化裝置；

在所述區(qū)域功率調(diào)節(jié)控制中心與水電站功率快速調(diào)節(jié)一體化裝置之間設(shè)置通信用遠(yuǎn)動通道；