[發明專利]抽水蓄能與可再生能源發電協同運行系統及方法

有效

• 申請號: 201810819484.0
• 申請日: 2018-07-24
• 公開（公告）號: CN108964097B
• 公開（公告）日: 2020-07-31
• 發明（設計）人: 李可軍;孫凱祺;劉智杰;王美巖;王卓迪
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: H02J3/28
• 分類號: H02J3/28;H02J3/38;H02J3/24;H02J3/36
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 李琳

1.一種抽水蓄能與可再生能源發電協同運行方法，其特征是：出現不平衡功率時，判斷是否超過設定的功率裕度，如果不是，則保持交流電網連接的換流站處于直流電壓模式；如果是，則使交流電網連接的換流站處于功率-電壓下垂模式，判斷此時抽水蓄能電站的直流電壓是否有變化；

如果有變化，則判斷此時的直流電壓波動值是否超過設定值，如果不是，則抽水蓄能電站調整抽水蓄能機組的運行速率，并且改變計劃的發電總量，以抑制可再生能源并網波動；如果是，根據抽水蓄能電站的運行狀態與抑制并網波動的狀態，調整抽水蓄能機組的運行速率與模式；

如果沒有變化，抽水蓄能機組按照設定計劃繼續運行。

2.如權利要求1所述的一種抽水蓄能與可再生能源發電協同運行方法，其特征是：當直流電壓出現波動但波動率小于δ％時，抽水蓄能電站將運行在控制模式I：如果此時抽水蓄能電站運行在抽水狀態或者發電狀態，則抽水蓄能電站將調整抽水蓄能機組的運行速率，并且改變計劃的發電總量，以抑制可再生能源并網波動。

3.如權利要求1所述的一種抽水蓄能與可再生能源發電協同運行方法，其特征是：當直流電壓出現波動且大于δ％時，抽水蓄能電站將運行在控制模式II：如果此時抽水蓄能電站的運行狀態與抑制并網波動的狀態相同，則抽水蓄能電站將調整抽水蓄能機組的運行速率到最大運行速率，并且調整計劃的發電總量；如果此時抽水蓄能電站的運行狀態與抑制并網波動的狀態相反，則抽水蓄能電站將首先緊急翻轉當前運行模式，調整為負荷抑制并網波動的運行模式，調整抽水蓄能機組的運行速率到最大運行速率，并且改變計劃的發電總量，實現抑制可再生能源并網波動的目的。

4.如權利要求1所述的一種抽水蓄能與可再生能源發電協同運行方法，其特征是：對于交流電網換流站的控制與對于抽水蓄能電站控制需要相配合，當功率波動出現時，不平衡功率能按照控制目標的比例分配到抽水蓄能電站和交流電網。

5.如權利要求1所述的一種抽水蓄能與可再生能源發電協同運行方法，其特征是：當可再生能源出力與預測出力不同時，若出力波動小于連接交流電網的換流站的功率裕度，則該換流站仍然運行在定直流電壓模式，不平衡功率輸出到交流電網；若出力波動大于連接交流電網的換流站的功率裕度，不平衡功率將根據抽水蓄能電站的調速系數和連接交流電網換流站的下垂系數的比例進行分配，以實現抑制輸出到電網的可再生能源波動的目的。

6.一種抽水蓄能與可再生能源發電協同運行系統，其特征在是，用于實現如權利要求1所述的一種抽水蓄能與可再生能源發電協同運行方法，

所述抽水蓄能與可再生能源發電協同運行系統至少包括交流電網、海上風電場、光伏發電站和抽水蓄能電站形成的四端環網結構，所述交流電網、海上風電場和抽水蓄能電站各通過一基于電壓源型換流器的換流站彼此連接，所述光伏發電站通過DC-DC變換器連入環網結構，使得海上風電場和光伏電站所發出的電能匯集并傳輸到交流電網中，實現大規模可再生能源的匯集、輸送和消納。

7.如權利要求6所述的抽水蓄能與可再生能源發電協同運行系統，其特征是：所述海上風電場連接的換流站VSC1運行在定交流電壓模式，以控制風電場交流電壓。

8.如權利要求6所述的抽水蓄能與可再生能源發電協同運行系統，其特征是：所述抽水蓄能電站連接的換流站VSC2運行在定交流電壓模式，為抽水蓄能電站的運行提供交流電壓參考。

9.如權利要求6所述的抽水蓄能與可再生能源發電協同運行系統，其特征是：所述交流電網連接的換流站VSC3運行在裕度下垂模式；當換流站運行功率在裕度范圍內，換流站VSC3運行在直流電壓模式，為多端柔性直流輸電系統提供直流電壓參考；當換流站功率超過裕度范圍，換流站VSC3將運行于下垂控制模式，通過預先設定的直流電壓-功率特性曲線調節直流電壓和功率。

10.如權利要求6所述的抽水蓄能與可再生能源發電協同運行系統，其特征是：所述DC-DC變換器為基于模塊化多電平換流器的兩端口DC-DC變換器，包括依次連接的DC-AC變換器、交流變壓器和AC-DC變換器，所述DC-AC變換器運行在定交流電壓模式，以控制DC-DC變換器內部的交流電壓穩定，所述AC-DC變換器運行在定直流電壓模式，以控制光伏電站內部直流電壓穩定。