[發(fā)明專利]抽水蓄能與可再生能源發(fā)電協(xié)同運(yùn)行系統(tǒng)及方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810819484.0
• 申請(qǐng)日: 2018-07-24
• 公開（公告）號(hào): CN108964097B
• 公開（公告）日: 2020-07-31
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李可軍;孫凱祺;劉智杰;王美巖;王卓迪
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 山東大學(xué)
• 主分類號(hào): H02J3/28
• 分類號(hào): H02J3/28;H02J3/38;H02J3/24;H02J3/36
• 代理公司: 濟(jì)南圣達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 37221
• 代理人: 李琳

本發(fā)明公開了一種抽水蓄能與可再生能源發(fā)電協(xié)同運(yùn)行系統(tǒng)及方法，利用交流電網(wǎng)、海上風(fēng)電場(chǎng)、光伏發(fā)電站和抽水蓄能電站形成的四端環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)，所述交流電網(wǎng)、海上風(fēng)電場(chǎng)和抽水蓄能電站各通過(guò)一基于電壓源型換流器的換流站彼此連接，光伏發(fā)電站通過(guò)DC?DC變換器連入環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)，使得海上風(fēng)電場(chǎng)和光伏電站所發(fā)出的電能匯集并傳輸?shù)浇涣麟娋W(wǎng)中，實(shí)現(xiàn)大規(guī)模可再生能源的匯集、輸送和消納，在大規(guī)模可再生能源發(fā)電系統(tǒng)利用直流輸電系統(tǒng)并網(wǎng)之前，起到減少其實(shí)際出力與預(yù)測(cè)出力偏差，抑制出力波動(dòng)的目的，從而降低可再生能源出力波動(dòng)對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)定性帶來(lái)的影響。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于柔性直流輸電控制運(yùn)行領(lǐng)域，具體涉及一種基于柔性直流輸電的抽水蓄能與可再生能源發(fā)電協(xié)同運(yùn)行系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)

隨著對(duì)環(huán)境保護(hù)及溫室氣體排放的日益重視，全球能源消耗正在從化石能源轉(zhuǎn)移到可再生清潔能源。近年來(lái)，以風(fēng)電、光伏為代表的可再生能源裝機(jī)呈現(xiàn)穩(wěn)步增長(zhǎng)。相比于傳統(tǒng)的發(fā)電方式，以風(fēng)電、光伏為代表可再生能源具有間歇性和波動(dòng)性等特點(diǎn)。大規(guī)模的可再生能源并網(wǎng)，容易給系統(tǒng)帶來(lái)電壓波動(dòng)、電壓閃變以及諧波等問(wèn)題，降低電能質(zhì)量以及系統(tǒng)安全穩(wěn)定性。為了提高可再生能源的電網(wǎng)接入，減少“棄風(fēng)、棄光”現(xiàn)象的發(fā)生，急需提高可再生能源發(fā)電出力的精確性和可控性。

提高可再生能源出力預(yù)測(cè)的精度是最直接的措施。以風(fēng)電為例，目前已經(jīng)有眾多風(fēng)電功率預(yù)測(cè)技術(shù)獲得廣泛的應(yīng)用，預(yù)測(cè)精度不斷提高，國(guó)際上短期功率預(yù)測(cè)誤差可低至2.5％。然而，從預(yù)測(cè)技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)來(lái)看，以數(shù)據(jù)積累為基礎(chǔ)帶來(lái)的精度提升效果日漸式微，預(yù)測(cè)精度短期內(nèi)再出現(xiàn)較大提高較為困難。

鑒于短期內(nèi)提高預(yù)測(cè)精度的局限性，儲(chǔ)能作為一種可調(diào)度的資源，在解決可再生能源出力波動(dòng)性和不確定性方面得到廣泛關(guān)注。相比于其它的儲(chǔ)能技術(shù)，抽水蓄能具有容量大，單位容量?jī)r(jià)格低等特點(diǎn)。在目前已經(jīng)建設(shè)的大規(guī)模儲(chǔ)能工程中，抽水儲(chǔ)能占絕對(duì)的主導(dǎo)地位。并且，隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，具有變頻調(diào)速功能的抽水儲(chǔ)能機(jī)組逐漸普及，抽水蓄能電站逐步具備了短時(shí)間快速變化運(yùn)行狀態(tài)的能力，令抽水儲(chǔ)能電站參與到快速功率調(diào)節(jié)成為可能。

直流輸電(HVDC)尤其是柔性直流輸電(VSC-HVDC)發(fā)展迅速。柔性直流技術(shù)在接入和控制大規(guī)模可再生能源方面具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，適用于解決我國(guó)可再生能源大規(guī)模、遠(yuǎn)距離消納問(wèn)題，水蓄能電站的規(guī)劃運(yùn)行調(diào)控提供了新的思路，對(duì)未來(lái)抽水蓄能的運(yùn)行模式與控制方法的研究具有十分重要的指導(dǎo)意義。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明為了解決上述問(wèn)題，提出了一種抽水蓄能與可再生能源發(fā)電協(xié)同運(yùn)行系統(tǒng)及方法，本發(fā)明能夠滿足大規(guī)模可再生能源發(fā)電系統(tǒng)利用直流輸電系統(tǒng)并網(wǎng)之前，減少出力誤差，有效的抑制出力波動(dòng)的需求.

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種抽水蓄能與可再生能源發(fā)電協(xié)同運(yùn)行系統(tǒng)，至少包括交流電網(wǎng)、海上風(fēng)電場(chǎng)、光伏發(fā)電站和抽水蓄能電站形成的四端環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)，所述交流電網(wǎng)、海上風(fēng)電場(chǎng)和抽水蓄能電站各通過(guò)一基于電壓源型換流器的換流站彼此連接，所述光伏發(fā)電站通過(guò)DC-DC變換器連入環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)，使得海上風(fēng)電場(chǎng)和光伏電站所發(fā)出的電能匯集并傳輸?shù)浇涣麟娋W(wǎng)中，實(shí)現(xiàn)大規(guī)模可再生能源的匯集、輸送和消納。

進(jìn)一步的，所述海上風(fēng)電場(chǎng)連接的換流站VSC1運(yùn)行在定交流電壓模式，以控制風(fēng)電場(chǎng)交流電壓；

進(jìn)一步的，所述抽水蓄能電站連接的換流站VSC2運(yùn)行在定交流電壓模式，為抽水蓄能電站的運(yùn)行提供交流電壓參考。

進(jìn)一步的，所述交流電網(wǎng)連接的換流站VSC3運(yùn)行在裕度下垂模式；當(dāng)換流站運(yùn)行功率在裕度范圍內(nèi)，換流站VSC3運(yùn)行在直流電壓模式，為多端柔性直流輸電系統(tǒng)提供直流電壓參考；當(dāng)換流站功率超過(guò)裕度范圍，換流站VSC3將運(yùn)行于下垂控制模式，通過(guò)預(yù)先設(shè)定的直流電壓-功率特性曲線調(diào)節(jié)直流電壓和功率。