[發明專利]一種光伏與光熱系統協調發電的黑啟動系統及其恢復方法

有效

• 申請號: 201811073006.6
• 申請日: 2018-09-14
• 公開（公告）號: CN109301861B
• 公開（公告）日: 2020-10-23
• 發明（設計）人: 高山;張一清;趙亮;李紅霞;劉宇;王湘艷;李俊賢;張祥成;侯勝林;溫生毅;郭樹鋒
• 申請（專利權）人: 東南大學;中國電力科學研究院有限公司;國家電網有限公司;國網青海省電力公司經濟技術研究院
• 主分類號: H02J3/38
• 分類號: H02J3/38;H02J3/18
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 熊玉瑋

本發明公開了一種光伏與光熱系統協調發電的黑啟動系統及其恢復方法，屬于發電、變電或配電的技術領域。黑啟動系統包括：并接在交流母線上的光熱系統及光伏系統、向交流母線注入補償電流的靜止同步補償器、協調控制器，以恢復遠距離火電站火電廠輔機設備為目標，在功率協調的基礎上確保實時電壓頻率穩定，通過對光伏列陣并聯數目的選取、光熱電站的輸出功率控制及儲熱系統蓄放熱狀態的切換分別控制光伏電站以及光熱電站，控制綜合系統輸出功率大小，滿足實時的負荷需求。

技術領域

本發明公開了一種光伏與光熱系統協調發電的黑啟動系統及其恢復方法，屬于發電、變電或配電的技術領域。

背景技術

隨著電網規模的不斷增大，電網的恢復工作也變得越來越困難，因此對大停電后電力系統的恢復進行研究以將事故損失控制在最小范圍顯得尤為重要。黑啟動初期作為電力系統恢復的關鍵時期，其關鍵技術在于黑啟動電源的選型以及黑啟動恢復策略的選定。

光伏發電以及光熱發電作為清潔能源，由于其并網迅速且具有良好的自啟動能力，在電力系統黑啟動中有著巨大的應用潛力，但光資源的間歇性特點導致光伏發電存在不確定性，光伏實際出力受環境影響較大，在導致棄光問題的同時也給黑啟動過程造成功率供給不足的問題，從而導致黑啟動失敗。針對光伏發電的不確定性，傳統的解決方法是為光伏電站配置電池組件，但電池材料存在容量小、成本高、發展空間不足等問題成為制約光伏電站作為黑啟動電源的重要因素。

目前，熔鹽儲熱技術的發展相對于儲電技術具有容量大、成本低的優勢，具有更廣的應用前景。而含有大容量儲熱系統的光熱電站具有良好的功率調節性能，其調節性能可以媲美傳統的發電機組，但是由于目前光熱電站的建設費用以及度電成本相對較高，單獨的光熱電站作為黑啟動電源效益不足，影響了光熱電站項目建設的推進。

綜上，現有新能源黑啟動技術主要集中在對儲能型光伏電站的研究，光伏電站受光照資源影響較大，電池儲能容量小、成本高、發展空間小，含儲熱系統的光熱電站作為黑啟動電源調節性能良好，儲熱系統容量大、成本低，含儲熱系統的光熱電站在黑啟動中具有較大的應用前景。研究兩種太陽能發電技術的綜合利用對于降低發電成本以及保證系統穩定具有重要的意義。

光伏-光熱聯合發電基地既可以有效地結合光伏發電的經濟性又可以具有含儲熱的光熱電站的功率調節特性，為新能源電源作為黑啟動電源提供了有利的條件。

發明內容

本發明的發明目的是針對上述背景技術的不足，提供了一種光伏與光熱系統協調發電的黑啟動系統及其恢復方法，通過協調控制光伏電站以及含有儲熱系統的光熱電站實現了電網黑啟動恢復過程中的功率平衡以及電壓頻率穩定，克服了單獨以光伏為黑啟動電源存在的功率不足缺陷以及單獨以光熱為黑啟動電源存在的電源效益不足缺陷。

本發明為實現上述發明目的采用如下技術方案。

一種光伏與光熱系統協調發電的黑啟動系統，包括：由多個串并聯連接的光伏電源組成的光伏系統、集中式光熱電站和儲熱系統組成的光熱系統、無功補償裝置STATCOM、協調控制器，并且光伏、光熱系統在并網點處匯集并通過輸電線路與待啟動機組相連，光伏電源主要包括光伏列陣、逆變器以及并網變壓器，集中式光熱電站采用塔式系統且主要包括集熱塔、汽輪機、發電機以及并網變壓器，儲熱系統為大容量的儲熱裝置，大容量儲熱裝置與集熱塔并聯且與汽輪機輸入端口相連。

太陽能光伏與光熱聯合發電系統參與電網黑啟動恢復的策略主要包括以下四個步驟：

(1)儲熱系統初始容量充足，協調控制器獲取當前光伏電站以及光熱電站的運行狀態，主要包括當前允許的最大功率輸出以及當前實際運行功率，根據設定的負荷恢復計劃為光伏、光熱系統分配給定功率；

(2)根據協調控制器指令(光伏、光熱系統給定功率)，光熱系統通過調整儲熱系統的運行狀態以穩定光熱電站輸出，通過改進的最大功率輸出控制方法調整光伏系統出力直至達到給定值；