[發(fā)明專利]一種基于負(fù)荷控制的高風(fēng)光滲透率地區(qū)電網(wǎng)調(diào)峰方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811269827.7
• 申請(qǐng)日: 2018-10-29
• 公開（公告）號(hào): CN109245183B
• 公開（公告）日: 2022-04-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 程樂(lè)園;李文啟;劉韶林;牛元立;張曦;徐箭;黨彬;盧慶春;宋寧希;張丹寧;付冬;周過(guò)海;王振華;丁鑫
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 國(guó)網(wǎng)河南省電力公司安陽(yáng)供電公司;武漢大學(xué)
• 主分類號(hào): H02J3/48
• 分類號(hào): H02J3/48;H02J3/00;H02J3/24
• 代理公司: 鄭州圖釘專利代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 41164
• 代理人: 孔艷陽(yáng)

本發(fā)明提出了一種基于負(fù)荷控制的高風(fēng)光滲透率地區(qū)電網(wǎng)調(diào)峰方法。建立了一種負(fù)荷控制、火電調(diào)峰、聯(lián)絡(luò)線調(diào)節(jié)、棄風(fēng)棄光共同參與的聯(lián)合調(diào)峰優(yōu)化模型。為聯(lián)絡(luò)線設(shè)置不同的允許波動(dòng)極限檔位，并計(jì)算該模型，即可獲得優(yōu)化后的調(diào)峰方案，從而降低系統(tǒng)總支付成本，提升對(duì)新能源的消納能力。優(yōu)點(diǎn)：1.能夠與傳統(tǒng)火電調(diào)峰形成優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，明顯增強(qiáng)地方電網(wǎng)的調(diào)峰能力，提高對(duì)新能源的消納水平；2.加入負(fù)荷控制必要的約束條件，提高了計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確度；3.考慮了由于新能源出力不確定性造成的棄風(fēng)棄光成本和聯(lián)絡(luò)線調(diào)峰，更加符合電力系統(tǒng)運(yùn)行的實(shí)際情況，對(duì)含高耗能負(fù)荷的新能源大量接入地區(qū)調(diào)峰問(wèn)題有較好的指導(dǎo)意義，具有良好的推廣價(jià)值和應(yīng)用前景。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)運(yùn)行與控制領(lǐng)域，尤其涉及一種負(fù)荷控制參與的地區(qū)電網(wǎng)調(diào)峰方案。

背景技術(shù)

近年來(lái)，我國(guó)的風(fēng)電、光伏產(chǎn)業(yè)得到了大力發(fā)展。截至2017年底，我國(guó)風(fēng)電累積裝機(jī)容量達(dá)164GW，光伏累積裝機(jī)容量達(dá)130GW。然而，我國(guó)能源資源與負(fù)荷在地理上呈逆向分布，風(fēng)光資源豐富的地區(qū)往往負(fù)荷水平較低，區(qū)域內(nèi)負(fù)荷難以消納大規(guī)模接入的新能源。同時(shí)，風(fēng)光發(fā)展增速過(guò)快，與電網(wǎng)發(fā)展不匹配，造成新能源跨區(qū)消納也存在種種問(wèn)題。此外，風(fēng)能和光能具有較強(qiáng)的不確定性，導(dǎo)致風(fēng)電和光伏發(fā)電出力也具有明顯的功率波動(dòng)性，需要傳統(tǒng)電源提供足夠容量響應(yīng)波動(dòng)。因此，高風(fēng)光滲透率地區(qū)電網(wǎng)普遍出現(xiàn)了較為嚴(yán)重的棄風(fēng)棄光現(xiàn)象，消納大規(guī)模新能源成為亟待解決的難題。

造成棄風(fēng)棄光的原因包括系統(tǒng)外送通道狹窄、調(diào)峰能力不足、備用不足等，因此，提高電力系統(tǒng)調(diào)峰水平是解決新能源消納問(wèn)題的重要思路之一。傳統(tǒng)的調(diào)峰手段包括火電調(diào)峰、抽水蓄能調(diào)峰等。但是，火電調(diào)峰可調(diào)范圍小，調(diào)節(jié)速度慢，難以響應(yīng)新能源快速變化；抽水蓄能調(diào)峰對(duì)環(huán)境要求較高，無(wú)法在全部地區(qū)推廣。在此背景下，利用高耗能負(fù)荷就地平抑風(fēng)光出力波動(dòng)，減小電力系統(tǒng)峰谷差，成為促進(jìn)新能源進(jìn)一步消納的新思路。

高耗能負(fù)荷容量大，自動(dòng)化水平高，且具有可中斷特性和可調(diào)節(jié)特性，因而具有可觀的潛在調(diào)峰容量。同時(shí)，高耗能負(fù)荷調(diào)節(jié)速度遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)機(jī)組，因此在較長(zhǎng)時(shí)間尺度的問(wèn)題中可以忽略爬坡約束。基于現(xiàn)階段的技術(shù)水平，有條件參與電網(wǎng)調(diào)峰運(yùn)行的高耗能工業(yè)負(fù)荷大致可分為電解槽類和電弧爐類兩種。其中，電解鋁屬于電解槽類，冶鋼屬于電弧爐類。

高耗能負(fù)荷參與調(diào)峰的基本原理是其有功功率可以圍繞額定值在一定的上下范圍內(nèi)波動(dòng)。因此，對(duì)參與調(diào)峰的高耗能負(fù)荷，其負(fù)荷功率可以等效為一個(gè)負(fù)荷和一臺(tái)發(fā)電機(jī)的疊加。負(fù)荷恒為額定值；發(fā)電機(jī)出力為負(fù)數(shù)時(shí)，等效負(fù)荷向上調(diào)節(jié)；發(fā)電機(jī)出力為正數(shù)時(shí)，等效負(fù)荷向下調(diào)節(jié)。

當(dāng)調(diào)度高耗能負(fù)荷參與調(diào)峰時(shí)，需要對(duì)負(fù)荷偏離額定工況的最大運(yùn)行時(shí)長(zhǎng)進(jìn)行限制。同時(shí)，兩次調(diào)度之間也應(yīng)留有一定的不受控時(shí)段。當(dāng)調(diào)度周期較長(zhǎng)時(shí)，根據(jù)負(fù)荷企業(yè)的意愿，可能還需就全周期內(nèi)的最大受控次數(shù)進(jìn)行約定。

綜上所述，負(fù)荷調(diào)節(jié)具有調(diào)節(jié)范圍小(特別是向上調(diào)節(jié)范圍小)、調(diào)節(jié)速度快、連續(xù)調(diào)節(jié)時(shí)間短的特點(diǎn)。因此，負(fù)荷調(diào)節(jié)適用于平抑新能源的短時(shí)波動(dòng)，特別是短時(shí)出力下降，以彌補(bǔ)火電調(diào)峰速度較慢的不足。

現(xiàn)有專利大多從高耗能負(fù)荷參與需求側(cè)響應(yīng)的角度，研究消納已知出力新能源的策略，但是很少涉及因無(wú)法全額消納大規(guī)模新能源導(dǎo)致的棄風(fēng)棄光成本，但是實(shí)際系統(tǒng)中在風(fēng)光大發(fā)負(fù)荷較小時(shí)棄風(fēng)棄光在所難免，因而這與電力系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行情況不一致。而同時(shí)更鮮有相關(guān)專利考慮聯(lián)絡(luò)線的功率波動(dòng)問(wèn)題，將聯(lián)絡(luò)線傳輸功率設(shè)為定值或?qū)⒀芯繉?duì)象視為滿足自給自足，這與電力系統(tǒng)的實(shí)際也不夠相符。還有部分專利僅將高耗能負(fù)荷作為可調(diào)對(duì)象，但沒(méi)有涉及其調(diào)節(jié)性能，沒(méi)有考慮到其主要服務(wù)于生產(chǎn)而不是電力調(diào)度的特點(diǎn)，因而缺乏必要的約束，這使專利內(nèi)容在實(shí)際生產(chǎn)中推廣難度較大。

基于上述背景，針對(duì)利用高耗能負(fù)荷參與調(diào)峰促進(jìn)高風(fēng)光滲透率地區(qū)新能源消納的問(wèn)題，本發(fā)明提出了一種基于負(fù)荷控制的高風(fēng)光滲透率地區(qū)優(yōu)化調(diào)峰方案，該調(diào)峰方案將負(fù)荷控制作為一種聯(lián)合調(diào)峰手段，結(jié)合考慮了棄風(fēng)棄光造成的懲罰成本以及聯(lián)絡(luò)線的不同允許波動(dòng)范圍；旨在增強(qiáng)地區(qū)電網(wǎng)對(duì)新能源的消納能力，在保證系統(tǒng)運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性的前提下減少棄風(fēng)棄光的發(fā)生。