[發明專利]考慮架空線電熱耦合特性的風電場儲能調控方法及系統

在審

• 申請號: 202110228903.5
• 申請日: 2021-03-02
• 公開（公告）號: CN112803450A
• 公開（公告）日: 2021-05-14
• 發明（設計）人: 王勇;王巖;董曉明;許韜;馬顥;孫宏文
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: H02J3/28
• 分類號: H02J3/28
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 李圣梅

本公開提出了考慮架空線電熱耦合特性的風電場儲能調控方法及系統，包括：基于電熱耦合及溫度電阻的相關性建立架空線路的電熱耦合模型；基于該模型計算出線路達到最高允許溫度時所能夠傳輸的功率，記為風電場的最大出力；實時計算風電場的實際出力，風電場的實際出力大于風電場的最大出力時，將超出的風能進行存儲，小于該風電場的最大出力，將存儲的風能釋放并網。力求最大限度挖掘輸電元件的利用效率。

技術領域

本公開屬于風電技術領域，尤其涉及考慮架空線電熱耦合特性的風電場儲能調控方法及系統。

背景技術

本部分的陳述僅僅是提供了與本公開相關的背景技術信息，不必然構成在先技術。

隨著傳統化石能源的日漸枯竭，以風能、太陽能為代表的清潔能源得到了迅速的發展，技術不斷成熟，成本逐步下降。在我國，70％的負荷中心集中分布在中部和東部地區，而新能源基地主要集中分布在“三北地區”，其裝機容量占全國風電裝機的70％，由于清潔能源與用電負荷呈逆向分布的特點，采用“大規模開發、集中式并網”的風力發電和光伏發電基地成為新能源發展的重要形式。架空輸電線路，以其絕對的經濟優勢，承擔著將電能從新能源基地輸送至負荷中心的重要任務，架空線路的高效運行，對新能源消納乃至整個輸電系統的安全穩定都具有重要作用。因此，對架空線路的傳輸容量的挖掘及其相關調控策略的研究具有現實意義。

電力儲能技術是科學技術快速發展下的產物。目前，在能源互聯的背景下，電力儲能在扮演著日益重要的角色，儲能應用在系統調峰、調頻、調壓和事故備用等方面都發揮了積極作用，在新能源廣泛應用的今天，可再生能源也要搭配相應的儲能措施來實現資源的高效利用，風電場站投入儲能對于提高風力發電的消納能力和風電利用比例有著重要意義。目前，電力儲能技術在不同電壓等級配電網存在廣泛應用，因此電力儲能具有廣闊的發展前景。

發明人在研究中發現，由于自身物理特性的限制，架空線路的溫度往往不能超過對應的熱限值，一旦超過該熱限值，其自身的物理結構將會破壞，或者會導致弧垂過大產生安全問題，隨著發電廠側輸出功率的不斷增加，架空線路上流過的電流也不斷增大，進而產生的熱量會不斷增加，致使架空線路的溫度上升，同時受周圍環境參數變化的影響，架空線路與周圍環境的熱交換也影響著架空線路的溫度，當架空線路的溫度超過熱限值時，會對線路造成不可逆的損壞，進而產生一系列安全問題。

因為風電場的發電出力具有間歇性和隨機性的特點，并不能按照預先設定的各種限制去主動的控制風電場的出力。因此當在某一時刻風電充沛時，其并入電網的功率極有可能導致架空線路的溫度超過其安全運行允許的最高溫度，此時，往往會產生棄風，一般而言，往往計算架空線路的最大傳輸功率時不會考慮電熱耦合效應，這樣會造成資源的浪費。

發明內容

為克服上述現有技術的不足，本公開提供了考慮架空線電熱耦合特性的風電場儲能調控方法，提高風能的利用率。

為實現上述目的，本公開的一個或多個實施例提供了如下技術方案：

第一方面，公開了考慮架空線電熱耦合特性的風電場儲能調控方法，包括：

基于電熱耦合及溫度電阻的相關性建立架空線路的電熱耦合模型；

基于該模型計算出線路達到最高允許溫度時所能夠傳輸的功率，記為風電場的最大出力；

實時計算風電場的實際出力，風電場的實際出力大于風電場的最大出力時，將超出的風能進行存儲，小于該風電場的最大出力，將存儲的風能釋放并網。

進一步的技術方案，建立架空線路的電熱耦合模型之前，基于功率傳輸理論建立了架空輸電線路的電模型，以熱平衡方程式為基礎，建立架空線路的熱物理模型，然后基于電熱耦合理論，以溫度電阻的相關性為橋梁，建立架空線路的電熱耦合模型。