[發(fā)明專利]一種電鍋爐參與電力系統(tǒng)一次調(diào)頻的方法和裝置

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• 申請日: 2021-04-13
• 公開（公告）號: CN112994046A
• 公開（公告）日: 2021-06-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 羅毅;張寅;胡博;朱偉業(yè);葛維春;羅桓桓;李鳳強(qiáng);周桂平;呂旭明;趙苑竹
• 申請（專利權(quán)）人: 華中科技大學(xué);國網(wǎng)遼寧省電力有限公司
• 主分類號: H02J3/24
• 分類號: H02J3/24
• 代理公司: 華中科技大學(xué)專利中心 42201
• 代理人: 祝丹晴

本發(fā)明公開了一種電鍋爐參與電力系統(tǒng)一次調(diào)頻的方法和裝置，屬于電力系統(tǒng)和熱力系統(tǒng)運(yùn)行控制領(lǐng)域。包括以下步驟：S1.采樣電鍋爐供電端口頻率，并與上一個(gè)采樣周期的采樣頻率進(jìn)行比較，獲得當(dāng)前周期與上一個(gè)采樣周期的頻率差值；S2.根據(jù)頻率差值與整定值獲取需要調(diào)節(jié)的電鍋爐功率，并相應(yīng)地調(diào)節(jié)電鍋爐的輸入電流；其中，所述整定值為調(diào)節(jié)效應(yīng)系數(shù)，由電力系統(tǒng)統(tǒng)一整定。相比于現(xiàn)有方法，本發(fā)明使電鍋爐在滿足熱力系統(tǒng)約束條件下具有一次調(diào)頻特性。由于熱力系統(tǒng)的時(shí)滯性，在頻率波動較大時(shí)，短時(shí)間改變電鍋爐的電功率參與調(diào)頻，不會對熱力系統(tǒng)供熱產(chǎn)生較大影響。而且，本發(fā)明可使電鍋爐具有正、負(fù)和無差的調(diào)差特性，并且可以整定。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)和熱力系統(tǒng)運(yùn)行控制領(lǐng)域，更具體地，涉及一種電鍋爐參與電力系統(tǒng)一次調(diào)頻的方法和裝置。

背景技術(shù)

維持合理的電網(wǎng)頻率是電網(wǎng)運(yùn)行要求的重要保障。電網(wǎng)頻率取決于電力系統(tǒng)有功負(fù)荷的供求關(guān)系，當(dāng)有功負(fù)荷供求平衡關(guān)系被打破時(shí)，會引起頻率變化，嚴(yán)重時(shí)導(dǎo)致頻率波動過大，影響系統(tǒng)的安全運(yùn)行。電網(wǎng)發(fā)電出力一定情況下，電網(wǎng)負(fù)荷增加，會造成系統(tǒng)有功功率不足，結(jié)果導(dǎo)致發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速下降，電網(wǎng)頻率降低；相反，如果電網(wǎng)負(fù)荷減小，則會造成系統(tǒng)有功功率過剩，結(jié)果導(dǎo)致發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速上升，電網(wǎng)頻率增高。

目前我國東北、華北、西北(簡稱“三北地區(qū)”)風(fēng)電、太陽能光伏發(fā)電等可再生能源發(fā)電資源豐富，但能源消費(fèi)不足。特別是在供熱季小負(fù)荷條件下，由于CHP機(jī)組采用以熱定電方式運(yùn)行，CHP機(jī)組電出力大，同時(shí)受電網(wǎng)傳輸通道限制，可再生能源發(fā)電外送往往十分困難，從而導(dǎo)致了比較嚴(yán)重的棄風(fēng)棄光問題。為解決棄風(fēng)棄光問題，“三北地區(qū)”裝配了大量電鍋爐作為電負(fù)荷消納風(fēng)電，減少棄風(fēng)量。但是由于風(fēng)電、太陽能光伏發(fā)電等可再生能源發(fā)電的不確定性、波動性和間歇性，對電力系統(tǒng)頻率造成了很大的影響，給系統(tǒng)調(diào)頻帶來更大的壓力。

目前，電力系統(tǒng)頻率調(diào)節(jié)主要是由各類同步發(fā)電機(jī)組(例如三北地區(qū)普遍使用的CHP機(jī)組、純凝機(jī)組)承擔(dān)。同步發(fā)電機(jī)組的一次調(diào)頻特性可以整定，但電力負(fù)荷的一次調(diào)頻特性不能整定，電鍋爐僅僅作為功率型負(fù)荷使用，不具備一次調(diào)頻特性，不作為調(diào)節(jié)源使用。僅靠CHP機(jī)組等同步發(fā)電機(jī)組參與的一次調(diào)頻很大程度上無法滿足未來“三北地區(qū)”電力系統(tǒng)的調(diào)頻需求。

目前電鍋爐僅僅作為功率型負(fù)荷使用，不具備一次調(diào)頻能力。現(xiàn)在在現(xiàn)場裝設(shè)的風(fēng)電機(jī)組、太陽能光伏發(fā)電裝置大多數(shù)也不具備一次調(diào)頻能力。在可再生能源發(fā)電高滲透率條件下，僅靠CHP機(jī)組等同步發(fā)電機(jī)組參與的一次調(diào)頻很大程度上無法滿足未來“三北地區(qū)”電力系統(tǒng)的調(diào)頻需求。只有同時(shí)充分挖掘風(fēng)電機(jī)組、太陽能光伏發(fā)電裝置、電鍋爐等用電設(shè)備的一次調(diào)頻能力，才能很好地解決“三北地區(qū)”電力系統(tǒng)的調(diào)頻問題。

如果將在“三北地區(qū)”大量裝機(jī)的電鍋爐在滿足熱力平衡要求內(nèi)具有一定的頻率調(diào)節(jié)效應(yīng)，是保證電網(wǎng)頻率之必需。因此，使用帶電力電子裝置的可調(diào)流電鍋爐參與電力系統(tǒng)一次調(diào)頻，使電鍋爐具有可整定的一次調(diào)頻特性對電網(wǎng)頻率調(diào)節(jié)具有重大意義。

發(fā)明內(nèi)容

針對相關(guān)技術(shù)的缺陷，本發(fā)明的目的在于提供一種電鍋爐參與電力系統(tǒng)一次調(diào)頻的方法和裝置，旨在增加系統(tǒng)一次調(diào)頻容量，平衡可再生能源波動帶來的電力系統(tǒng)頻率波動，解決僅靠CHP機(jī)組等同步發(fā)電機(jī)組參與的一次調(diào)頻很大程度上無法滿足三北地區(qū)電力系統(tǒng)的調(diào)頻需求的問題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的一個(gè)方面提供了一種電鍋爐參與電力系統(tǒng)一次調(diào)頻的方法，包括以下步驟：

S1.采樣電鍋爐供電端口頻率，并與上一個(gè)采樣周期的采樣頻率進(jìn)行比較，獲得當(dāng)前周期與上一個(gè)采樣周期的頻率差值；

S2.根據(jù)頻率差值與整定值獲取需要調(diào)節(jié)的電鍋爐功率，并相應(yīng)地調(diào)節(jié)電鍋爐的輸入電流；

其中，所述整定值為調(diào)節(jié)效應(yīng)系數(shù)，由電力系統(tǒng)統(tǒng)一整定。

進(jìn)一步地，所述步驟S2中，根據(jù)公式