[發明專利]基于工業園區礦熱爐和多晶硅協同配合的電網調頻方法

在審

• 申請號: 202110653337.2
• 申請日: 2021-06-11
• 公開（公告）號: CN113765120A
• 公開（公告）日: 2021-12-07
• 發明（設計）人: 張然;劉宗杰;宮飛翔;石立國;陳宋宋;何勝;張海靜;馮劍;孫騰;魏新杰;吳清普;胡明;徐玉婷;王瑞琪;張明強;廖思陽;徐箭;周翔宇;謝尊辰
• 申請（專利權）人: 中國電力科學研究院有限公司;國網河北省電力有限公司;國網山東省電力公司濟寧供電公司;國網山東省電力公司;國家電網有限公司
• 主分類號: H02J3/24
• 分類號: H02J3/24;H02J3/14;H02J3/46;H02J3/48
• 代理公司: 石家莊眾志華清知識產權事務所(特殊普通合伙) 13123
• 代理人: 陳躍心

本發明公開了基于工業園區礦熱爐和多晶硅協同配合的電網調頻方法，本發明解決了礦熱爐和多晶硅單獨參與電網需求側響應時調頻容量有限的問題，實現了礦熱爐和多晶硅協同配合平抑電網的功率波動，基于礦熱爐和多晶硅的實際生產邊界約束，確定礦熱爐和多晶硅基于某生產狀態下的調頻容量，以二者調頻容量為分配原則，確定在大擾動下需要各自調節的功率值，實現對電網功率波動的協同平抑，礦熱爐和多晶硅協同參與電網互動響應，大大增加負荷側可調容量，同時減輕發電機側輸出壓力。

技術領域

本發明涉及工業負荷需求側管理的技術領域，尤其是一種基于工業園區礦熱爐和多晶硅協同配合的電網調頻方法。

背景技術

隨著電網規模的擴大、高比例新能源的接入以及負荷日益加重，電網的調峰調頻以及頻率穩定問題越來越嚴峻。電解類與電弧類負荷等高耗能工業負荷具有耗電多、功率穩定的特點，有巨大的功率調控潛力，在短時內調節工業負荷的功率并不會對工業生產造成嚴重影響，因此大容量、高耗能的工業負荷可以參與電網調峰調頻，緩解電網的調控壓力。常規情況下礦熱爐和多晶硅各自都具有一定的需求側參與調頻的能力，但各自的調頻能力有限，對于電力系統的大擾動，可能主要還是依靠增加發電機出力或者儲能出力使系統穩定。

發明內容

本發明需要解決的技術問題是提供一種基于工業園區礦熱爐和多晶硅協同配合的電網調頻方法，解決了礦熱爐和多晶硅單獨參與電網需求側響應時調頻容量有限的問題，實現了礦熱爐和多晶硅協同配合平抑電網的功率波動，礦熱爐和多晶硅協同參與電網互動響應，大大增加負荷側可調容量，同時減輕發電機側輸出壓力。

為解決上述技術問題，本發明所采用的技術方案是：基于工業園區礦熱爐和多晶硅協同配合的電網調頻方法，包括如下步驟：

S1、確定工業負荷需要配合電網調節的電網有功功率缺額ΔP，電網有功功率缺額ΔP從電網調度處獲得；

S2、分析礦熱爐的生產約束邊界條件，所述礦熱爐的生產約束邊界條件包括電壓器變比、電弧的靜態電阻約束、電弧的靜態電抗約束和電弧功率因數，計算礦熱爐的有功功率可調容量；

S3、分析多晶硅的生產狀態參量邊界條件，所述多晶硅的生產狀態參量邊界條件包括硅棒表面溫度約束、多晶硅負荷單相電壓約束，計算多晶硅的有功功率可調容量；

S4、以礦熱爐和多晶硅調頻容量比為分配原則，計算在功率擾動下礦熱爐和多晶硅各自需要調節的有功功率；

S5、根據礦熱爐和多晶硅各自需要調節的有功功率實現礦熱爐和多晶硅各自有功功率的調節。

本發明技術方案的進一步改進在于：所述步驟S2中礦熱爐的有功功率可調容量計算的具體步驟如下：

①計算礦熱爐的有功功率：

其中，P_SAF為礦熱爐的有功功率，V_L為有載調壓變壓器低壓側電壓，R_line為網絡電阻，X_line為網絡電抗，R_arc為電弧的靜態電阻，X_arc為電弧的靜態電抗。

②計算電壓器變比的可調范圍：假定電弧的靜態阻抗R_arc不變，礦熱爐專用變壓器低壓側電壓滿足：

V_L＝V_AH/k_SAF， (2)

其中，V_AH為礦熱爐專用變壓器高壓側電壓，V_L為礦熱爐專用變壓器低壓側電壓，k_SAF為變壓器變比；

變壓器變比可選范圍為：