专利名称：可再生能源发电出力控制方法和系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及可再生能源，主要包括光伏发电、风力发电等，尤其涉及可再生能源发电出力控制方法和系统。
背景技术：
在能源危机和环境保护的双重压力下，利用以风、光为代表的可再生能源发电受到越来越多的关注。由于风速具有不可预期和随机波动等特性，使得风电机组输出有功功率随风速变化而波动，同样太阳能光伏输出功率随光照变化而波动。对于大型风电场和光伏发电站的选址主要受风力资源和光照资源分布的限制， 风、光资源较好的地区往往人口稀少，负荷量小，电网结构相对薄弱，发电机组输出有功功率的波动可能会对电网电能质量产生较大的影响，甚至造成电网的稳定性问题。大型风力发电机常常利用电力电子技术通过控制桨矩角，或发电机组配置电容器、飞轮等储能元件来抑制风电机组输出功率的波动。大型光伏发电站常常不具备自我抑制功率波动的能力。除了大型风电场和光伏发电站采用集中利用风力、光照发电以外，还有很大一部分分散的、容量较小的风力发电、光伏发电等可再生能源以分布式电源的形式在终端负荷附近接入大电网，就近完成发电和用电。分布式电源或直接并网接入大电网，或配合负荷、 储能等以微电网的形式接入大电网。这种可再生能源发电设备由于容量较小等因素常常不具备自我抑制功率波动的能力。随着大型风电场和光伏发电基地的建立，以及以小型风力发电机、小型光伏发电设备为代表的分布式电源的推广建设，可再生能源发电受天气影响出现出力的间歇性和波动性对大系统照成的影响等问题也凸显出来。
发明内容
鉴于以上，本发明提出可再生能源发电出力控制方法和系统。本发明提出发电出力控制方法，包括以下步骤采集各发电设备的发电功率，汇总所有发电设备功率，计算功率变化率；判断功率变化率是否大于最大允许变化率，如果是，执行功率变化率大于最大允许变化率控制流程，否则，执行功率变化率小于等于最大允许变化率控制流程。本发明提出发电出力控制系统，包括发电设备、补偿发电设备以及平滑输出控制服务器，其中平滑输出控制服务器采集各发电设备的发电功率，汇总所有发电设备功率，计算功率变化率；当功率变化率大于最大允许变化率时，执行功率变化率大于最大允许变化率控制流程，给补偿发电设备下发命令，否则，执行功率变化率小于等于最大允许变化率控制流程，给补偿发电设备下发命令。本发明利用多种能源发电互补技术，使不具有抑制功率波动的可再生能源发电综合出力平滑，实现风、光等可再生能源发电设备友好接入大电网的目标。
图1是本发明系统结构图；图2是本发明中控制方法主体流程图；图3是本发明中功率变化率大于最大变化率处理流程图；图4是本发明中功率变化率小于等于最大变化率处理流程图。
具体实施例方式在建设风力发电、光伏发电初期，需要根据发电容量、发电功率估计、发电功率波动估计，并根据发电建设性质(大型发电基地、分布式电源发电)、是否存在可利用的其他稳定发电资源、大电网接入时允许的输出波动率等因素，合理规划其他类型的发电设备或储能作为补偿发电设备，为平滑输出控制提供功率支撑。本发明利用多种能源发电互补技术，通过补偿发电设备抑制可再生能源发电设备功率的骤变，使综合发电功率平滑。下面将结合附图和实施例对本发明作进一步说明。本发明主要涉及(一)补偿发电设备类型与容量的确定；(二)补偿发电出力平滑控制算法。(一 )补偿发电设备类型与容量的确定对于大型风电场和光伏发电站，发电容量大并常常地处负荷量小的地区，发电机组功率需要远距离传输。在建设大型风电场和光伏发电站时，可以根据本地资源选择配套建设相当容量(其容量根据最大发电功率波动估计配置，如公式(1)所示)的水力发电、火力发电等出力稳定可控的发电设备作为补偿发电设备，如果资源受限也可配置大型储能站作为补偿发电设备。对分布式电源，其发电容量较小且发电就地消耗，因此可配置小容量的储能用于抑制发电波动，如果在冷热电联供系统中也可以通过调节微燃气轮机实现总体输出平滑。补偿发电设备容量计算公式如下所示
权利要求
1.发电出力控制方法，包括以下步骤采集各发电设备的发电功率，汇总所有发电设备功率，计算功率变化率；判断功率变化率是否大于最大允许变化率，如果是，执行功率变化率大于最大允许变化率控制流程，否则，执行功率变化率小于等于最大允许变化率控制流程。
2.根据权利要求1所述发电出力控制方法，执行功率变化率大于最大允许变化率控制流程，包括以下步骤功率变化率大于最大允许变化率时，查看上次是否启动控制，如果未进行控制，将功率变化率超标次数加1，当功率变化率超标次数连续N次大于设定超标值，执行功率变化率大于最大允许变化率控制流程，所述N为大于1的整数。
3.根据权利要求1或2所述发电出力控制方法，执行功率变化率小于等于最大允许变化率控制流程，包括以下步骤如果功率变化率小于等于最大允许变化率，且上次补偿功率不为零则将补偿功率缓慢降到设定功率值。
4.根据权利要求1或2所述发电出力控制方法，功率变化率大于最大允许变化率控制流程，包括以下步骤(11)计算本次补偿功率，设置已补偿功率；(12)生成补偿发电设备列表；(13)判断本次补偿功率是否等于已补偿功率，如果不等于，继续步骤(14)；(14)判断补偿发电设备列表中是否有设备参与补偿，如果有，选取列表中补偿发电设备，计算本补偿发电设备最大功率；(15)判断本补偿发电设备最大功率与已补偿功率之和是否小于本次补偿功率，如果是，执行步骤(16)，否则执行步骤(17)；(16)给本补偿发电设备下发命令，其中，已补偿功率=已补偿功率+本补偿发电设备最大功率，本补偿发电设备功率=本补偿发电设备最大功率，跳转到步骤(13)；(17)给本补偿发电设备下发命令，其中，本补偿发电设备功率=本次补偿功率-已补偿功率，已补偿功率=本次补偿功率。
5.根据权利要求3所述发电出力控制方法，功率变化率小于等于最大允许变化率控制流程，包括以下步骤(21)计算本次补偿功率，设置已补偿功率；(22)生成补偿发电设备列表；(23)判断本次补偿功率是否等于已补偿功率，如果不等于，继续步骤04)；(24)判断补偿发电设备列表中是否有设备参与补偿，如果有，选取列表中补偿发电设备；(25)判断本补偿发电设备功率与已补偿功率之和是否小于本次补偿功率，如果是，执行步骤(沈)，否则执行步骤(27)；(26)给本补偿发电设备下发命令，其中，已补偿功率=已补偿功率+本补偿发电设备功率，本补偿发电设备功率降到设定功率值，跳转到步骤03)；(27)给本补偿发电设备下发命令，其中，本补偿发电设备功率=本次补偿功率-已补偿功率，已补偿功率=本次补偿功率。
6.发电出力控制系统，包括发电设备、补偿发电设备以及平滑输出控制服务器，其中平滑输出控制服务器采集各发电设备的发电功率，汇总所有发电设备功率，计算功率变化率；当功率变化率大于最大允许变化率时，执行功率变化率大于最大允许变化率控制流程，给补偿发电设备下发命令，否则，执行功率变化率小于等于最大允许变化率控制流程，给补偿发电设备下发命令。
7.根据权利要求6所述发电出力控制系统，其中平滑输出控制服务器在功率变化率大于最大允许变化率时，对补偿发电设备列表中的设备逐一分配补偿功率，每个补偿发电设备的最大补偿功率等于最大发电功率减去当前发电功率，如果补偿发电设备的最大补偿功率大于当前总的剩余补偿功率，说明本设备有能力承担当前总的剩余补偿功率，无需列表中其他设备参与控制，否则还需要寻找下一个补偿设备对其进行补偿功率的分配，直到分配的补偿功率满足当前总的剩余补偿功率需求。
8.根据权利要求6所述发电出力控制系统，其中平滑输出控制服务器在功率变化率小于等于最大允许变化率时，对补偿发电设备列表中的设备逐一检查本补偿发电设备功率，本补偿发电设备当前补偿功率小于当前总的剩余补偿功率，将本补偿发电设备功率降到设定功率值，进行下一个循环查看补偿发电设备列表中的下一个设备是否可以减少补偿出力，直到补偿发电设备的当前补偿功率大于当前总的剩余补偿功率，该设备恢复的功率为总的剩余补偿功率减去列表中本设备前面设备的补偿功率的总和。
9.根据权利要求6或7或8所述发电出力控制系统，其中对于大型风电场和光伏发电站，根据本地资源选择配套建设相当容量的水力发电设备或火力发电设备，如果资源受限则配置大型储能站作为补偿发电设备；对分布式电源，配置小容量的储能作为补偿发电设备，在冷热电联供系统中通过微燃气轮机作为补偿发电设备。
10.根据权利要求7或8所述发电出力控制系统，其中当功率变化率大于最大允许变化率时，将所有具有可调出力能力的补偿发电设备形成列表，将不消耗燃料的补偿发电设备安排在列表的前面，将消耗燃料的补偿发电设备安排在列表的后面；当功率变化率小于等于最大允许变化率时，将补偿功率不为0的补偿发电设备形成列表，将消耗燃料的补偿发电设备安排在列表的前面，将不消耗燃料的补偿发电设备安排在列表的后面。
全文摘要
本发明提出可再生能源发电出力控制方法和系统。采集各发电设备的发电功率，汇总所有发电设备功率，计算功率变化率；判断功率变化率是否大于最大允许变化率，如果是，执行功率变化率大于最大允许变化率控制流程，否则，执行功率变化率小于等于最大允许变化率控制流程。本发明使不具有抑制功率波动的可再生能源发电综合出力平滑。
文档编号H02J4/00GK102332730SQ20111023512
公开日2012年1月25日 申请日期2011年8月17日 优先权日2011年8月17日
发明者周逢权, 李毅松, 毛建容, 王伟, 马红伟 申请人:国家电网公司, 许继电气股份有限公司