基于非并网多能源协同供电的电力控制方法
【专利摘要】本发明涉及一种基于非并网多能源协同供电的电力控制方法，该方法中可再生能源发电装置以非并网的形式为智能负载供电；所述智能负载是输入电流大幅度波动只影响产品产量而不影响产品质量并且在较宽的范围内保持电流效率不变的高耗能负载；当公用电网处于峰时段时，按照预设的最小电量给所述智能负载供电；当公用电网处于谷时段时，公用电网取消对智能负载电量按照预设的最小电量供电的限制。该方法能够适应可再生能源发电装置的波动对电网的冲击，并能够充分利用电网的峰谷电价差提高承担智能负载企业的经济效益，辅助电网进行深度调峰。
【专利说明】基于非并网多能源协同供电的电力控制方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种基于非并网多能源协同供电的电力控制方法，属于电力控制技术 领域。
【背景技术】
[0002] 改革开放以来，我国国民经济持续高速发展，经济总量不断跃上新台阶。伴随着 经济的高速发展，我国的电力需求也迅速增长。2012年我国全社会用电量达到了 49591亿 千瓦时，同比增长5. 5%。从1980年至2012年，我国全社会用电量增长16. 8倍，年均增长 9. 2%。
[0003] 在节能减排日益严峻的形势下，对各种可再生能源的开发利用受到各国重视。中 国目前是国际洁净能源的巨头，是世界上最大的太阳能、风力与环境科技公司的发源地。类 似的可再生能源还包括生物能、水能、地热能、氢能等等。
[0004] 下面仅以风能为例进行说明，其他形式的可再生能源与风能类似。风能作为一种 清洁、无污染的可再生能源，其开发和利用被认为是世界能源战略的重要组成部分。目前 世界上大规模风电场的应用方式主要以风电并网为主，风能的利用主要按照"风轮-发电 机-电网-用户（负载)"的路线来进行，其中电网是风电的负载和用户的电源。但是由于风 电的不稳定性和波动特性，大规模风电上网还存在着现阶段难以克服的技术障碍，风电对 电网贡献率难以超过10%已经成为一个世界性难题。同时，风电上网对风力机提出了满足 电网稳频、稳压和稳相的要求，由此大幅度增加了风力机制造成本和风电价格，使风电的大 规模应用受到限制。
[0005] 中国具有丰富的风能资源，我国可开发利用的风能储量远远超过化石能源(煤炭、 石油、天然气）之和，现已确定的陆地50米高风能可利用储量为23. 8亿千瓦。2011年底， 新增风电装机容量1763万千瓦，占全球总增量的40%，风电装机总量已达6270万千瓦，保持 全球领先地位。风力发电具有随机性、间接性，大规模风电接入导致电网等效负荷峰谷差变 大，对电网的稳定性带来冲击。随着风电产业的快速发展，以上特点使风电的消化利用成为 难题。风电并网的问题变得日益凸显。就目前来说，我国有相当一部分的风电没有实现并 网发电。
[0006] 并网已成为制约风电大规模发展的主要瓶颈，主要体现在以下几个方面 ： (1)风能的随机性和间歇性导致现有条件下难以大规模有效利用。
[0007] (2)风能资源丰富的地区以及风电场建设，主要分布在远离负荷中心的边远地 区，网架结构相对薄弱，大规模风电的接入导致电网不稳定。
[0008] (3)风电并网对风机必须满足电网稳频、稳压、稳相位等10多种技术参数要求， 使风机结构和控制系统不得不复杂化，由此增加了风机制造成本、风电价格和故障概率。
[0009] (4)由于风电的随机性，电网要求稳定安全运行，因此，风电场接入要满足相应的 技术规范。同时，为了做到电网合理调度，保证供电质量，要求提供风电场发电量短期预报 和考虑建设一定的配套措施。如电网必须要有大量相应的旋转备用电源等，从而导致总投 资增加。
[0010] (5)大容量风电的接入会影响电网的调度和运行方式、频率控制、电压调整、电能 质量，以及电网的故障水平和稳定性等。由于风力发电固有的间歇和波动性，电网的可靠性 可能降低，电网的运行成本增加。为了克服风电给电网带来的电能质量和可靠性等问题，还 会使电网公司增加必要的研究费用和设备投资。
[0011] 在没有水电或燃气发电等调峰的情况下，目前风电对电网贡献率难以超过1〇%，当 所占比例超过10%以后，对局部电网将产生明显冲击，严重时会引发大规模恶性事故。2012 年11月，中国国家电网公司共发生28次风电非正常脱网。这也促使研究者们研究风电与 电网内在耦合机理和运行规律，以期提高风电的利用率。
[0012] 为了充分利用风电，并对电网进行深度调峰，国外提出了 "智能发电"的概念。所 谓"智能发电"是指发电厂根据终端负荷的变化，自动调整发电量，主要实施途径是通过燃 气、水电等发电的调峰来满足负荷的变化。欧美国家的水资源和燃气资源比较丰富，发电机 组以水电和燃气为主，调峰比较容易，这有利于风电的规模化应用。2007年美国天然气发电 占39. 5%，燃油发电占5. 6%，美国快速调节电源占50%。2008年德国燃气、燃油和抽水蓄能 约占总装机容量的25%，其它可调电源占8%，德国快速可调电源约占25%。
[0013] 以西班牙为例，该国拥有十分丰富的风能资源，据西班牙风能协会（AEE)最新统 计，截至2009年底，该国风电装机容量达1826万千瓦，占总装机容量的18. 5%。并网风电场 已超过500个。2001?2009年，风电装机容量年均增长23. 4%，占装机总量的比重提高了 12. 4个百分点。
[0014] 2009年，西班牙风力发电量为358亿千瓦时，占全国总发电量的12. 5%，较2001年 提高了 9. 6个百分点。2001?2009年，风力发电量年均增长23. 2%。2009年12月8日3 时59分，瞬时风电出力达到全国电力负荷的53. 7% ;当日风力发电量高达2. 52亿千瓦时， 占当日全国电力消费量的44. 9% ;当月风电比例也高达22. 7%，首次超过核电（19. 5%)。
[0015] 西班牙的风力发电占总发电总量如此之高，很重要的原因是电力系统具备较好调 峰能力。为了适应风电装机规模和发电量不断提高的需要，西班牙近年来大力发展具有深 度调峰能力的燃气机组、油气混合燃料机组，积极推动抽水蓄能机组建设。截至2009年底， 具备良好调峰性能的装机达3497万千瓦，占总装机容量的35. 5%，有效提升了电力系统的 调峰能力。
[0016] 但是，我国的能源是以煤炭资源为主，其主要特点为"富煤、少油、缺气"，绝大部分 的电能来源于火力发电。我国风电发展较为集中的"三北"地区电源结构都是以火电为主， 调节能力不强。华北、东北火电比例占80%以上，且供热机组较多。截至2011年底，全国火 力发电装机容量总计76546万千瓦，约占总装机容量的72. 5%，全年新增火电装机容量5886 万千瓦，火电发电量38975亿千瓦时，占全国总发电量的82. 56%。我国丰富的煤炭资源禀赋 决定了我国将在较长时间段内保持以煤电为主的电源结构。
[0017] 相对于水电和燃气等机组来说，火电机组锅炉燃烧系统具有大滞后，大迟延特性， 不宜进行深度调峰。而且随着机组出力的下降，其煤耗也相应大幅度增加。如果火电机组 参与调峰，将会出现煤耗上升和发电机组效率下降、经济性严重下滑的情况。表1显示了某 超临界火电机组在不同的出力条件下，出力每下降100MW煤耗的上升值。当超临界火电机 组参与调峰出力下降50%时，度电煤耗增加44克，上升13. 6%，机组已进入亏损状态。
[0018] 表1超临界火电机组出力每下降l〇(MW煤耗的上升值
【权利要求】
1. 一种基于非并网多能源协同供电的电力控制方法，其特征在于：可再生能源发电装 置W非并网的形式为智能负载供电； 所述智能负载是输入电流大幅度波动只影响产品产量而不影响产品质量并且在较宽 的范围内保持电流效率不变的高耗能负载； 当公用电网处于峰时段时，按照预设的最小电量给所述智能负载供电； 当公用电网处于谷时段时，公用电网取消对智能负载电量按照预设的最小电量供电的 限制。
2. 根据权利要求1所述的基于非并网多能源协同供电的电力控制方法，其特征在于： 所述智能负载为电解铅装置、海水淡化装置、规模化制氨装置、盐化工装置、铁合金冶炼装 置和/或抽油装置。
3. 根据权利要求1所述的基于非并网多能源协同供电的电力控制方法，其特征在于： 所述可再生能源发电装置为风力发电装置、太阳能发电装置和/或潮钦发电装置。
4. 根据权利要求1所述的基于非并网多能源协同供电的电力控制方法，其特征在于： 所述可再生能源发电装置采用禪合控制技术为智能负载供电。
【文档编号】H02J3/12GK104348159SQ201310312707
【公开日】2015年2月11日 申请日期:2013年7月24日 优先权日:2013年7月24日
【发明者】顾为东 申请人:顾为东