近海可再生能源综合发电系统功率波动的平滑方法
【专利摘要】本发明公开了近海可再生能源综合发电系统功率波动的平滑方法，属于可再生能源发电的【技术领域】。本发明在综合利用近海风能、波浪能、潮流能发电的前提下，不增加储能设备，利用近海可再生能源综合发电系统内部的潮流能发电装置平抑系统输出功率波动：将功率波动量引入潮流能发电机组输出功率参考值的计算过程中，根据潮流流速的规律特性，当潮流流速大于启动流速，潮流能发电机组在机侧控制器作用下减载运行，对波动功率进行补偿；当潮流流速小于启动流速，潮流能发电机组作为飞轮储能装置运行，补偿波动功率。本发明一方面能够减少建设成本，另一方面提高综合发电系统输出的电能质量，提高含近海可再生能源综合发电系统电网的运行性能。
【专利说明】近海可再生能源综合发电系统功率波动的平滑方法
【技术领域】
[0001]本发明公开了近海可再生能源综合发电系统功率波动的平滑方法，属于可再生能源发电的【技术领域】。
【背景技术】
[0002]海洋覆盖着地球的百分之七十的表面，蕴涵着无穷的能量，据估算其能量总和大大超过了目前全球能源的需求。由于深海通常远离大陆，在现有的技术条件下深海能源难以利用，因此可利用的海洋能主要分布在近海。近海能源是清洁的可再生能源，科学地开发和利用对缓解能源危机和环境污染问题，具有重要的意义。
[0003]近海可再生能源综合发电系统融合了近海风电、波浪能发电和潮流能发电，其内部的三种发电装置具有不同的输出特性:风电随机性较强；波浪能发电在一个周期内周期性变化，且具有一定的随机性；潮流能发电则相对平稳，并可精确预测。由于近海风电和波浪能发电输出功率随机性，近海可再生能源发电系统接入电网运行后，将对电能质量以及电网的平稳运行产生重要影响。对于可再生能源发电系统输出功率的快速波动，研究的热点是采用储能设备进行平滑。然而目前储能设备成本高昂，增加储能设备势必会导致整个建设成本大幅增加。
【发明内容】
[0004]本发明所要解决的技术问题是针对上述【背景技术】的不足，提供了近海可再生能源综合发电系统功率波动的平滑方法。
[0005]本发明为实现上述发明目的采用如下技术方案:
[0006]近海可再生能源综合发电系统功率波动的平滑方法，应用于包括风力发电机组、波浪能发电机组、潮流能发电机组的近海综合发电系统，包括如下步骤:
[0007]步骤1，实时测量风力发电机组输出功率以及波浪能发电机组输出功率；
[0008]步骤2，计算风力发电机组和波浪能发电机组的目标功率；
[0009]步骤3，由步骤I测得的风力发电机组、波浪能发电机组输出功率之和，与步骤2求得的目标功率得到功率波动量；
[0010]步骤4，将步骤3中所述功率波动量引入潮流能发电机组输出功率参考值的计算过程中，根据潮流流速的规律特性，潮流能发电机组在机侧控制器作用下补偿功率波动量。
[0011]所述近海可再生能源综合发电系统功率波动的平滑方法，步骤4中所述的潮流能发电机组机侧控制器的参考功率值利用如下方法确定:
[0012]在当前时刻潮流流速大于启动流速时，利用表达式Pref Udal=Ptjpttidal X (l-d0%) - Δ Pwave+wind确定当前时刻潮流能发电机组输出功率参考值Pm—tidal，潮流能发电机组机侧控制器控制发电机减载运行；
[0013]在当前时刻潮流流速小于启动流速时，功率波动量即为当前时刻潮流能发电机组输出功率参考值，潮流能发电机组作为飞轮储能装置运行，实现潮流能发电机在电动/发电两种状态的切换，从而补偿波动功率；
[0014]其中，Popt tidal为当前时刻潮流流速下潮流能发电机组输出功率，d0%为减载水平，Pwave+wind 为功率波动量。
[0015]本发明采用上述技术方案，具有以下有益效果:在综合利用近海风能、波浪能、潮流能发电的前提下，不增加储能设备，利用近海可再生能源综合发电系统内部的潮流能发电装置平抑系统输出功率波动。一方面能够减少建设成本，另一方面提高综合发电系统输出的电能质量，提高含近海可再生能源综合发电系统电网的运行性能。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]图1为近海可再生能源综合发电系统电气拓扑结构及控制策略示意图。
[0017]图2为潮流能机组功率-转速曲线。
[0018]图3为潮流能机组超速变桨距协调控制框图。
【具体实施方式】
[0019]下面结合附图对发明的技术方案进行详细说明:
[0020]近海可再生能源综合发电系统电气拓扑结构及控制策略如图1所示，近海风电、波浪能发电和潮流能发电均 采用直驱永磁发电机，分别通过三个基于IGBT的PWM变流器并联至综合发电系统内部直流母线，直流母线通过海底电缆连接至岸上的PWM逆变器，最后经升压变压器并入电网。系统的控制器由三个发电机侧控制器和电网侧控制器组成，均采用解耦控制策略。近海风电和波浪能发电机侧控制器的目标是实现风能和波浪能的最大功率跟踪；电网侧控制器的目标是维持直流母线电压以及电网电压的恒定；潮流能发电的机侧控制器实现功率平滑控制。风能和波浪能的最大功率跟踪控制以及电网侧控制器技术成熟，在此不再赘述。
[0021]本发明主要技术手段是通过潮流能机侧控制器维持综合发电系统输出功率的平稳，【具体实施方式】如下。
[0022]步骤I，通过电流互感器和电压互感器实时测量风力发电机组输出功率以及波浪能发电机组输出功率，Pwind(k)为k时刻风力发电机组输出功率，Pwave(k)为k时刻波浪能发电机组输出功率。
[0023]步骤2，计算风力发电机组和波浪能发电机组的目标功率:
[0024]
【权利要求】
1.近海可再生能源综合发电系统功率波动的平滑方法，应用于包括风力发电机组、波浪能发电机组、潮流能发电机组的近海综合发电系统，其特征在于，包括如下步骤:步骤1，实时测量风力发电机组输出功率以及波浪能发电机组输出功率；步骤2，计算风力发电机组和波浪能发电机组的目标功率；步骤3，由步骤I测得的风力发电机组、波浪能发电机组输出功率之和，与步骤2求得的目标功率得到功率波动量；步骤4，将步骤3中所述功率波动量引入潮流能发电机组输出功率参考值的计算过程中，根据潮流流速的规律特性，潮流能发电机组在机侧控制器作用下补偿功率波动量。
2.根据权利要求1所述的近海可再生能源综合发电系统功率波动的平滑方法，其特征在于，步骤4中所述的潮流能发电机组机侧控制器的参考功率值利用如下方法确定:在当前时刻潮流流速大于启动流速时，利用表达式Pntidal=Ptjpt-tidal X (l-d0%) - Δ Pwave+wind确定当前时刻潮流能发电机组输出功率参考值PMf—tidal，潮流能发电机组机侧控制器控制发电机减载运行；在当前时刻潮流流速小于启动流速时，功率波动量即为当前时刻潮流能发电机组输出功率参考值，潮流能发电机组作为飞轮储能装置运行，实现潮流能发电机在电动/发电两种状态的切换，从而补偿波动功率；其中，为当前时刻潮流流速下潮流能发电机组输出功率，屯％为减载水平，Pwave+wind为功率波动量。
【文档编号】H02J3/24GK103441517SQ201310342697
【公开日】2013年12月11日 申请日期:2013年8月8日 优先权日:2013年8月8日
【发明者】秦川, 鞠平, 吴峰, 闻丹银, 王荃荃 申请人:河海大学