一种对包含了多类型发电机组的电网的调度控制装置制造方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种对包含了多类型发电机组的电网的调度控制装置，其特征在于：风电机组、水电机组、生物质发电机组和核电机组与基础负荷控制模块相连，同时热电机组和纯凝汽式火电机组也与基础负荷控制模块进行连接，基础负荷控制模块与中间负荷控制模块连接；热电机组和纯凝汽式火电机组连接中间负荷控制模块，燃气机组和调峰水电机组与尖峰负荷控制模块连接，通过尖峰负荷控制模块控制具有快速启停特性的机组；抽水蓄能发电机组同时与中间负荷控制模块和尖峰负荷控制模块连接；提出的调度控制装置将优化电网电源布局和电网构架，优化电网线路容量分配，实现电网安全稳定运行，同时以最大限度提高清洁能源发电设备的利用率为出发点，降低化石燃料的消耗，提高电网运行经济性。
【专利说明】—种对包含了多类型发电机组的电网的调度控制装置
【技术领域】
[0001 ] 本实用新型涉及一种对包含了多类型发电机组的电网的调度控制装置，是对包含火力、水力和风力等各类型发电机组参与供电的电网调度控制及相关机组调峰的【技术领域】。
【背景技术】
[0002]中国作为世界上最大的发展中国家，在经济高速发展的同时也消耗着大量的能源。我国的一次能源生产总量从2000年的13.5亿吨标准煤增长至2010年的29.69亿吨标准煤，增幅高达119.26%，年一次能源消耗量也由2000年的14.55亿吨标准煤增长至2010年的32.49亿吨标准煤，总量翻了一倍，增加了 123.29%。
[0003]我国的资源储量存在“多煤少气贫油”的特点，这也造就了长期以来煤炭占主导地位的能源结构，2010年我国的煤炭产量达到32.4亿吨，是1980年的5.2倍，成为世界第一大煤炭生产国，约占世界煤炭总产量的50%。电能作为优质能源，在当前的社会生产中扮演着极其重要的角色，在电力生产方面，我国一直以来都以火电为主，火电装机容量已由1980年的69.2%增长至2010年的73.4%，所占比例有所提高，其中2010年燃煤机组占火电机组容量的97.4%。同期，随着三峡、溪洛渡等各大型水电站的相继投产，水电装机容量也得到了大幅提升，与此同时，核电和风电的容量比例也在稳步提高中。
[0004]在保障电力正常供应的同时，热电联产机组因其具有较高的热效率而得到了广泛推广，热电联产是热能和电能联合生产的一种高效能源利用方式，机组热效率要比纯凝汽式发电机组高出20多个百分点。尤其是在中国的北方地区，大批容量为220MW和350MW的大型热电联产机组相继投入商业运行，这对于提高能源利用率和降低环境污染有着很重要的意义。
[0005]不同类型的发电方式都具有各自独特的优势，其中水电和风电是充分利用可再生资源，而核电具有能力密度大等优势，同时还都属于清洁能源，利用这些能源进行电力生产的过程中还不会产生粉尘、固体废弃物和其他各类气体污染物。相对而言，燃煤发电是一种高污染和高成本的，同时还受限于我国的能源资源储量，但具有发电稳定性高和建设周期短等优点。
[0006]目前电网为了适应电负荷的变化情况，不得不频繁调整机组的发电出力负荷，同时还安排大量的火电机组长期处于热备用状态以满足电网系统的调峰要求，甚至为了保证核电等机组的绝对运行安全而迫使大量的火电机组的出力严重偏离最佳工况点。
[0007]对于北方高寒地区的电网中包含大量带采暖热负荷和工业热负荷的热电联产机组、大型火力凝汽式发电机组、风力发电机组和水电等多种类发电机组的区域性电网来说，不同种类电源的合理匹配组合不仅能够优化电网电源布局和电网构架，优化电网线路容量分配，实现电网安全稳定经济运行，同时可以最大限度发挥热电联产机组效益，提高热网运行安全稳定性和可靠性，保证供热质量。
[0008]在中国北方现有的发电系统含有包括热电联产机组、纯凝汽式火电机组、风电机组和水电机组在内的多类型发电机组，没有充分利用各自的机组优势来保障发电系统和电网系统的稳定运行，同时也没有实现发电系统的优化运行来达到较高的整体发电效率。
【发明内容】
[0009]本实用新型的目的在于提供一种对包含了多类型发电机组的电网的调度控制装置，其根据各类型发电方式的自身特点加以科学调度并承担不同等级的发电出力，以提高发电系统的和电网系统的安全和可靠性，同时降低不必要的启停机和机组负荷调整等操作；保证了发电系统和电网系统的安全可靠运行和经济调度，同时最大限度发挥出热电联产机组的效益，也最大限度提高清洁能源发电设备的利用率。
[0010]为达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的:一种对包含了多类型发电机组的电网的调度控制装置，由基础负荷控制模块、中间负荷控制模块和尖峰负荷控制模块三部分组成；其特征在于:风电机组、水电机组、生物质发电机组和核电机组与基础负荷控制模块相连，同时热电机组和纯凝汽式火电机组也与基础负荷控制模块进行连接，基础负荷控制模块与中间负荷控制模块连接；其中基础负荷控制模块分别控制热电联产机组的最低发电负荷和纯凝汽式机组的50%容量补充电网的基础负荷部分；热电机组和纯凝汽式火电机组连接中间负荷控制模块，调度热电机组自身的负荷调整裕度和纯凝汽式火电机组剩余的50%容量提供电网的中间负荷，燃气机组和调峰水电机组与尖峰负荷控制模块连接，通过尖峰负荷控制模块控制具有快速启停特性的机组；抽水蓄能发电机组同时与中间负荷控制模块和尖峰负荷控制模块连接。
[0011]本实用新型的积极效果在于其充分利用热电联产机组参与电网深度调峰能力来对冬季北方地区的电网进行负荷调度，从而保证供暖和供电性能的双稳定；利用不同发电方式的自身特性进行科学调度，从而构建一个多元化的发电系统，以充分利用可再生清洁能源为出发点，在保证满足供电要求的同时，也实现经济效益和环境效益的最大化；充分利用多类型发电方式之间的互补，规避了单一能源供给方式所带来的风险，保证了在各种自然条件和不同外部环境下的电能正常供应；充分调度和利用廉价清洁的风能、水能和核能承担基础电网负荷部分的供应，同时利用大型凝汽式火电机组和热电联产机组加以补充，强有力地保证了电网供应的稳定性；借助抽水蓄能机组来完成电网负荷“削峰填谷”的任务，同时还利用能够快速启停的燃气调峰机组和水电调峰机组来填补电网尖峰负荷的空缺，从而保证带基础负荷的大型发电机组的持续高效稳定运行。
【专利附图】
【附图说明】
[0012]图1为本实用新型的结构框图。
[0013]图2是本实用新型实施例所对应的不同发电机组在电网日负荷变化中的负荷等级安排和调度方式示意图。
[0014]图2中，1为风电机组对应容量，2为水电机组对应容量，3为生物质发电机组对应容量，4为核电机组对应容量。5是热电联产机组的最低发电负荷容量，6是纯凝汽式机组的50%容量。9为抽水蓄能机组对应容量，10为燃气调峰机组对应容量，11为调峰水电机组对
应容量。【具体实施方式】
[0015]下面结合附图对本实用新型的做进一步的描述:如图1所示，一种对包含了多类型发电机组的电网的调度控制装置，由基础负荷控制模块、中间负荷控制模块和尖峰负荷控制模块三部分组成；其特征在于:风电机组、水电机组、生物质发电机组和核电机组与基础负荷控制模块相连，同时热电机组和纯凝汽式火电机组也与基础负荷控制模块进行连接，基础负荷控制模块与中间负荷控制模块连接；其中基础负荷控制模块分别控制热电联产机组的最低发电负荷和纯凝汽式机组的50%容量补充电网的基础负荷部分；热电机组和纯凝汽式火电机组连接中间负荷控制模块，调度热电机组自身的负荷调整裕度和纯凝汽式火电机组剩余的50%容量提供电网的中间负荷，燃气机组和调峰水电机组与尖峰负荷控制模块连接，通过尖峰负荷控制模块控制具有快速启停特性的机组；抽水蓄能发电机组同时与中间负荷控制模块和尖峰负荷控制模块连接。
[0016]根据电网负荷变化情况，可将电网负荷分为基础负荷(B)、中间负荷(M)和尖峰负荷(P)这三类，同时因夜间用电量剧减，电网将在此时形成负荷波谷。通过基础负荷控制模块控制这些可再生能源参与电网基础负荷的发电任务，基础负荷控制模块也将与中间负荷控制模块连接以便进行实时的动态负荷调整；通过尖峰负荷控制模块控制具有快速启停特性的机组来保证电网的供应能力；充分发挥抽水蓄能发电机组的抽水及发电双重功能来填补夜间等电网出现的“波谷”和提供电网的尖峰负荷。
[0017]如图2所示，将依据上述要求将控制风电机组1、水电机组2、生物质发电机组3和核电机组4等这类高效、廉价且对负荷响应速度较慢的发电机组来为基础发电负荷(B)供给电量。相对而言，风电机组1因不具备调相能力而对电网冲击较大，核电机组4为保证机组的绝对安全不应频繁调整发电出力，同时上述四类发电机组很难满足电网的容量要求，且在冬季还需利用热电联产机组提供采暖和工业抽汽，故还需安排热电联产机组的最低发电负荷5和纯凝汽式机组的50%容量6为电网的基础负荷(B)部分补充缺额，同时也利用这两类性能稳定的发电机组来防止其他类型发电方式对电网产生的冲击，以提高电网的安全性。
[0018]对于电网日负荷变化中的中间负荷(M)是一个负荷相对比较稳定的部分，因此安排剩余的50%纯凝汽式机组容量7和热电机组自身的负荷调整裕度8承担此部分的发电任务。此部分的电网负荷变化量较小，且是有规律的，因此可以有计划性地调度这两类机组的发电出力，同时可以安排部分机组热备用，以保证在特殊时刻能“顶上去”，也能“降下来”。
[0019]在晚间，电网的负荷率急剧下降，电网将出现波谷(V)，需降低发电机组的出力或直接关停机组，对此可启动抽水蓄能发电机组9的抽水功能，通过消耗电能来抬高电网的整体负荷率。通过该类机组的在电网波谷期的“填谷”作用可以避免频繁调整发电机组出力或启停发电机组，这可减少此类操作造成的发电效率降低和经济损失，尤其能减少火电机组在低负荷和机组启动过程中投油消耗，同时也降低了调整发电出力对电网安全所产生的不利影响。
[0020]对于电网中所出现的尖峰负荷(P)，需使用启停速度快、对电网负荷响应性能好的发电机组。此时利用抽水蓄能发电机组9在夜间获取的水势能借助水轮机来发电，以实现该机组在尖峰负荷的“削峰”作用，同时也安排具有调峰功能的燃气发电机组10和水电机组11满足电网尖峰负荷的用电要求。[0021]在冬季，将通过调度控制装置充分利用热电联产机组的负荷调整和参与电网调峰性能。因需保证中国北方高寒地区在冬季时的采暖要求，将启用大量的热电机组，此时将充分发挥热电机组参与电网深度调峰的功能，同时还可利用挖掘出的调峰裕度安排更多的风电等清洁能源入网，以提高整体的发电效率并降低一次能源消耗。
【权利要求】
1.一种对包含了多类型发电机组的电网的调度控制装置，由基础负荷控制模块、中间负荷控制模块和尖峰负荷控制模块三部分组成；其特征在于:风电机组、水电机组、生物质发电机组和核电机组与基础负荷控制模块相连，同时热电机组和纯凝汽式火电机组也与基础负荷控制模块进行连接，基础负荷控制模块与中间负荷控制模块连接；其中基础负荷控制模块分别控制热电联产机组的最低发电负荷和纯凝汽式机组的50%容量补充电网的基础负荷部分；热电机组和纯凝汽式火电机组连接中间负荷控制模块，调度热电机组自身的负荷调整裕度和纯凝汽式火电机组剩余的50%容量提供电网的中间负荷，燃气机组和调峰水电机组与尖峰负荷控制模块连接，通过尖峰负荷控制模块控制具有快速启停特性的机组；抽水蓄能发电机组同时与中间负荷控制模块和尖峰负荷控制模块连接。
【文档编号】H02J3/38GK203504200SQ201320631833
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2013年10月14日 优先权日:2013年10月14日
【发明者】田春光, 吕项羽, 毕庆生, 董添, 李德鑫, 韩晓娟 申请人:吉林省电力科学研究院有限公司, 国网吉林省电力有限公司电力科学研究院, 长春工程学院