一种风光储电能输送方法与流程

本发明涉及到电力输送，尤其涉及一种风光储电能输送方法。

背景技术：

1、随着用电量的急增，大规模的光伏、风电对电网会造成很大冲击，如何利用抽水蓄能泵站与光伏、风电组成多能互补系统，向电网送出稳定清洁的电力，是解决清洁能源能否大规模应用的制约性问题。

2、如何建立以风电、光伏和抽水蓄能电站组成的风光储多能互补系统，以风电和光伏发电作为变转速水泵的输入电源实现抽水至上水库，通过常规机组放水至下水库实现稳定向电网输出显得尤为重要。而现有抽水蓄能电站所应用的可逆式机组无法在微电网内使用快速变化的风力及光伏发电，急需一种水泵，以适应在微电网内使用快速变化的风力及光伏发电，从而完成光伏、风力发电大规模的稳定输送。

3、公开号为cn110829503a，公开日为2020年02月21日的中国专利文献公开了一种风光水火储的多能互补微电网联合优化调度方法，其特征在于，步骤如下：分别建立风力发电出力模型、太阳能发电出力模型、汽轮机发电出力模型、抽水蓄能水轮机发电出力模型和能量存储单元模型；

4、根据获取的风力发电、太阳能发电、汽轮机发电、抽水蓄能水轮机发电和能量存储数据，以风电、光伏发电出力以及储能量最大化为目标，引入发用电平衡约束和机组运行约束，构建静态博弈的合作竞争优化调度模型；计算合作竞争优化调度模型的静态博弈纳什均衡点，得到最优化的风光水火储的多能互补控制策略。

5、该专利文献公开的风光水火储的多能互补微电网联合优化调度方法，实现了多能互补微电网的联合优化调度。但是，其构建的抽水蓄能机组模型仅由风电供能，该构建方式无法有效体现抽水蓄能与系统中的主体作用，没有彻底实现系统内各参与者之间的能流互通及多能互补，不能实现灵活高效、稳定的电能输送。

技术实现思路

1、本发明为了克服上述现有技术的缺陷，提供一种风光储电能输送方法，本发明通过变工况运行模型，结合多层级变工况运行控制策略，能够抑制风光扰动对电力的影响，实现灵活高效且稳定的电能输送。

2、本发明通过下述技术方案实现：

3、一种风光储电能输送方法，其特征在于，包括以下步骤：

4、a、构建风光水储多能互补系统；

5、b、由水轮机、变频水泵、光伏电站、风电场和小负荷搭建形成风光储电网架构，风光水储多能互补系统的水轮机组作为并网点，将水轮机组与电网相连；

6、c、获取风光水储多能互补系统内风电场的风速、光伏电站的辐照和蓄水库的水头位置，计算风电机组输出功率和光伏预测最大发电功率，结合变频水泵的总输出功率，以风电光伏出力最大及并网电能稳定为优化目标，构建出变工况运行模型；

7、d、变工况运行时，引入预测气象数据，制定出基于功率预测的多层级变工况运行控制策略，完成电能输送。

8、所述步骤c中，风电机组输出功率通过式1计算；

9、

10、其中，为风电机组输出功率；pwt,n为风电机组额定输出功率，vt为实际风速，vin为切入风速，vn为额定风速，vout为切出风速。

11、所述步骤c中，光伏预测最大发电功率通过式2计算；

12、

13、其中，为光伏预测最大发电功率，λpv为光伏板的功率降频额影响因数，反映光伏板的自身损耗，ppv,cap为标准测试条件下光伏阵列的最大功率，为实际的光照强度，st,stc为标准测试条件下的光照强度。

14、所述步骤c中，水头位置通过式3计算；

15、

16、其中，ht为水头位置，z1为上游水面相对参考面的位能，p1为上游水面压强，ρ为水的密度，g为水的比重，v1为上游过水断面平均流速，z2为水轮机入口处相对参考面位能，p2为水轮机入口处压强，v2为水轮机入口处过水断面流速。

17、所述步骤c中，变频水泵的总输出功率通过式4计算；

18、

19、其中，nt为变频水泵的总输出功率，ρ为水的密度，g为水的比重，ht为水头位置，q为额定转速下的水泵流量，η为水电机组效率。

20、所述步骤c中，变工况运行模型包括稳定满发工况、稳定欠发工况和波动工况。

21、所述稳定满发工况时，将风光水储多能互补系统直接并网；稳定欠发工况时，将欠发时产生的少量电能用于小负荷供电，余电用于推动变频水泵进行抽水蓄能；波动工况时，将电能输送至泵站，进行抽水蓄能，水轮机根据蓄水库水位情况及电网调度需求，进行并网发电。

22、所述步骤d中，多层级变工况运行控制策略具体是指在预期辐照强度与风速均达到额定值以上时，运行控制选定为风电采用功率备用策略运行，光伏采用最大功率点跟踪运行，以最大效力进行电能输出；在预期辐照强度或风速未达到额定值以上时，运行控制选定为风电光伏采用最大功率点跟踪运行，以最大效力发电，根据水头位置，在高水头时进行满功率运行，在低水头时以高功率运行；在预期辐照强度与风速均未达到额定值以上时，运行控制选定为风电光伏采用最大功率点跟踪运行，以最大效力发电，根据水头位置，在高水头时，水轮机半功率运行，在低水头时，水轮机停止运行。

23、所述步骤a中，风光水储多能互补系统包括风电场、光伏电站、变速水泵机组、上水库、下水库和水轮机组，变速水泵机组包括变速水泵和电动机，风电场通过输电线与电动机连接，光伏电站通过输电线与电动机连接，上水库通过输水线与变速水泵连接，下水库通过输水线与变速水泵连接，水轮机组包括水轮机和发电机，上水库通过输水线与水轮机连接，水轮机通过输水线与下水库连接，发电机通过输电线与电网连接，风电场和光伏电站分别通过输电线与电网连接。

24、本发明的有益效果主要表现在以下方面：

25、1、本发明，a、构建风光水储多能互补系统；b、由水轮机、变频水泵、光伏电站、风电场和小负荷搭建形成风光储电网架构，风光水储多能互补系统的水轮机组作为并网点，将水轮机组与电网相连；c、获取风光水储多能互补系统内风电场的风速、光伏电站的辐照和蓄水库的水头位置，计算风电机组输出功率和光伏预测最大发电功率，结合变频水泵的总输出功率，以风电光伏出力最大及并网电能稳定为优化目标，构建出变工况运行模型；d、变工况运行时，引入预测气象数据，制定出基于功率预测的多层级变工况运行控制策略，完成电能输送。较现有技术而言，通过变工况运行模型，结合多层级变工况运行控制策略，能够抑制风光扰动对电力的影响，实现灵活高效且稳定的电能输送。

26、2、本发明，通过变频水泵、蓄水库及水轮机对不稳工况下的风光所产电能进行转化，从而抑制了风光扰动对电力的影响，有效保障电能的稳定输送。

27、3、本发明，提出了一种风光出力工况分类依据，并制定变工况运行方式，在风光资源充沛时直接并网，实现最大化经济效益，风光资源存在较大波动时通过变频水泵、蓄水库及水轮机进行隔离净化，从而能够提高系统并网输送电能的质量。

28、4、本发明，考虑风光资源的长期波动，引入预测气象数据，制定出基于功率预测的多层级变工况运行控制策略，对风电光伏运行行为进行预期规划，从而能够实现电能输送的灵活性，提高输电效率。

29、5、本发明，步骤a中，风光水储多能互补系统包括风电场、光伏电站、变速水泵机组、上水库、下水库和水轮机组，变速水泵机组包括变速水泵和电动机，风电场通过输电线与电动机连接，光伏电站通过输电线与电动机连接，上水库通过输水线与变速水泵连接，下水库通过输水线与变速水泵连接，水轮机组包括水轮机和发电机，上水库通过输水线与水轮机连接，水轮机通过输水线与下水库连接，发电机通过输电线与电网连接，风电场和光伏电站分别通过输电线与电网连接，能够不断调整受力来匹配风力、光伏和水头不断变化的出力，实现光伏和风力发电大规模的稳定输送。