一种结合水/风/光电与抽蓄调水的运行控制方法、记录媒体及系统与流程

本发明属于电力与水利工程，公开了一种结合水/风/光电与抽蓄调水的运行控制方法、记录媒体及系统。

背景技术：

1、水资源是生活和农业生产最基础的条件之一，但其在空间和时间上分布的不均，严重制约了水资源的有效利用和农业的稳定高效产出。为了对田地、果林进行灌溉，需要通过新建水利设施进行调水来满足用水需求。调水工程一般都涉及到抽水和放水两个过程，往往取水径流在年内分布不均，单独的取水工程在枯水期会受到来水量的限制，无法充分发挥调水工程的功效。另外，一般调水工程需要进行电力提水，该提水过程会消耗大量电力，成本昂贵，特别是在偏远山区，还需要新建长距离的输电线路。

2、随着风电、光伏发电成本的逐渐降低，在调水工程附近配套建设风电、光伏发电进行提水，可大幅降低提水成本。但是由于风电、光伏出力的波动性，风电场和光伏电站稳定性低，造成水泵无法稳定工作，且电动机启动电流一般为额定电流的3-7倍，在没有软启动设备时启动电流会更高。因此，单纯依靠风电、光伏发电作为电源，无法维持大容量的提水灌溉系统的稳定运行，故当前配套风电场和光伏电站提水项目都是小容量简单系统，如几十千瓦或小于1兆瓦的光伏提水工程，这远远无法满足提水需求。然而，若对传统的调水工程配置风电场和光伏电站，其构成的整个系统中风电场和光伏电站的配置以及该系统的运行控制也存在难题。因此，怎样构建一套包含调水工程、调蓄库、泵站、水电站以及风电、光伏发电的综合系统，通过一套智能管理系统对抽水、灌溉、发电和用电进行智能化管理，满足区域水资源及电能的稳定供给需求是本领域技术人员亟需解决的技术问题。

技术实现思路

1、针对上述问题，本发明提供一种结合水/风/光电与抽蓄调水的运行系统，包括：水利电力设施和水量电量智能管理系统；

2、所述水利电力设施包括水库、提水管道、抽水泵站、调蓄库、发电厂房、引水发电管道、入口处设置有灌溉控制器的灌溉水渠以及水电站、风电场、光伏电站和输电线路；所述水库通过提水管道与调蓄库相连接，所述提水管道上设置有抽水泵站；所述调蓄库通过引水发电管道与灌溉水渠连接，所述引水发电管道上设置有用于引水和发电的发电厂房；所述水电站与水库连接，利用水库的水力进行发电；所述水电站、风电场和光伏电站通过输电线路将电汇集到抽水泵站和发电厂房，水电站、风电场和光伏电站还通过外送输电线路与区域负荷中心及外部电网相接；所述调蓄库的水位既大于所述水库的水位，也大于所述灌溉水渠的水位；

3、所述水量电量智能管理系统通过光纤以及交换机通信网络与抽水泵站、发电厂房、水电站、风电场、光伏电站以及灌溉控制器相连接，进行状态数据采集与控制指令的下发，用于对系统的抽水、发电、灌溉和外送电量进行智能化管理。

4、优选的，所述抽水泵站包括水泵和抽水控制器，所述抽水控制器接收水量电量智能管理系统指令启停水泵，并将水泵运转信息回传水量电量智能管理系统。

5、优选的，所述发电厂房包括水轮机、发电机和发电控制器，所述发电控制器接收水量电量智能管理系统指令启闭水轮机进口阀门，并将发电机运转信息回传水量电量智能管理系统。

6、优选的，所述灌溉水渠包括并联在一起的多个渠道，每个渠道入口设有电动闸门，所述灌溉控制器控制电动闸门的启闭。

7、优选的，所述光伏电站的组件漂浮于调蓄库水面，或利用柔性支架布置于附近空地。

8、本发明另提供一种结合水/风/光电与抽蓄调水的运行控制方法，使用所述的一种结合水/风/光电与抽蓄调水的运行系统，其特征在于包括以下步骤：

9、对抽蓄调水/风/光电系统的风光资源进行调查，获取单位容量的风电场的年发电小时数tw和光伏电站的年发电小时数tpv；

10、获取抽蓄调水/风/光电系统供电区域的最大负荷pl和最大负荷利用小时数tl；

11、依据灌溉用水量vir，计算年抽水发电净用电量δept:

12、

13、其中，hp为抽水水头，单位为m，ηp为抽水效率，ht为发电水头，单位为m，ηt为发电效率，vir为灌溉用水量，单位为m3，ρw为水的密度，单位为kg/m3，g为重力加速度，δept为净用电量，单位为kwh；

14、风电场、光伏电站的配置容量满足下式：

15、cw·tw+cpv·tpw＞δept+pl·tl，

16、其中，cw为风电场的配置容量，cpv为光伏电站的配置容量。

17、通过水量电量智能管理系统实时获取抽蓄调水/风/光电系统供电区域的负荷功率、风电场及光伏电站的发电功率、调蓄库的剩余库容、灌溉水渠的剩余容量和灌溉需求水量；

18、计算风电场发电功率和光伏电站发电功率与供电区域的负荷功率的差值δp(t)：

19、δp(t)＝pw(t)+ppv(t)-pl(t)，

20、其中，pw(t)为风电场的发电功率，ppv(t)为光伏电站的发电功率，pl(t)为供电区域的负荷功率；

21、通过水量电量智能管理系统对抽蓄调水/风/光电系统进行运行控制：

22、若差值δp(t)＞0且调蓄库水位<最高水位，则抽水泵站工作，进行抽水储能；

23、若差值δp(t)＞0且调蓄库水位＝最高水位，则进行风光多发电量直接出售给电网；

24、若差值δp(t)＜0、调蓄库水位>最低水位且灌溉水渠的剩余容量＞0，则发电厂房工作，进行放水发电，补充负荷用电；

25、若差值δp(t)＜0、调蓄库水位>最低水位，但灌溉水渠的剩余容量＝0，则需从电网购电来满足负荷需求。

26、若差值δp(t)＜0、调蓄库水位<最低水位,则需从电网购电来满足负荷需求。

27、优选的，当抽蓄调水/风/光电系统风光出力波动较大，且调蓄库水位<最高水位和灌溉水渠10的剩余容量＞0时，通过水量电量智能管理系统同时控制抽水泵站抽水储能和发电厂房放水发电，平抑风光出力波动。

28、本发明的另一方案在于提供一种非暂态可读记录媒体，用以存储包含多个指令的一个或多个程序，当执行指令时，将致使处理电路执行上述的一种结合水/风/光电与抽蓄调水的运行控制方法。

29、本发明的又一方案在于提供一种数据处理系统，包括处理电路及与其电性耦接的存储器，所述存储器配置储存至少一程序，所述程序包含多个指令，所述处理电路运行所述程序，能执行上述一种结合水/风/光电与抽蓄调水的运行控制方法。

30、相对于现有技术，本发明产生以下有益效果：

31、将低成本的风电和光伏发电传统的抽蓄调水/风/光电系统进行结合，提供了一种经济可行的区域水资源和电能的稳定供给方案；通过对本发明的抽蓄调水/风/光电系统的整体分析和计算，得到了风电场和光伏电站的配置容量，通过灵活的运行方式在满足灌溉用水和负荷需求的同时，平抑风光出力波动。

32、本发明利用风电、光伏发电实现了稳定运行的大容量提水灌溉，该抽蓄调水/风/光电系统可以实现水量的提升、存储与灌溉，同时也可以实现储电和发电，调蓄库既能储水灌溉，也能为区域电网储能，通过水量电量智能管理系统对抽水、灌溉、发电和用电进行智能化管理，满足区域水资源及电能的稳定供给需求。