基于多晶硅负荷的含高渗透率风电孤立电网频率控制方法技术

本发明专利技术属于电力系统运行与控制技术领域，尤其涉及基于多晶硅负荷的含高渗透率风电孤立电网频率控制方法，对多晶硅的生长过程进行分析，并建立了多晶硅负荷的电气模型，结合工业数据，对电压电流与多晶硅棒半径的关系进行拟合，建立多晶硅负荷功率特性模型；根据多晶硅负荷功率特性模型，得出多晶硅负荷功率控制数学模型；在考虑冷却水进水速率与硅棒温度这两个限制因素情况下，改变拼波电压与拼波时刻可以快速改变多晶硅负荷消耗功率，在考虑多晶硅负荷多样性的情况下，提出多晶硅负荷响应孤立电网功率波动的控制策略，以赤峰孤立电网为背景，在极端风功率波动的情况下，通过负荷响应功率波动维持孤立电网稳定，验证所提控制策略的正确性。

Frequency control method for high permeability wind power isolated power grid based on polysilicon load

The invention belongs to the field of operation and control technology of power system, especially relates to a high permeability wind frequency control method of electric load based on isolated power grid containing silicon were analyzed, the growth process of polysilicon, and established a model of polysilicon electrical load, combined with the industrial data, by fitting the relationship of voltage and current with the polysilicon rod radius, a load of polysilicon according to the characteristics of power load model; polysilicon power characteristics model, the mathematical model of polysilicon load power control; water rate and temperature of silicon rod of the two limiting factor under the consideration of the cooling water, change the spell wave voltage and spell wave moment you can quickly change the load power consumption in polysilicon, considering the diversity of polysilicon loads. The control strategy of isolated grid power fluctuation of polysilicon load response in Chifeng power grid, isolated Background, in the case of extreme wind power fluctuation, the stability of the isolated power grid is maintained through the load response power fluctuation, and the correctness of the proposed control strategy is verified.

【技术实现步骤摘要】
基于多晶硅负荷的含高渗透率风电孤立电网频率控制方法
本专利技术属于电力系统运行与控制
，尤其涉及基于多晶硅负荷的含高渗透率风电孤立电网频率控制方法。
技术介绍
多晶硅作为光伏新能源技术、电子科技以及信息产业原材料，其需求量越来越大，直接关系着能源领域与信息领域的发展，世界多国已经将其列为战略性材料，而“高耗能”问题一直制约着产业发展，提高多晶硅产能，降低生产成本是企业生存的必然选择。多晶硅制造业生产过程综合电耗为120-170kWh/kg，而还原电耗占比高达50％-60％，如果生产用电都从大系统购买，会大大增加其生产成本，企业效益微乎其微，甚至有些中小型企业已经停产倒闭。因此建立孤网模式，由风电等清洁能源为高耗能负荷供电，不仅能够减少弃风量，充分利用绿色能源，而且企业可以避免高额的容量费用，降低电力成本，显著提高高耗能企业的经济效益。对于风电大规模接入的电网，风功率的随机性与波动性始终是系统安全稳定运行的关键性问题，为实现含高耗能负荷的孤立电网安全消纳可再生能源，需求响应技术可从负荷侧利用负荷削减等方式实现功率平衡，即对多晶硅负荷加以调控响应电力系统功率波动，目前对还原炉的研究本文档来自技高网...

【技术保护点】
基于多晶硅负荷的含高渗透率风电孤立电网频率控制方法，其特征是，包括以下步骤：步骤1、获取多晶硅生产的电气量信息，包括单台还原炉的功率、电压、拼波时刻、生产周期、多晶硅棒半径、冷却水进水速度和多晶硅棒温度；步骤2、根据步骤1获取的多晶硅生产的电气量信息，通过分析多晶硅生长过程，建立稳定生产时间段内，多晶硅棒半径与生产时间的关系；步骤3、根据还原炉内能量关系，得出还原炉内电压电流与多晶硅棒半径的关系；步骤4、根据步骤1的电气量信息对步骤3所提出的电压电流与多晶硅棒半径的关系进行拟合，得到多晶硅负荷功率与多晶硅棒半径的关系，完成多晶硅负荷功率特性的建模；步骤5、建立多晶硅负荷功率控制数学模型；步骤6...

【技术特征摘要】
1.基于多晶硅负荷的含高渗透率风电孤立电网频率控制方法，其特征是，包括以下步骤：步骤1、获取多晶硅生产的电气量信息，包括单台还原炉的功率、电压、拼波时刻、生产周期、多晶硅棒半径、冷却水进水速度和多晶硅棒温度；步骤2、根据步骤1获取的多晶硅生产的电气量信息，通过分析多晶硅生长过程，建立稳定生产时间段内，多晶硅棒半径与生产时间的关系；步骤3、根据还原炉内能量关系，得出还原炉内电压电流与多晶硅棒半径的关系；步骤4、根据步骤1的电气量信息对步骤3所提出的电压电流与多晶硅棒半径的关系进行拟合，得到多晶硅负荷功率与多晶硅棒半径的关系，完成多晶硅负荷功率特性的建模；步骤5、建立多晶硅负荷功率控制数学模型；步骤6、提出多晶硅负荷平抑功率波动的控制策略。2.如权利要求1所述的基于多晶硅负荷的含高渗透率风电孤立电网频率控制方法，其特征是，步骤2所述稳定生产时间段内，多晶硅棒半径与生产时间的关系为：(1)式中：v1表示混合气体流动速率，S1表示进气孔总面积，ρg表示混合气体密度，ρ(Si)表示多晶硅密度，r表示多晶硅棒半径，μ表示多晶硅棒单位面积反应率，Mr表示物质分子量。3.如权利要求1所述的基于多晶硅负荷的含高渗透率风电孤立电网频率控制方法，其特征是，步骤3的实现包括：在还原炉内，交流电对多晶硅棒加热产生热量Qin，气相沉积反应气体加热热量Qout1，反应吸收热量Qout2，炉壁和底盘夹套散失热量Qout3，在实际生产中，Qout2与Qout3的能量关系为：则：取△t时间，式(3)可写为：其中：(4)、(5)、(6)式中，P表示交流电加热功率，K为多晶硅棒与混合气体的总传热系数，c为混合气体比热容，Tx为多晶硅棒表面温度；Tout为炉筒壁或底盘表面的等效温度，在正常工况下，可由(4)式解出；Tg为混合气体进气温度，Uval为单炉多晶硅棒的电压有效值，I为单炉多晶硅棒的电流有效值，R为单炉多晶硅棒的电阻，ρ为单炉多晶硅棒的平均电阻率；结合式(4)-(6)，得到：令则得出还原炉内电压电流与多晶硅棒半径的关系；I2＝A·r3+B·r2(9)4.如权利要求1所述的基于多晶硅负荷的含高渗透率风电孤立电网频率控制方法，其特征是，步骤4所述电压电流与多晶硅棒半径的关系进行拟合得到多晶硅负荷功率特性模型的表达式为：

【专利技术属性】
技术研发人员：徐箭，陈元峰，廖思阳，鲍益，孙元章，柯德平，黎雄，杨军，彭晓涛，
申请(专利权)人：武汉大学，国家电网公司，国网湖北省电力公司，
类型：发明
国别省市：湖北,42