全功率变频抽蓄与风电联合供电优化配置系统及方法技术方案

本发明专利技术提供一种全功率变频抽蓄与风电联合供电优化配置系统及方法，系统包括风电场、全功率变频抽水蓄能电站、备用柴油发电厂、控制系统和负荷系统；所述全功率变频抽水蓄能电站包括全功率变频抽蓄机组、上水库和下水库；其中，所述全功率变频抽蓄机组包括抽水蓄能电站发电机组和抽水蓄能电站抽水水泵。本发明专利技术通过对风电场、全功率变频抽水蓄能电站和备用柴油发电厂进行优化发电调控，以及对风电场、全功率变频抽水蓄能电站和备用柴油发电厂的最佳配置参数进行设置，能够有效提高风能利用率，同时有效保证电网供电质量，使风能资源得到最大化的开发利用。到最大化的开发利用。到最大化的开发利用。

【技术实现步骤摘要】
全功率变频抽蓄与风电联合供电优化配置系统及方法


[0001]本专利技术属于发电系统规划
，具体涉及一种全功率变频抽蓄与风电联合供电优化配置系统及方法。

技术介绍

[0002]风电发电系统的大规模发展给电力系统的调频、调峰带来了巨大的压力。风电与抽水蓄能联合运行的供电方式能够将过大比重的风电转换成高质量的电能间接地输入电网，或将电网负荷低谷时的多余风电转换成水能存蓄起来，减少风机弃荷，从而大大地提高了风能利用率和电网供电质量，使风能资源得到最大化的开发利用。
[0003]抽水蓄能与风电联合供电系统种类较多，而其运行模式各异，且存在多种条件限制，如何对抽水蓄能与风电进行优化配置，是该系统工程设计以及运行调度的关键技术问题。

技术实现思路

[0004]针对现有技术存在的缺陷，本专利技术提供一种全功率变频抽蓄与风电联合供电优化配置系统及方法，可有效解决上述问题。
[0005]本专利技术采用的技术方案如下：
[0006]本专利技术提供一种全功率变频抽蓄与风电联合供电优化配置系统，包括风电场、全功率变频抽水蓄能电站、备用柴油发电厂、控制系统和负荷系统；所述全功率变频抽水蓄能电站包括全功率变频抽蓄机组、上水库和下水库；其中，所述全功率变频抽蓄机组包括抽水蓄能电站发电机组和抽水蓄能电站抽水水泵；
[0007]所述风电场的第一供电线路通过限制元件连接到电网；所述风电场的第二供电线路连接到所述抽水蓄能电站抽水水泵的用电端；所述备用柴油发电厂通过第三供电线路连接到所述电网；所述抽水蓄能电站发电机组的发电端通过第四供电线路连接到所述电网；所述抽水蓄能电站发电机组安装于所述上水库和所述下水库之间；所述电网的输电端通过第五供电线路连接到所述负荷系统的用电端；所述电网的输电端通过第六供电线路连接到所述抽水蓄能电站抽水水泵；所述抽水蓄能电站抽水水泵用于将所述下水库内的水输送到所述上水库；
[0008]所述控制系统分别与所述风电场、所述全功率变频抽水蓄能电站、所述备用柴油发电厂和所述负荷系统连接。
[0009]优选的，所述第一供电线路安装第一控制开关(K1)；所述第二供电线路安装第二控制开关(K2)；所述第三供电线路安装第三控制开关(K3)；所述第四供电线路安装第四控制开关(K4)；所述第六供电线路安装第五控制开关(K5)。
[0010]本专利技术还提供一种全功率变频抽蓄与风电联合供电优化配置系统的方法，包括以下步骤：
[0011]步骤1，确定全功率变频抽蓄与风电联合供电优化配置系统的最佳配置参数，包
括：风电场的风机台数、上水库调节库容、全功率变频抽蓄机组装配容量和备用柴油发电厂装机容量；
[0012]步骤2，按步骤1确定的最佳配置参数安装全功率变频抽蓄与风电联合供电优化配置系统，在系统运行过程中，采用以下策略，进行全功率变频抽蓄与风电联合供电优化：
[0013]步骤2.1，对风电场进行调控，方法为：
[0014]步骤2.1.1，采集当前计算时步的风电场的总输出功率P
WP
和负荷系统的系统用电负荷D
LS
；
[0015]步骤2.1.2，采用下式，计算得到风电直接接入电网系统的最大允许功率P
max
：
[0016]P
max
＝α*D
LS
[0017]其中：
[0018]α为风电接入比重，为系统设定值；
[0019]步骤2.1.3，比较风电直接接入电网系统的最大允许功率P
max
和风电场的总输出功率P
WP
，如果P
WP
≤P
max
，则关闭第二控制开关(K2)，完全打开第一控制开关(K1)，使风电场的总输出功率P
WP
完全输送给电网系统；
[0020]如果P
WP
＞P
max
，则打开第一控制开关(K1)和第二控制开关(K2)，将风电场的总输出功率P
WP
中的最大允许功率P
max
部分功率输送给电网系统，将剩下的输出功率输送给抽水蓄能电站抽水水泵，作为抽水蓄能电站抽水水泵的电能来源之一；
[0021]步骤2.2，对全功率变频抽水蓄能电站进行调控，方法为：
[0022]步骤2.2.1，根据下式，得到当前计算时步的上水库蓄水容积V
e
：
[0023][0024]其中：
[0025]V
e0
为前一计算时步的上水库蓄水容积V
e0
；
[0026]D
PS
为当前计算时步的全功率变频抽蓄机组在水泵工况下的输入功率；
[0027]P
HP
为当前计算时步的全功率变频抽蓄机组在发电工况下的输出功率；
[0028]Δt为迭代计算的计算时步；
[0029]η
P
为当前计算时步的抽水蓄能电站抽水水泵的抽水综合效率；
[0030]η
T
为当前计算时步的抽水蓄能电站发电机组的发电综合效率；
[0031]γ
w
为水重度；
[0032]Z
u
为当前计算时步的上水库水位；
[0033]Z
d
为当前计算时步的下水库水位；
[0034]步骤2.2.2，设步骤1得到的上水库调节库容为[V
min
,V
max
]，其中，V
min
为上水库蓄水容积允许的最小值，V
max
为上水库蓄水容积允许的最大值；
[0035]比较当前计算时步的上水库蓄水容积V
e
和上水库调节库容[V
min
,V
max
]的关系：
[0036]如果V
e
＞V
max
，则对抽水蓄能电站抽水水泵进行控制，使其停止抽水；
[0037]如果V
e
＜V
min
，则对抽水蓄能电站发电机组进行控制，使其停止发电；
[0038]如果V
e
∈[V
min
,V
max
]，则使抽水蓄能电站抽水水泵进行正常抽水工况，使抽水蓄能电站发电机组进行正常发电工况；
[0039]步骤2.3，对备用柴油发电厂进行调控，方法为：
[0040]步骤2.3.1，采用下式，得到当前计算时步的备用柴油发电厂的输出功率P
DP
：
[0041]P
DP
＝D
LS
+D
PS
‑
P
WP
‑
P
HP
[0042]其中：
[0043]D
LS
为当前计算时步的系统用电负荷；
[0044]D
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种全功率变频抽蓄与风电联合供电优化配置系统，其特征在于，包括风电场、全功率变频抽水蓄能电站、备用柴油发电厂、控制系统和负荷系统；所述全功率变频抽水蓄能电站包括全功率变频抽蓄机组、上水库和下水库；其中，所述全功率变频抽蓄机组包括抽水蓄能电站发电机组和抽水蓄能电站抽水水泵；所述风电场的第一供电线路通过限制元件连接到电网；所述风电场的第二供电线路连接到所述抽水蓄能电站抽水水泵的用电端；所述备用柴油发电厂通过第三供电线路连接到所述电网；所述抽水蓄能电站发电机组的发电端通过第四供电线路连接到所述电网；所述抽水蓄能电站发电机组安装于所述上水库和所述下水库之间；所述电网的输电端通过第五供电线路连接到所述负荷系统的用电端；所述电网的输电端通过第六供电线路连接到所述抽水蓄能电站抽水水泵；所述抽水蓄能电站抽水水泵用于将所述下水库内的水输送到所述上水库；所述控制系统分别与所述风电场、所述全功率变频抽水蓄能电站、所述备用柴油发电厂和所述负荷系统连接。2.根据权利要求1所述的全功率变频抽蓄与风电联合供电优化配置系统，其特征在于，所述第一供电线路安装第一控制开关(K1)；所述第二供电线路安装第二控制开关(K2)；所述第三供电线路安装第三控制开关(K3)；所述第四供电线路安装第四控制开关(K4)；所述第六供电线路安装第五控制开关(K5)。3.一种权利要求1
‑
2任一项所述的全功率变频抽蓄与风电联合供电优化配置系统的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，确定全功率变频抽蓄与风电联合供电优化配置系统的最佳配置参数，包括：风电场的风机台数、上水库调节库容、全功率变频抽蓄机组装配容量和备用柴油发电厂装机容量；步骤2，按步骤1确定的最佳配置参数安装全功率变频抽蓄与风电联合供电优化配置系统，在系统运行过程中，采用以下策略，进行全功率变频抽蓄与风电联合供电优化：步骤2.1，对风电场进行调控，方法为：步骤2.1.1，采集当前计算时步的风电场的总输出功率P
WP
和负荷系统的系统用电负荷D
LS
；步骤2.1.2，采用下式，计算得到风电直接接入电网系统的最大允许功率P
max
：P
max
＝α*D
LS
其中：α为风电接入比重，为系统设定值；步骤2.1.3，比较风电直接接入电网系统的最大允许功率P
max
和风电场的总输出功率P
WP
，如果P
WP
≤P
max
，则关闭第二控制开关(K2)，完全打开第一控制开关(K1)，使风电场的总输出功率P
WP
完全输送给电网系统；如果P
WP
＞P
max
，则打开第一控制开关(K1)和第二控制开关(K2)，将风电场的总输出功率P
WP
中的最大允许功率P
max
部分功率输送给电网系统，将剩下的输出功率输送给抽水蓄能电站抽水水泵，作为抽水蓄能电站抽水水泵的电能来源之一；步骤2.2，对全功率变频抽水蓄能电站进行调控，方法为：步骤2.2.1，根据下式，得到当前计算时步的上水库蓄水容积V
e
：
其中：V
e0
为前一计算时步的上水库蓄水容积V
e0
；D
PS
为当前计算时步的全功率变频抽蓄机组在水泵工况下的输入功率；P
HP
为当前计算时步的全功率变频抽蓄机组在发电工况下的输出功率；Δt为迭代计算的计算时步；η
P
为当前计算时步的抽水蓄能电站抽水水泵的抽水综合效率；η
T
为当前计算时步的抽水蓄能电站发电机组的发电综合效率；γ
w
为水重度；Z
u
为当前计算时步的上水库水位；Z
d
为当前计算时步的下水库水位；步骤2.2.2，设步骤1得到的上水库调节库容为[V
min
,V
max
]，其中，V
min
为上水库蓄水容积允许的最小值，V
max
为上水库蓄水容积允许的最大值；比较当前计算时步的上水库蓄水容积V
e
和上水库调节库容[V
min
,V
max
]的关系：如果V
e
＞V
max
，则对抽水蓄能电站抽水水泵进行控制，使其停止抽水；如果V
e
＜V
min

【专利技术属性】
技术研发人员：叶宏，刘夫果，付建忠，王婷婷，康旭，孙平，杨梅，陈泽升，李剑锋，刘英军，苏小娟，李佳林，易忠有，刘舒然，李果，
申请(专利权)人：国网新源控股有限公司潘家口蓄能电厂中国电建集团北京勘测设计研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：