一种风光水储多能互补系统技术方案

本发明专利技术公开了一种风光水储多能互补系统，属于电网优化调度技术领域，包括风力发电站和光伏发电站，其特征在于：还包括变速水泵机组、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，所述风力发电站通过输电线与电动机连接，所述光伏发电站通过输电线与电动机连接，所述上水库通过输水线与变速水泵连接，所述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，所述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，所述发电机通过输电线与电网连接。本发明专利技术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，能够最小限度弃电，降低成本。降低成本。降低成本。

【技术实现步骤摘要】
一种风光水储多能互补系统


[0001]本专利技术涉及到电网优化调度
，尤其涉及一种风光水储多能互补系统。

技术介绍

[0002]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。
[0003]如何建立以风电、光伏和抽水蓄能电站组成的风光水储多能互补系统，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。
[0004]而现有抽水蓄能电站所应用的可逆式机组无法在系统内适用于大幅度功率变化的风力及光伏发电，急需一种变速水泵，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。
[0005]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；
[0006]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。
[0007]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，水泵电能来源不全是新能源，无法做到风电、光伏大规模外送，无法适应风、光快速发展，无法做到最小限度弃电，成本高。

技术实现思路

[0008]本专利技术为了克服上述现有技术的缺陷，提供一种风光水储多能互补系统，本专利技术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，能够最小限度弃电，降低成本。
[0009]本专利技术通过下述技术方案实现：
[0010]一种风光水储多能互补系统，包括风力发电站和光伏发电站，其特征在于：还包括变速水泵机组、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，所述风力发电站通过输电线与电动机连接，所述光伏发电站通过输电线与电动机连接，所述上水库通过输水线与变速水泵连接，所述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，所述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，所述发电机通过输电线与电网连接。
[0011]所述风力发电站和光伏发电站分别通过输电线与电网连接。
[0012]所述风力发电站、光伏发电站、变速水泵和水轮机的电力运行组合模型为式1；
[0013]P
w
(t)＝P1(n，t)+P2(m，t)|P3(r，t)+P4(k，t)
ꢀꢀꢀ
式1
[0014]其中，P
w
(t)为电网需求电量；P1(n，t)为风力总发电量；P2(m，t)为光伏发电量；P3(r，t)为变速水泵消耗电量；P4(k，t)为水轮机发电量。
[0015]所述风力发电站的风力总发电量通过式2计算；
[0016][0017]其中，P1(n，t)为风力总发电量；N为风机台数；P
n
(t)为随时间变化的单个风机发电量。
[0018]所述光伏发电站的光伏发电量通过式3计算；
[0019][0020]其中，P2(m，t)为光伏发电量；M为太阳板个数；P
m
(t)为随时间变化的单个太阳板发电量。
[0021]所述变速水泵消耗电量通过式4计算；
[0022][0023]其中，P3(r，t)为变速水泵消耗电量；R为变速水泵台数；P
r
(t)为随时间变化的单个变速水泵电量消耗。
[0024]所述水轮机发电量通过式5计算；
[0025][0026]其中，P4(k，t)为水轮机发电量；K为水轮机台数；P
k
(t)为随时间变化的单个水轮机发电量。
[0027]所述变速水泵包括压水室、叶轮、旋转轴、进水管、活动导叶和固定导叶，叶轮位于压水室内的中部，叶轮绕旋转轴对称，固定导叶和活动导叶均设置在压水室内，活动导叶分布于叶轮的外周，活动导叶绕旋转轴对称分布，活动导叶绕旋转轴作开度变化调节的旋转运动，固定导叶分布于活动导叶的外周，叶轮包括上盖板、下盖板和连接在上盖板与下盖板之间的叶片，叶片厚度截面呈偏心蝌蚪式分布，叶轮的进口与进水管的出口相连，叶轮的出口与活动导叶的进口相连。
[0028]所述叶片厚度截面呈偏心蝌蚪式分布具体是指叶片头部呈偏心圆弧曲线，厚度偏
差为5％
‑
30％，厚度呈渐变型。
[0029]本专利技术的有益效果主要表现在以下方面：
[0030]1、本专利技术，变速水泵机组包括变速水泵和电动机，风力发电站通过输电线与电动机连接，光伏发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，较现有技术而言，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，能够最小限度弃电，降低成本。
[0031]2、本专利技术，风力发电站与光伏发电站分别通过输电线与电网相连接，通过输电线与变速水泵机组中的电动机相连接，较现有技术，提出了一种新的风电、光伏吸收消纳的方式，形成一种新型电力系统，能够有效降低新能源弃电率，保护电网稳定性。
[0032]3、本专利技术，变速水泵机组通过输水线与上水库和下水库连接，水轮机组通过输水线与上水库和下水库连接，水轮机组中的发电机通过输电线与电网相连，提出了一种新型抽水和发电模式，利用变速水泵机组进行新能源电力吸收和消纳，将下水库的水抽到上水库，水轮机利用储存的水进行发电，将水放到下水库，实现新能源电能转化为水的势能再转化为电能输送到电网，减少新能源波动给电网带来的冲击问题，保证稳定的电力输送，还减少了水轮机长期偏负荷运行的情况。
[0033]4、本专利技术，采用变速水泵机组与水轮机组有机结合，较抽水蓄能机组，区别在于变速水泵和水轮机具有更加灵活的调节运行方式，变速水泵在各扬程下均具有更宽阔的功率调节范围，水轮机可以在效率最优区运行。
[0034]5、本专利技术，变速水泵在任意水库水位下功率调节范围可以达到0％
‑
100％，或者50％
‑
100％等额定功率调节范围，利用不同变速水泵台数和功率组合对新能源产生的电能进行充分的消纳和吸收。
[0035]6、本专利技术，变速水泵包括压水室、叶轮、旋转轴、进水管、活动导叶和固定导叶，叶轮位于压水室内的中部，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种风光水储多能互补系统，包括风力发电站(8)和光伏发电站(9)，其特征在于：还包括变速水泵(3)机组、上水库(1)、下水库(2)和水轮机(5)组，变速水泵(3)机组包括变速水泵(3)和电动机(4)，所述风力发电站(8)通过输电线与电动机(4)连接，所述光伏发电站(9)通过输电线与电动机(4)连接，所述上水库(1)通过输水线与变速水泵(3)连接，所述下水库(2)通过输水线与变速水泵(3)连接，水轮机(5)组包括水轮机(5)和发电机(6)，所述上水库(1)通过输水线与水轮机(5)连接，水轮机(5)通过输水线与下水库(2)连接，所述发电机(6)通过输电线与电网(7)连接。2.根据权利要求1所述的一种风光水储多能互补系统，其特征在于：所述风力发电站(8)和光伏发电站(9)分别通过输电线与电网(7)连接。3.根据权利要求1所述的一种风光水储多能互补系统，其特征在于：所述风力发电站(8)、光伏发电站(9)、变速水泵(3)和水轮机(5)的电力运行组合模型为式1；P
w
(t)＝P1(n，t)+P2(m，t)|P3(r，t)+P4(k，t)
ꢀꢀ
式1其中，P
w
(t)为电网需求电量；P1(n，t)为风力总发电量；P2(m，t)为光伏发电量；P3(r，t)为变速水泵消耗电量；P4(k，t)为水轮机发电量。4.根据权利要求3所述的一种风光水储多能互补系统，其特征在于：所述风力发电站(8)的风力总发电量通过式2计算；其中，P1(n，t)为风力总发电量；N为风机台数；P
n
(t)为随时间变化的单个风机发电量。5.根据权利要求3所述的一种风光水储多能互补系统，其特征在于：所述光伏发电站(9)的光伏发电量通过式3计算；其中，P2(m，t...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘德民，耿博，王智超，罗超，张艳东，
申请(专利权)人：东方电气集团东方电机有限公司，
类型：发明
国别省市：