[发明专利]基于风力发电与火力发电的电网调频控制系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于风力发电与火力发电协调控制的电网调频控制系统及方法。

背景技术

目前，电网的构成越来越复杂，电网调频调峰压力也越来越大，风电装机容量占到总装机容量的10％以上。由于风电动力自身的随机性较大，造成风电负荷波动较大，进而引起电网频率的波动，在沿海等风电发展集中地区表现尤为明显。

由于风电自身技术特性，参与电网调频的能力较差，电网又缺少具有灵活调频能力的水电及燃气发电机组，因而电网的调频任务主要依靠火力发电机组承担。如何更好的保证电网频率稳定，尤其是风电发展较快地区，是电网安全稳定运行的一个重要技术难题。

发明内容

为解决现有技术存在的不足，本发明公开了一种基于风力风电和火力发电协调控制的电网调频控制装置及方法，可以提高风电发展较快地区电网的快速调频能力，提升电网稳定运行能力。

为实现上述目的，本发明的具体方案如下：

基于风力发电与火力发电的电网调频控制系统，包括风力发电出力测量装置，风力发电出力测量装置将风力发电机组的发电出力数据传送至电网监控单元，电网监控单元还与输电网相连，电网监控单元通过RTU远动装置将负荷指令和调频任务级别信号下发至火力发电机组控制系统，火力发电机组控制系统将控制信息传送至火力发电机组热力设备，发电机组热力设备与发电机相连，发电机将将机械动力转换为电能输送至输电网。

基于风力发电与火力发电的电网调频控制系统的方法，包括以下步骤：

步骤一：风力发电机组运行，风力发电出力测量装置测量风力发电机组的发电出力数据并传送至电网监控单元；

步骤二：电网监控单元根据风电出力、火电出力、电网潮流等电网运行参数，确定重点调频区域内火力发电机组需承担的调频任务级别，电网监控单元同时优化调度重点区域调频火力发电机组负荷指令至设定的负荷区间，并通过RTU远动装置将负荷指令和调频任务级别信号下发至火力发电机组控制系统；

步骤三：火力发电机组控制系统将控制信息传送至火力发电机组热力设备，发电机组热力设备与发电机相连，发电机接受电网监控单元指令后，自动调整机组实际出力至指令要求处，同时根据下发的调频任务级别通过火力发电机组控制系统自动调整机组转速不等率和变负荷速率，改变发电机组的调频能力。

所述电网运行参数包括风电出力功率、火电出力功率、电网系统电压及电网潮流。

所述发电出力数据为发电有功功率。

所述调频任务级别分为普通方式、补偿方式及应急方式。

所述设定的负荷区间为额定负荷的75％—85％。

调频任务级别一般分为普通方式、补偿方式、应急方式。普通方式一般应用于电网负荷变化较小的区域电网；补偿方式应用于负荷波动频繁的区域电网，比如风电负荷集中和用电负荷变化频率较大的区域电网；应急方式在主要应用于区域电网负荷发生异常变化时，比如出现发电机组大面积从电网解裂或区域电网较大输入负荷中断时。

工作原理：区域风力发电机组出力通过测量装置将发电出力数据送至电网监控单元，电网监控单元根据风电出力、火电出力、电网潮流等电网运行参数，计算确定重点调频区域内火电机组需承担的调频任务级别，一般分为普通方式、补偿方式、应急方式，同时优化调度重点区域调频火力发电机组负荷指令至额定负荷的75％—85％负荷区间，并通过RTU运动装置将负荷指令和调频任务级别信号下发至火力发电机组控制系统(DCS)，发电机组接受电网监控单元指令后，自动调整机组实际出力至指令要求处，同时根据下发的调频任务级别自动调整机组转速不等率和变负荷速率设置，提升机组一次调频和二次调频能力。

本发明的有益效果：

本发明设计了一种基于风力发电和火力发电协调控制的电网调频控制系统及方法，通过电网监控单元监控电网运行参数，根据区域风电出力情况，自动调整火力发电机组调频调峰控制参数设置，提升火力发电机组一次调频和二次调频能力，提高风电快速发展地区电网快速调整能力，有效缓解风电出力波动大、调频能力差等特点对电网稳定运行的不利影响，改善电网供电品质、稳定电网安全运行。

附图说明

图1本发明整体系统方框示意图。

具体实施方式：

下面结合附图对本发明进行详细说明：