[发明专利]一种太阳能光伏-光热联合发电系统优化运行方法

说明书

本发明是一种太阳能光伏‑光热联合发电系统优化运行方法，其特点是，从把握光热电站在运行时其内部的热量流向变化规律入手，利用热量在光热电站内部各部分的平衡机理，来建立光热电站的发电模型，并在此基础上建立光伏‑光热联合发电模型，构建太阳能光伏‑光热联合发电优化运行调度策略，能够计及太阳能能源消纳最多、净负荷波动程度最小以及电力系统运维成本最少，亦即以光伏‑光热联合系统收益最大且跟随负荷能力最强为目标的优化运行方法，并采用权重法对目标函数进行处理，具有方法科学合理，适用性强，效果佳等优点。

技术领域

本发明涉及电力系统中的优化调度领域，是一种综合考虑太阳能的能源消纳、净负荷波动程度以及电力系统运行维护费用的光伏-光热联合发电系统优化运行方法。

背景技术

太阳能资源丰富，现有技术中光伏发电(photovoltaic,PV)是太阳能资源的主要利用形式。但由于其间歇性与波动性对电力系统的安全可靠运行带来的诸多问题，值得关注的是，借助太阳能光热发电(Concentrating Solar Power,CSP)的储热装置以及其具备快速爬坡能力的汽轮机组，可使太阳能能源的消纳得到进一步的提升。另外，光伏与光热发电具有天然的互补优势。光伏发电具有较强的日周期性，只能在白天进行发电，另外发电过程中受光照影响敏感，波动性强。而光热电站其装机容量较传统火电厂小，但爬坡灵活性更优，最小经济技术出力小，另外又有储热装置起缓冲作用，可充分弥补光伏发电的波动，并且在夜晚时代替光伏继续发电，以达到光伏光热联合发电系统连续平稳发电的目的。借助太阳能光热发电的储热装置以及其具备快速爬坡能力的汽轮机组，可使光伏-光热联合发电系统可控性增加，使考虑环境效益后的电力系统运行维护成本降低，并且对太阳能能源的消纳大大提升。

对此，本发明提出一种太阳能光伏-光热联合发电系统优化运行方法，从把握光热电站在运行时其内部的热量流向变化规律入手，利用热量在光热电站内部各部分的平衡机理，来建立光热电站的发电模型，并在此基础上建立光伏-光热联合发电模型，构建太阳能光伏-光热联合发电优化运行调度策略，能够计及太阳能能源消纳最多、净负荷波动程度最小以及电力系统运维成本最少，亦即以光伏-光热联合系统收益最大且跟随负荷能力最强为目标的优化运行方法，并采用权重法对目标函数进行处理，实施例分析表明了光热电站接入电力系统后对提升太阳能消纳水平以及降低电力系统运维成本效果是比较好的。

发明内容

本发明的目的是，克服现有技术的不足，建立一种科学合理，适用性强，效果佳，能够计及太阳能能源消纳最多、净负荷波动程度最小以及电力系统运维成本最少的太阳能光伏-光热联合发电系统优化运行方法。

实现本发明的目的采用的技术方案是，一种太阳能光伏-光热联合发电系统优化运行方法，其特征是，它包括：建立光热电站发电模型、建立光伏-光热联合发电模型、构建太阳能光伏-光热联合发电系统优化运行调度策略，具体内容为：

1)建立光热电站发电模型

把握光热电站在运行时其内部的热量流向变化规律，利用热量在光热电站内部各部分的平衡机理，来建立光热电站发电模型；

光热电站在运行时的内部热量流向为：通过光热电站中镜场的镜面与导油管对太阳能中热量进行收集，并将一部分热量储存在光热电站储热罐内的二元硝酸盐中，其余热量经汇集通过加热水产生高温高压水蒸气，以带动汽轮机进而转换为电能发电；

利用热量分别在集热、储热、传热和热电这四个环节中的不同平衡机理，对应地建立光热电站实现发电的四个子步骤，如下，

①在光热电站通过镜场收集热能的环节中，利用太阳能转化成热能时的能量守恒原理，建立能够定量计算该镜场所收集到热能是多少的数学模型，见公式(1)，

其中，为镜场在t时段收集到的热量，η_SF为光热转换效率，S_SF为镜场面积，R_t为t时段光照辐射指数，为t时段弃热量；