多能源互补特性与虚拟发电厂控制

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1、多能源互补特性与虚拟发电厂控制刘吉臻新能源电力系统国家重点实验室华北电力大学报告提纲研究背景与思路多能源互补特性与机制虚拟发电厂及其控制技术“弃风”已成为我国新能源开发面临的重大现实问题风电装机弃风比例对策？加大外送通道建设价格机制调控风电装机容量：75324.2MW弃风电量：200亿千瓦时分布式接入与就地消纳造成经济损失：100亿元电网友好型新能源发电技术相当标准煤当量：652万吨储能及平移负荷相当CO2减排当量：1700万吨需要建立系统性的理论体系和符合我国国情的技术路径，为实现规模化新能源电力的安全高效利用提供整体解决方案。新能源电力规模化开发利用的瓶颈问题规

2、模化新能源电力的利用需要在随机波动的负荷需求与随机波动的电源之间实现能量的供需平衡。可预测性、可调度性差被调度对象数量呈爆炸性增长装机/MW台数6MW以上火电7521506373风电7532437662多种能源形式并存的混合能源时代规模化开发利用新能源的同时，化石能源在未来较长一段时期内仍将占据主导地位，因此，合理、充分利用传统化石能源也是新能源开发利用我国发电装机容量及构成图的内涵之一。多能源互补是提高电网接纳新能源电力能力的有效手段多元互补是平抑新能源电力随机波动性、提高电网接纳能力的有效手段。发电过程良好的可控性和先进的调控理论方法是实现多元互补的基本条件,提高火力发电

3、快速深度变负荷能力是我国电源构成下的必然选择。整体思路风电机组/场群输出功率可调控区域自治制，改善风功率统计方法整体协调输出特性频谱分析风功率虚拟发电厂波动特性多源互补机理多源互补方法火电机组优化调度变负荷特性多源发电过程互补特性考虑风电不确定火电机组大范围性的优化调度快速变负荷控制，改善火电机组变负荷特性报告提纲研究背景与思路多能源互补特性与机制虚拟发电厂及其控制技术多能源互补机理--风电输出PSD--风电输出PSD--火电输出PSD--火电输出PSD未补偿区未补偿区一般情况抑制风电高频波动--风电输出PSD--风电输出PSD--火电输出PSD--火电输出PSD未补偿区未补

4、偿区提高火电快速性火电蓄能综合利用上述方法可进一步提高互补效果提高火电机组的可调度性是实现分频互补控制的基础风功率随机波动成分/kW风功率长期趋势成分/kW风功率中短期波动成分/kW/kW/kW/kW5028050040026030024020001002200-100200-200风功率长期趋势成分1000200030004000500060007000800090001000010002000300040005000600070008000900010000-50时间/s风功率中短期波动成分时间/s风功率随机波动成分1000200030004000500060007000

5、8000900010000时间/s频低频中频高频段1小时及以上10秒钟至1小时10秒钟以下多储能：电能难以大量储存，成本高，效率低能源互水电、燃气：我国贫油少气，资源匮乏补需要提升火电快速机火电：占发电量近80%，调节速率慢变负荷能力制火电机组已有的可调度性分析传统热力发电机组具备一定的可调度性。其基本原理是利用了锅炉燃料量与汽机调门开度的协调控制实现的。锅炉燃料5%扰动汽机调门5%扰动32703065ub/%ut/%286005001000150020000500100015002000t/st/s17191816pt/MPapt/MPa171516050010001500

6、20000500100015002000t/st/s1900190018001800D/t/h1700D/t/h17001600160005001000150020000500100015002000t/st/s650650但受限于锅炉侧的大迟延大600600Pe/MW550Pe/MW550惯性，仅利用协调控制方法50050005001000150020000500100015002000很难大幅改善其可调度性。t/st/s深度发掘火电机组蓄热可提高其可调度性火电机组实际上就是一个巨大的蓄能系统，金属、汽水、风烟等都含有大量的蓄热。锅炉侧蓄热是锅炉变工况运行时能量的存储/释放

7、过程，其总量为所有汽水工质蓄热和金属蓄热的总和。凝结水节流也能释放机组大量的蓄热，某600MW除氧器水位每降低1m，释放等效热量667MJ，可增加发电量185kWh。凝结水节流方案可大幅提高可调度幅度凝结水节流方案682对于600MW机组，在安全范围内，凝681680结水节流大致可以释放1500MJ的蓄679(MW)678677机组负荷热，变负荷时间常数为10-20s。676675674673020406080100120140160180200仿真时间(s)676.5676675.5675(MW)67