[发明专利]随机波动能源-抽水蓄能系统中波动电能与水泵配比方法

说明书

技术领域

本发明涉及电气技术领域中随机波动能源-抽水蓄能系统，特别是涉及一种随机波动能源-抽水蓄能系统中波动电能与水泵配比方法。

背景技术

风电和太阳能发电的随机性和波动性给接入的电网的安全稳定运行带来了挑战。为了保证电网按照要求稳定的运行，在将随机波动的新能源接入到电网中时必须采用适当的控制方法。利用储能装置进行缓冲，减少可再生能源的波动性是最有效的解决方案。其中抽水蓄能由于其技术成熟，在有地理条件的地区成为了储能的首选。抽水蓄能可以接于大电网作为系统调峰使用，也可接于波动电能入网口，水泵变速运行以直接平滑可再生能源的电能波动减小对系统的影响。还可以将抽水蓄能直接与波动的可再生能源连接，将波动电能转化成常规的水电，接入电网或给区域供电，以这种方式进一步提高电力生产中可再生能源的利用比例。

截至目前，国内外已经对风电-抽水储能技术作了大量的研究，也发表了很多的论文，然而针对大容量风能(兆瓦级以上)与抽水蓄能组成独立系统的研究几乎没有，也未见研究波动风能与抽水水泵的配比论文。现有研究的小容量风机-水泵都是单机对单泵的系统，很多都将重点放在了其中变换器的控制设计上，研究系统运行的可行性。以及如何提高变压器、整流器、逆变器等功率变换的效率。另外，在抽水储能领域的专利技术也很少，如审定公告日为2007年10月31日，公开号为CN200968261Y的中国专利“风力抽水储能发电装置”，采用的是气压水泵而非现在常用的电动水泵；如审定公告日为2010年2月24日，公开号为CN101656423A的中国专利“光风水互补式抽水蓄能发电调峰装置”主要是从系统的角度提出了一种调峰方案；如审定公告日为2007年6月20日，公开号为CN1982703A的中国专利“组合风力发电和抽水蓄能水力发电系统的系统和方法”也是从系统的角度提出了一种风力发电和水泵抽水蓄能水力发电相结合的系统配置方案，对于如何使用水泵来覆盖风能的变化并没有说明，只是简单的提到采用一台变速泵抽水储能。

虽然抽水储能技术现在已经比较成熟了，但是与接入电网的抽水蓄能系统不同，风能的波动性和间歇性使水泵无法保持在额定的工作点运行，需要变速运行。受水泵调速运行效率和范围的限制，大范围的功率波动会带来水泵运行的低效率并且当波动电能较小时难免会停止工作，造成能量丢弃。因此，泵的合理组合及与波动电能的配比对于提高整个系统的运行效率和系统效益有着至关重要的作用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种随机波动能源-抽水蓄能系统中波动电能与水泵的配比方法，可以使水泵保持运行在最大效率点附近，提高系统的效率。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种随机波动能源-抽水蓄能系统中波动电能与水泵的配比方法，包括以下步骤：

(1)确定随机波动能源的输出功率变化范围，确定最大输出功率为p_max；

(2)选择水泵的额定功率为随机波动能源的输出功率中最大输出功率的一半，即将选出的水泵作为第一泵组，得到能够覆盖的波动范围为

(3)选择水泵的额定功率为上一步骤中能够覆盖的波动范围的下限的一半，即将选出的水泵作为第二泵组，得到能够覆盖的波动范围为

(4)重复选择水泵的额定功率为上一步骤中能够覆盖的波动范围的下限的一半直到能够所选择的水泵能够覆盖最小的输出功率p₀。

所述第一泵组和第二泵组均为两个相同的水泵共管并联而成。

所述的随机波动能源为风能或太阳能。

有益效果

由于采用了上述的技术方案，本发明与现有技术相比，具有以下的优点和积极效果：采用本发明的方法后，水泵的工作效率得到提高，可始终在最大效率点附近运行，而且水泵运行能够覆盖的电能波动范围大大增加。同时在一定程度上也增强了整个系统的故障承受能力，即当某台或者某组水泵因故障停止工作后可以切换到其它的功率相当的泵组继续工作。

附图说明

图1是本发明实施例中泵与管路的特性曲线图；

图2是本发明随机波动能源-抽水蓄能系统的结构示意图；

图3是本发明随机波动能源-抽水蓄能系统中波动电能与水泵的配比方法示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。