[发明专利]一种垃圾处置场多元可再生能源互补发电系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种发电系统及方法，具体的说是一种垃圾处置场多元可再生能源互补发电系统及方法，其中多元可再生能源互补发电形式包括：垃圾填埋气发电、树枝与秸杆等可焚烧固体垃圾焚烧发电、风力发电、太阳能光伏发电和太阳能热发电。

背景技术

建设垃圾处置场的主要目的是为及时、足额处理生活垃圾；因此，可再生能源和资源的回收利用，在生活垃圾处置场建设过程中居于次要地位。垃圾处置场内各种生产设备用电，以及互补发电系统的自用电，既可以由电网提供，也可以来自互补发电系统。

在生活垃圾处置场内建设的风能和光伏等可再生能源具有波动性强、可控性差的缺点；所以，接入风电、沼气、光伏和垃圾焚烧等多元可再生能源发电系统的生活垃圾处置场内区域电网，其有功和无功调度异常困难；相关区域供电电压和频率波动较大；多元可再生能源所发出的电能，经常因为质量差、不可调度或影响电网安全等原因而被电网公司抛弃。

中国专利CN102003337A公开了一种适应于大规模风电并网的电网主站端风电场有功功率控制方法。该发明部分解决了高风电渗透率下的风电消纳问题。该发明的重要贡献包括：①提出一种含风电场控制的区域电网有功调度框架。该调度框架采用以“发电计划跟踪”为主，以风电机组“直接参与调频”为辅的控制原则；②提出一种风电场有功功率控制模式。该控制模式以提高电网对风电接纳能力并最大程度消纳风电等可再生能源为目标、以保证系统风电接入重要断面稳定裕度为前提、以风电参与电网有功控制为手段。③提出一种风电场有功控制对象建模方法。该建模方法特点是针对风电控制特性设计模型结构和参数。

1）区域电网有功调度框架原理：①高频降出力调节，即放弃部分风能；②工频减出力调节，机组在正常情况下“降额发电”，始终留有一定的备用调节裕度；

2）“发电计划跟踪”方式：①综合考虑电网安全约束（风电接入断面稳定极限公式和输送通道安全裕度），采用多时间尺度风电功率预测，同时虑及相同时间尺度负荷预测、网络拓扑和检修计划，并以经济指标最好为目标优化计算风电场发电计划；②发电计划下发至风电场自动功率控制系统（automatic generating control，AGC），由AGC将其分解至各台风电机组进行控制；

3）风电接入断面稳定裕度保证方式：①根据风电接入断面稳定极限公式计算风电场总可调出力上限值；②采用基于综合分担因子的功率分配策略，在直调风电场中进行出力分配。③当风电场总出力计算值位于输送通道的安全裕度范围内时，则不限制风电场出力，并按最大发电能力来编制风电场发电计划；当风电场总出力计算值超过风电通道的最大输送能力，则采用修正方法重新计算风电场发电计划。

上述分析表明该发明存在以下不足：

1）该发明只解决风电并网后主站端风电场有功功率控制问题，对无功功率控制没有涉及。而风电等可再生能源在有功功率大幅波动同时都伴生着无功功率波动。无功功率波动对电网电压稳定构成威胁，不利于电网对风电等可再生能源消纳能力的提高。

2）无论区域电网频率偏高还是频率正常，该发明提出的区域电网有功调度框架都将放弃部分风能，以便稳定电网频率，或者为频率调节留出备用裕度。被放弃的这部分风能，意味着电网对风电消纳能力的进一步提高受到限制。

3）“发电计划跟踪”方式表明，该发明提出的电网主站端风电场有功功率控制是前馈控制，信息流是单向的，即发电计划由主站端决策，并将决策结果向风电场AGC传送，最终由各台风电机组控制器执行底层有功功率控制。信息单向流动的后果是，风电机组有功功率实际运行数据在主站端决策过程中被忽视，不仅造成有用信息的浪费，而且使风电场发电计划执行效果得不到保证。

4）仅仅针对风电场接入电网后有功功率控制提出了一种解决办法，而对垃圾处置场多元能源接入电网相关控制问题没有涉及。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种垃圾处置场多元可再生能源互补发电系统，用于解决接入多元可再生能源的生活垃圾处置场区域电网运行过程中有功和无功的互补调度技术问题。

本发明要解决的另一个技术问题是提供一种垃圾处置场多元可再生能源互补发电方法，用于解决接入多元可再生能源的生活垃圾处置场区域电网运行过程中有功和无功的互补调度技术问题。

为实现上述目的，本发明提出了一种垃圾处置场多元可再生能源互补发电系统，包括风电场、光伏电站，其特征在于：所述的系统还包括焚烧锅炉/汽轮发电机组、垃圾填埋气发电机组，以及协调和控制风电场、光伏电站、焚烧锅炉/汽轮发电机组、垃圾填埋气发电机组工作的控制系统。