[发明专利]基于非并网多能源协同供电的电力控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于非并网多能源协同供电的电力控制方法，属于电力控制技术领域。 

背景技术

改革开放以来，我国国民经济持续高速发展，经济总量不断跃上新台阶。伴随着经济的高速发展，我国的电力需求也迅速增长。2012年我国全社会用电量达到了49591亿千瓦时，同比增长5.5%。从1980年至2012年，我国全社会用电量增长16.8倍，年均增长9.2%。 

在节能减排日益严峻的形势下，对各种可再生能源的开发利用受到各国重视。中国目前是国际洁净能源的巨头，是世界上最大的太阳能、风力与环境科技公司的发源地。类似的可再生能源还包括生物能、水能、地热能、氢能等等。 

下面仅以风能为例进行说明，其他形式的可再生能源与风能类似。风能作为一种清洁、无污染的可再生能源，其开发和利用被认为是世界能源战略的重要组成部分。目前世界上大规模风电场的应用方式主要以风电并网为主，风能的利用主要按照“风轮-发电机-电网-用户（负载）”的路线来进行，其中电网是风电的负载和用户的电源。但是由于风电的不稳定性和波动特性，大规模风电上网还存在着现阶段难以克服的技术障碍，风电对电网贡献率难以超过10%已经成为一个世界性难题。同时，风电上网对风力机提出了满足电网稳频、稳压和稳相的要求，由此大幅度增加了风力机制造成本和风电价格，使风电的大规模应用受到限制。 

中国具有丰富的风能资源，我国可开发利用的风能储量远远超过化石能源（煤炭、石油、天然气）之和，现已确定的陆地50米高风能可利用储量为23.8亿千瓦。2011年底，新增风电装机容量1763万千瓦，占全球总增量的40%，风电装机总量已达6270万千瓦，保持全球领先地位。风力发电具有随机性、间接性，大规模风电接入导致电网等效负荷峰谷差变大，对电网的稳定性带来冲击。随着风电产业的快速发展，以上特点使风电的消化利用成为难题。风电并网的问题变得日益凸显。就目前来说，我国有相当—部分的风电没有实现并网发电。 

并网已成为制约风电大规模发展的主要瓶颈，主要体现在以下几个方面： 

(1) 风能的随机性和间歇性导致现有条件下难以大规模有效利用。

(2) 风能资源丰富的地区以及风电场建设，主要分布在远离负荷中心的边远地区，网架结构相对薄弱，大规模风电的接入导致电网不稳定。 

(3) 风电并网对风机必须满足电网稳频、稳压、稳相位等10多种技术参数要求，使风机结构和控制系统不得不复杂化，由此增加了风机制造成本、风电价格和故障概率。 

(4) 由于风电的随机性，电网要求稳定安全运行，因此，风电场接入要满足相应的技术规范。同时，为了做到电网合理调度，保证供电质量，要求提供风电场发电量短期预报和考虑建设—定的配套措施。如电网必须要有大量相应的旋转备用电源等，从而导致总投资增加。 

(5) 大容量风电的接入会影响电网的调度和运行方式、频率控制、电压调整、电能质量，以及电网的故障水平和稳定性等。由于风力发电固有的间歇和波动性，电网的可靠性可能降低，电网的运行成本增加。为了克服风电给电网带来的电能质量和可靠性等问题，还会使电网公司增加必要的研究费用和设备投资。 

在没有水电或燃气发电等调峰的情况下，目前风电对电网贡献率难以超过10%，当所占比例超过10%以后，对局部电网将产生明显冲击，严重时会引发大规模恶性事故。2012年11月，中国国家电网公司共发生28次风电非正常脱网。这也促使研究者们研究风电与电网内在耦合机理和运行规律，以期提高风电的利用率。 

为了充分利用风电，并对电网进行深度调峰，国外提出了“智能发电”的概念。所谓“智能发电”是指发电厂根据终端负荷的变化，自动调整发电量，主要实施途径是通过燃气、水电等发电的调峰来满足负荷的变化。欧美国家的水资源和燃气资源比较丰富，发电机组以水电和燃气为主，调峰比较容易，这有利于风电的规模化应用。2007年美国天然气发电占39.5%，燃油发电占5.6%，美国快速调节电源占50%。2008年德国燃气、燃油和抽水蓄能约占总装机容量的25%，其它可调电源占8%，德国快速可调电源约占25%。 

以西班牙为例，该国拥有十分丰富的风能资源，据西班牙风能协会（AEE）最新统计，截至2009年底，该国风电装机容量达1826万千瓦，占总装机容量的18.5%。并网风电场已超过500个。2001～2009年，风电装机容量年均增长23.4%，占装机总量的比重提高了12.4个百分点。