[发明专利]一种适用于热电耦合太阳能联产的惯性功率协调控制系统

说明书

本发明公开了一种适用于热电耦合太阳能联产的惯性功率协调控制系统，包括有如下阶段：(1)建立太阳能热发电子系统模型；(2)建立燃气轮机子系统模型；(3)建立余热锅炉及汽轮机数学模型；(4)对太阳能热电联产系统热电转换数学关系分析；(5)加入惯性功率补偿环节；(6)应用灰狼算法进行时间常数的优化，提升系统性能，本发明适用于多种设备并网发电的综合能源系统，能改善由于响应速度问题导致系统性能下降的问题。

技术领域

本发明涉及适用于类似热电耦合太阳能联产系统，特别涉及一种适用于热电耦合太阳能联产的惯性功率协调控制系统。

背景技术

化石能源作为当今社会各行各业主要的原动力，对社会的发展起着至关重要的作用。在电力行业，煤、石油、天然气等化石能源消耗速度不断加快，但由于其有限性，存储量逐渐降低，无法满足日益增长的供应需要，不符合科学发展观要求；同时，煤、石油、天然气等化石能源的过度消耗产生超出环境自身净化所消耗的二氧化碳，导致温室效应，煤、石油的不充分燃烧还生成有毒性污染气体(如二氧化氮、一氧化碳等)，威胁全球生态。由此人们寻找化石能源的替代能源。可再生新能源如风能、水力、潮汐能、核能等有着可再生、环境友好等诸多优点，利用可再生能源发电，很大程度减少了化石能源的使用量，缓解了能源枯竭及环境污染问题。但新能源并网也给人们带来新的挑战。新能源如风能具有随机性、间歇性、不可预测性等不确定特点，借助新能源的能量发电并入主网，将引起主网潮流波动，影响电网电能质量，甚至引发电网故障，导致电网解列，无法保证电网的安全稳定运行。同时，综合能源系统整合区域内电能、热能等多种能源，实现多种异质能源子系统的协调规划，在满足系统多元化用能需求的同时进行能量的梯级利用，实现能源利用率的有效提升。而系统供应端热电联产、需求侧热电转换的热电耦合方式改变了系统中特定的热电负荷比，对系统的调节控制提出了更高的要求。

相较于风能发电、光伏发电的不可控性，太阳能热发电作为一种新型的可控型发电方式而得到广泛的研究及应用推广。在电力系统研究中，一般新能源具有间歇性、不确定性等特点，研究时通常作为扰动并入电网中，只对传统发电设备进行控制，以便确保电网的稳定运行，而太阳能热发电作为一种可控的发电方式，可以与传统发电设备共同作为调控装置，实现电网的调度、调频等，维持电网的稳定，太阳能联产系统应运而生。太阳能热发电系统，作为一种新兴的可控型新能源利用形式，为电网的调控带来极大的便利，同时，与传统化石能源供电系统组成联产系统。太阳能联产系统结合太阳能热发电系统和燃气轮机联产系统的优势，一方面，减轻由于太阳能间歇性带来的波动；另一方面，减少了化石燃料的使用，提高了系统的调度灵活性，提升了系统运行效率。

太阳能联产系统由燃气轮机和太阳能聚光集热部分为系统运行提供能量支持。太阳能热发电系统吸收太阳能转化为传热流体的热能，进而产生高温高压蒸汽推动汽轮机做功，产生电能；相较于传统发电设备通过燃烧化石燃料发电，高温气体膨胀做功，变化过程迅速而言，太阳能热发电系统包括太阳辐射能的收集汇聚、光热转换传递过程，过程复杂且耗时长，在调节过程中动态响应慢，因而在太阳能联产系统中，同一指令调控下，太阳能热发电子系统与传统发电子系统的动态响应速度存在差异，导致系统响应性能较差。当供需出现功率差值时，现有热-电能源系统功率控制多按不同设备额定容量比进行功率分配，虽一定程度缩短系统恢复平衡的调节时间，但忽视了系统的动态变化过程，出现快速反应的燃气轮机能及时调整补足功率缺额，而太阳能光热发电却不能及时跟随功率变化，导致系统处于不断的波动中，的情况，延长了系统的调节时间，降低了系统运行稳定性。

发明内容