[发明专利]基于工业园区矿热炉和多晶硅协同配合的电网调频方法

说明书

本发明公开了基于工业园区矿热炉和多晶硅协同配合的电网调频方法，本发明解决了矿热炉和多晶硅单独参与电网需求侧响应时调频容量有限的问题，实现了矿热炉和多晶硅协同配合平抑电网的功率波动，基于矿热炉和多晶硅的实际生产边界约束，确定矿热炉和多晶硅基于某生产状态下的调频容量，以二者调频容量为分配原则，确定在大扰动下需要各自调节的功率值，实现对电网功率波动的协同平抑，矿热炉和多晶硅协同参与电网互动响应，大大增加负荷侧可调容量，同时减轻发电机侧输出压力。

技术领域

本发明涉及工业负荷需求侧管理的技术领域，尤其是一种基于工业园区矿热炉和多晶硅协同配合的电网调频方法。

背景技术

随着电网规模的扩大、高比例新能源的接入以及负荷日益加重，电网的调峰调频以及频率稳定问题越来越严峻。电解类与电弧类负荷等高耗能工业负荷具有耗电多、功率稳定的特点，有巨大的功率调控潜力，在短时内调节工业负荷的功率并不会对工业生产造成严重影响，因此大容量、高耗能的工业负荷可以参与电网调峰调频，缓解电网的调控压力。常规情况下矿热炉和多晶硅各自都具有一定的需求侧参与调频的能力，但各自的调频能力有限，对于电力系统的大扰动，可能主要还是依靠增加发电机出力或者储能出力使系统稳定。

发明内容

本发明需要解决的技术问题是提供一种基于工业园区矿热炉和多晶硅协同配合的电网调频方法，解决了矿热炉和多晶硅单独参与电网需求侧响应时调频容量有限的问题，实现了矿热炉和多晶硅协同配合平抑电网的功率波动，矿热炉和多晶硅协同参与电网互动响应，大大增加负荷侧可调容量，同时减轻发电机侧输出压力。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：基于工业园区矿热炉和多晶硅协同配合的电网调频方法，包括如下步骤：

S1、确定工业负荷需要配合电网调节的电网有功功率缺额ΔP，电网有功功率缺额ΔP从电网调度处获得；

S2、分析矿热炉的生产约束边界条件，所述矿热炉的生产约束边界条件包括电压器变比、电弧的静态电阻约束、电弧的静态电抗约束和电弧功率因数，计算矿热炉的有功功率可调容量；

S3、分析多晶硅的生产状态参量边界条件，所述多晶硅的生产状态参量边界条件包括硅棒表面温度约束、多晶硅负荷单相电压约束，计算多晶硅的有功功率可调容量；

S4、以矿热炉和多晶硅调频容量比为分配原则，计算在功率扰动下矿热炉和多晶硅各自需要调节的有功功率；

S5、根据矿热炉和多晶硅各自需要调节的有功功率实现矿热炉和多晶硅各自有功功率的调节。

本发明技术方案的进一步改进在于：所述步骤S2中矿热炉的有功功率可调容量计算的具体步骤如下：

①计算矿热炉的有功功率：

其中，P_SAF为矿热炉的有功功率，V_L为有载调压变压器低压侧电压，R_line为网络电阻，X_line为网络电抗，R_arc为电弧的静态电阻，X_arc为电弧的静态电抗。

②计算电压器变比的可调范围：假定电弧的静态阻抗R_arc不变，矿热炉专用变压器低压侧电压满足：

V_L＝V_AH/k_SAF， (2)

其中，V_AH为矿热炉专用变压器高压侧电压，V_L为矿热炉专用变压器低压侧电压，k_SAF为变压器变比；

变压器变比可选范围为：