[发明专利]一种基于风电与火电联合发电的功率分配方法

说明书

技术领域

本发明属于电力系统发电技术领域，主要涉及在目前大量限制风力发电、弃风的情况下，如何提高风力发电的出力，充分利用绿色能源。采用风力发电与火力发电联合打捆外送的策略，可以提高风电的利用率，本发明提出了一种基于风电与火电联合发电的功率分配方法。

背景技术

随着我国大规模的风电场集中建设，风力发电场装机容量不断增加，风力发电在电网中所占比重越来越大。由于风力发电出力具有随机性、间歇性、不可控性等特点，这给电网的安全调度带来很多问题，很多电网公司不得不放弃风电。截至2012年底我国风电装机达到6083万千瓦，全年发电量1004亿千瓦时，均居全球第一。风电装备产业也取得长足进步，技术水平逐步赶超世界先进。风电发展取得了举世瞩目成绩的同时，风电消纳困难、弃风电量逐年增加的问题也凸显出来。据初步统计，2011年全国风电弃风电量约为120亿千瓦，弃风率约为16％，2012年全国风电弃风电量超过200亿千瓦时，弃风率达到20％，一些风资源很好地区的风电机组实际年利用小时数已不足1500小时。

风电场的年利用小时数比火电厂等传统电源年利用小时数低很多，我国风电场的年利用小时数一般在1500～2500小时左右，火电机组的年利用小时数可达5000～6000小时。因此若风电场群采用纯风电送出，输电线路得不到充分的利用，输电价格也会因此较高。此外，由于风电功率的波动性，若采用交流方式送出，由于输电功率的不稳定性输电线路的电压将会出现较大的波动，这不利于系统的稳定运行，若采用直流方式送出，直流功率无法恒定，会给直流控制器的设计带来一定的困难。为了能够使电网允许更多的风电接入，必须优化现有电源结构、增加调频调峰机组的容量用来调节风电功率输出的波动性。但是西北与内蒙地区的水资源有限，没有足够的水电机组来对风电进行调频调峰；抽水蓄能电厂在西北地区存在着选址困难、库容不足、以及风电预测精度无法满足抽水蓄能电站调度等问题。新疆与内蒙地区具有丰富的煤炭资源，目前火电机组的每分钟出力变化率可达3％～5％，调峰深度可达50％以上，当火电机组为风电机组的1.5～2倍时可以满足风电的调频调峰需求。所以广泛采用风力发电与火力发电打捆外送的策略。

由以上输送通道、输送容量、调频等特性分析，采用风电、火电打捆外送的方式可以解决输送的问题。风电场群及相应的火电机组输出的电力通过较低电压等级的网络汇集后通过外送线路将风电火电送至负荷中心。当风电出力较低时，火电厂可以满发以提高火电厂的经济效益，当风电大发时，为了保证输电线路不过载，火电厂需要调节其出力使得风电火电的总外送功率不超过传输线路的容量。因此在风电火电打捆送出时应优先考虑风电的送出。由于风电机组出力的随机性与波动性，其日出力变化很大，为了满足系统调峰调频需求，若在风电机组大发时对火电机组采取停机策略，则火电机组需要频繁的启停操作，这不仅对火电厂的运行不利，而且会造成很大的启停费用，因此在风电大发时不考虑火电机组停机。

在一定发电功率指令下，风电与火电打捆送出策略为：优先考虑风电送出，当风电与火电的总发电功率超出发电功率指令时，火电机组考虑降出力运行，若火电机组以最小技术出力运行时的风火电的总功率仍超出发电功率指令，则考虑风电场群采取弃风措施以使得总的外送功率控制在发电功率指令之内。

发明内容

为了充分利用输电通道，提高风力发电的利用效率，充分利用绿色能源，在采用风力发电与火力发电联合发电之后，如何协调风电与火电之间的出力，既减少对火电机组的频繁调节，也同时满足电网调度对风电与火电并网点的功率控制要求，本发明提出了一种基于风电与火电联合发电的功率分配方法，该方法充分考虑了由于风电机组出力的随机性与波动性，日出力变化大的特点。

在一定功率指令条件下，风电与火电打捆送出策略为：优先考虑风电送出，当风电与火电的总发电功率超出功率指令时，火电机组考虑降出力运行，若火电机组以最小技术出力运行时的风火电的总功率仍超出功率指令要求，则考虑风电场群采取弃风措施以使得总的外送功率控制在功率指令要求之内。

本发明具体采用以下技术方案：

一种基于风电与火电联合发电的功率分配方法，其特征在于：将火电机组及风电场等效为一个电源点，根据风电出力变化调整火电出力变化，从而控制区域内发电机组的总出力变化。

一种基于风电与火电联合发电的功率分配方法，其特征在于，所述功率分配方法包括以下步骤：

(1)判断火电机组启动调节的条件，当风电与火电“打捆”外送断面裕度低于设定的下限值或者高于设定的上限值时，启动火电机组调节；其中，所述外送断面裕度是指风火打捆并网点功率波动稳定范围；