[发明专利]基于用户侧需求响应和分布式储能的风电并网控制方法

说明书

本发明公开了一种基于用户侧需求响应和分布式储能的风电并网控制方法，涉及分布式储能和电网并网技术领域。所述基于用户侧需求响应和分布式储能的风电并网控制方法，主要是针对风速变化导致风电发电机组输出不确定以及风电输出依赖于电网系统峰值调节的问题，通过调节热电联产机组的发电出力和供暖出力，同时，对用户侧，控制分布式储能系统和分布式热泵响应工作，对应的补偿热电联产机组发电出力和供暖出力的调节量，等效削减负荷峰谷差，降低风电并网的调峰容量，能够获得额外的负荷峰值调节能力，改善风电并网存在的问题。

技术领域

本发明属于分布式储能和风电并网技术领域，尤其涉及一种基于用户侧需求响应和分布式储能的风电并网控制方法。

背景技术

众所周知，风能具有随机性和不稳定性，致使风电发电机组的输出功率在一天内的变化大且不规则，从一年中风电场每天平均输出功率来看，每天最大和最少发电量至少相差约40～50倍。从微观上分析一天内的输出功率变化，风电在24小时内仍处于非常不稳定状态，输出功率(MW)在0～100之间随机波动。同时，风电具有反调峰特性，夜间用电负荷处于低谷时段风电发电出力往往较大，即使常规电源降出力，当风电规模达到一定程度(大于低谷用电负荷)，也难免出现限电弃风。因此，风电的波动性和反调峰特性带来的是它需要对应合理的电源进行调峰，从而来满足负荷平衡。

当前调峰方法通过传统的火电厂、传统的水电站、抽水蓄能电站、燃气轮机发电厂等进行调节。传统火电厂是中国主要的调控方式，特别是在北方电网，火电厂占总装机容量的90％以上，但火电机组存在最小输出约束的问题，使得可调峰能力只占额定容量的20％～75％。另外，火电机组的功率调节速度不能随负载快速变化，这一问题在与风电整合后尤为明显。传统的水电站具有响应速度快，运行成本低的优点，且调峰能力可达到额定容量的100％，但水电站的分布和装机容量易受到水文、地理环境的限制，且当河流上游无大型水电站的情况下，也难以在汛期进行调节。抽水蓄能电站可根据负载和发电的需要进行调节，但其机组仅占全国总产量的1.7％左右，不能满足风电发展的快速需求。

我国“三北”地区拥有大量的“以热定电”的热电联产机组，要求根据城市的供暖需求来决定机组的发电出力和供暖出力。以煤电为主的这一电源结构决定了难以满足风电并网的深度调峰需求，经常出现限电弃风现象。储能是一个把能量通过介质或者设备储存起来，在需要时释放的过程。分布式春呢过技术能够针对风能随机性和不确定性的问题，缓解电能供需不平衡问题，增强系统的稳定性。将分布式储能系统安装在家庭等用户侧可参与需求响应，在负荷高峰进行放电，负荷低谷进行充电，起到削峰填谷的作用，缓解电力系统的调峰压力。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种基于用户侧需求响应和分布式储能的风电并网控制方法，通过改变热电联机组以热定电的运行方式，降低热电联产机组发电功率来获得额外可调度的发电容量；同时，在用电侧引入分布式储能技术和分布式热泵来合理调整用户的能源需求响应，补偿热电联产机组减少的发热量，等效减小负荷峰谷差，从而降低风电并网调峰容量。

本发明是通过如下的技术方案来解决上述技术问题的：一种基于用户侧需求响应和分布式储能的风电并网控制方法，包括以下几个步骤：

(1)建立包括风电发电机组、热电联产机组、供水管、以及用户侧的分布式储能系统和分布式热泵的风电并网发电调度系统；由热电联产机组产生供暖热能和电能；

(2)根据步骤(1)所述风电并网发电调度系统的用电负荷特性、风电出力特性、热负荷特性以及负荷峰谷差建立目标优化函数；

(3)在负荷高峰期，减少热电联产机组的供暖出力，即减少热能的产生，对应的获得热电联产机组的发电出力增量；同时控制用户侧的分布式储能系统向电网系统供电，等效的削减高峰负荷；然后根据热电联产机组供暖出力的减少量和用户侧的空间采暖热能需求，用户侧的分布式热泵响应工作，补偿热电联产机组供热出力的减小量，用以填补低谷负荷；