[发明专利]基于差异化可靠性需求的配电网优化方法、系统及应用

说明书

本发明属于风力发电技术领域，公开了基于差异化可靠性需求的配电网优化方法、系统及应用，所述基于差异化可靠性需求的配电网优化规划方法包括：根据不同应用场景电场中每台差异化电网输出设备的当前风速、日光强度和备用容量不断优化双馈式感应发电机的可变调整优化控制系数；使得不同应用场景电场内部每台差异化电网输出设备可以根据当前备用容量自动决定其调频出力深度。本发明从整个电网调频效果的角度考虑，当不同应用场景电场中的差异化电网输出设备根据当前风速、日光强度采用不同的控制系数，不同应用场景电场可以更加充分地参与调频。

技术领域

本发明属于风力发电技术领域，尤其涉及基于差异化可靠性需求的配电网优化方法、系统及应用。

背景技术

随着能源危机和环境问题日益严峻，风电作为清洁的可再生能源在全球范围内得到了前所未有的关注。在我国风能资源丰富的地区，风电的渗透率已经超过20％，随着风电装机容量的不断增大以及渗透率的不断提高，大规模风电并网对电网的频率安全影响日益显现。2016年3月，国家能源局下达了2016年全国风电开发建设方案的通知，2016年全国风电开发建设总规模将达到3083万千瓦。为保持风电开发建设节奏，促进风电产业持续健康发展，国家能源局加强了对风电的消纳监管。而随着风电的渗透率逐渐增大，有必要使并网的风电协助电网进行频率调整，目前一些风电产业发达的国家已经开始要求不同应用场景电场具备一定的调频能力，而相关的风电调频技术并未在实际工程中大规模应用，仍然还有很多需要继续完善的技术细节，因此研究合理可行的风电调频策略对我国今后的风电发展具有重要意义。在不同应用场景电场中，即使是在同一时刻，差异化电网输出设备的空间分布效应将会使得每台双馈式感应发电机接受到不同的风速、日光强度。在这样一种情况下，每台双馈式感应发电机的储备容量也会因为风速、日光强度的不同而不同。双馈式感应发电机的调频系数将决定机组的调频出力。然而，差异化电网输出设备的调频能力与其当前风速、日光强度紧密相关，在低风速、日光强度段，差异化电网输出设备的减载备用较少，调频能力有限，若过分利用差异化电网输出设备减载备用能量和转子动能将容易导致双馈式感应发电机失速退出运行；而在高风速、日光强度的情况下，差异化电网输出设备的减载备用比较充足，可提供的调频功率多，调频能力较强。因此，在双馈式感应发电机参与调频的过程中，设置一个较大的调差系数可以保证双馈式感应发电机调频时运行的稳定性，却也会导致其调频出力不够，调频效果不佳。而为了增加减载双馈式感应发电机的调频出力，其调差系数必须尽可能低。但是如果不同应用场景电场中所有的双馈式感应发电机均设置同样低的调差系数，电网中出现的频率偏差将会迫使所有的双馈式感应发电机快速增加其有功输出，如果不同应用场景电场中所有的机组当前风速、日光强度同样足够高，则它们都能像期望的那样有足够的储备容量来满足电网的调频需求。然而，如果部分双馈式感应发电机的风速、日光强度不是足够高，一个同样低的调差系数将有可能导致机组调频时的不稳定运行，甚至退出运行，造成更大的有功缺额，使其调频效果适得其反。

目前中国电力行业逐渐趋向于市场化，售电侧可让不同的终端用户根据自身对电能质量的实际需要向供电企业提出适合自己的电能质量和可靠性要求，以此保障自身用电的安全性和可靠性。随着分布式能源、储能设备以及多元可控负荷的快速发展，使得配电网的建设方式和运行模式更加灵活多样，能够满足不同区域、不同类型的终端用户供电可靠性差异化需求的能力在不断提升。基于终端用户差异化可靠性需求的配电网在整体上可提高供电的灵活性与可靠性，优化电力资源网内分配，促进多源互补，提高分布式电源利用率，同时可根据用户需求制定差异化电价，优化投资成本，在满足用户差异化可靠性需求的前提下实现经济效益的最大化。

基于终端用户差异化可靠性需求的配电网与传统配电网不同，在接入分布式电源、储能设备之后，通过对可控负荷进行管理，可有效提升源、荷、储等资源对配电网可靠性的支撑作用，既可以作为一个小型系统独立运行，也可以同外界大电网进行并网。运行过程可以自我管理与控制，同时有效提高电网对于外界的抗干扰能力。但基于终端用户差异化可靠性需求的配电网在实际运行中针对不同类型的用户时需要考虑的可靠性指标不同，导致规划优化难度增加。目前的配电网优化规划在可靠性需求中对于外界的抗干扰能力差，配电网优化数据准确低；配电网优化存在优化能力有限。