【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)屬于水光互補，具體是指一種水光互補發(fā)電用水位自動控制系統(tǒng)。
技術(shù)介紹
1、水光互補發(fā)電，是一種利用多種變化規(guī)律不同的電源聯(lián)合運行，各種發(fā)電方式在一個系統(tǒng)內(nèi)互為補充，通過其協(xié)調(diào)配合再提供穩(wěn)定、可靠、優(yōu)質(zhì)的電能的技術(shù)，隨著全球?qū)η鍧嵞茉吹男枨蟛粩嘣鲩L，光伏發(fā)電作為一種重要的可再生能源發(fā)電方式得到了廣泛應(yīng)用。然而，光伏發(fā)電受晝夜、季節(jié)、天氣等因素影響，其出力具有隨機性、波動性和間歇性，這對電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運行和電能質(zhì)量帶來了挑戰(zhàn)，為了克服這些問題，水光互補發(fā)電技術(shù)應(yīng)運而生。
2、但是水光互補發(fā)電技術(shù)尚處于發(fā)展階段，在實際應(yīng)用中面臨一些技術(shù)難題，例如：如何在保證水電站原有綜合利用功能的前提下，有效地利用光伏電能，同時實現(xiàn)對光伏發(fā)電波動的快速補償調(diào)節(jié)，優(yōu)化電能質(zhì)量，是當(dāng)前水光互補發(fā)電技術(shù)需要解決的關(guān)鍵問題，以及現(xiàn)有的控制策略在應(yīng)對復(fù)雜多變的光照條件和負(fù)荷需求時，還存在一定的局限性，如調(diào)節(jié)精度不夠高、水電機組磨損較大等，為解決上述不足，本方案提出了一種水光互補發(fā)電自動控制系統(tǒng)
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、本專利技術(shù)要解決的技術(shù)問題是有效地利用光伏電能，同時實現(xiàn)對光伏發(fā)電波動的快速補償調(diào)節(jié)，優(yōu)化電能質(zhì)量，以及采用合理的控制策略減少了水電機組的有功調(diào)節(jié)次數(shù)和跨越振動區(qū)的次數(shù)，降低了機組磨損，延長了機組使用壽命的問題。
2、為了實現(xiàn)上述功能，本專利技術(shù)采取的技術(shù)方案如下：一種水光互補發(fā)電用水位自動控制系統(tǒng)，包括數(shù)據(jù)采集模塊、控制策略模塊、監(jiān)控與評估模塊、通信模塊和執(zhí)行機構(gòu)模塊；
3、所述數(shù)據(jù)采集模塊對光伏發(fā)電站的實時出力數(shù)據(jù)、水輪發(fā)電機組運行數(shù)據(jù)進行采集，其數(shù)據(jù)包括機組轉(zhuǎn)速、出力、電網(wǎng)調(diào)度指令以及氣象數(shù)據(jù)；
4、所述通信模塊負(fù)責(zé)系統(tǒng)內(nèi)各模塊之間以及與外部光伏電站監(jiān)控系統(tǒng)、電網(wǎng)調(diào)度中心的數(shù)據(jù)通信，并采用高速、穩(wěn)定的通信協(xié)議，實現(xiàn)信息的交互與共享，以便及時響應(yīng)各種變化和指令；
5、所述控制策略模塊包括跨越振動區(qū)策略單元、有功分配策略單元和響應(yīng)調(diào)節(jié)策略單元，所述跨越振動區(qū)策略單元設(shè)置有跨越振動區(qū)死區(qū)，當(dāng)功率缺額變化大于死區(qū)或機組間功率嚴(yán)重不平衡影響全廠效益時，允許機組跨越振動區(qū)；所述有功分配策略單元采用等容量比例分配法，根據(jù)機組運行狀態(tài)和調(diào)度要求，分配水電機組的有功負(fù)荷，所述響應(yīng)調(diào)節(jié)策略單元用于設(shè)定光伏變化調(diào)節(jié)死區(qū)和響應(yīng)間隔時間；
6、所述執(zhí)行機構(gòu)模塊包括水輪機調(diào)速器、導(dǎo)水機構(gòu)，所述水輪機調(diào)速器接收控制策略模塊的指令，對水電機組的有功出力進行調(diào)節(jié)，并根據(jù)指令快速調(diào)整水輪機的轉(zhuǎn)速和流量，對發(fā)電功率進行控制，所述導(dǎo)水機構(gòu)輔助調(diào)節(jié)水流；
7、所述監(jiān)控與評估模塊實時監(jiān)控系統(tǒng)的運行狀態(tài)，包括水電機組的運行參數(shù)、光伏發(fā)電站的出力情況、電能質(zhì)量指標(biāo)，通過數(shù)據(jù)分析和評估算法，對控制效果進行評估，根據(jù)評估結(jié)果對控制策略進行優(yōu)化和調(diào)整。
8、進一步地，所述數(shù)據(jù)采集模塊采用pv100型光伏出力傳感器、選用can-fd高速數(shù)字通信協(xié)議，同時采用sens800型轉(zhuǎn)速傳感器、power-monitor2000型出力傳感器以及l(fā)evel-sense1000型傳感器，以分別進行數(shù)據(jù)的收集，氣象數(shù)據(jù)采集則運用lux-meter500型光照傳感器和weather-predict800型天氣狀況傳感器，采集后的數(shù)據(jù)經(jīng)由通信模塊發(fā)送至控制策略模塊。
9、進一步地，所述跨越振動區(qū)策略單元采用模糊邏輯，結(jié)合實時監(jiān)測的機組振動參數(shù)，判斷是否允許機組跨越振動區(qū)，當(dāng)功率缺額變化大于死區(qū)或機組間功率嚴(yán)重不平衡影響全廠效益時，允許機組跨越振動區(qū)，所述跨越振動區(qū)策略單元在運行過程中，通過監(jiān)控與評估模塊實時監(jiān)測機組功率是否接近這些邊界值，以判斷是否進入振動區(qū)。
10、進一步地，所述跨越振動區(qū)策略單元的具體參數(shù)如下：
11、1)跨越振動區(qū)死區(qū)閾值設(shè)為δp_dead，用于界定功率缺額變化的允許范圍；
12、當(dāng)功率缺額變化小于該閾值時，機組保持當(dāng)前運行狀態(tài)，不進行跨越振動區(qū)操作，δp_dead的值通常根據(jù)機組的特性、振動區(qū)范圍以及電站運行經(jīng)驗來確定，單位為兆瓦mw；
13、2)機組間功率不平衡閾值設(shè)為δp_imbalance，用于衡量機組間功率不平衡程度是否達到影響全廠效益的程度，通過比較各機組的實際功率與平均功率之間的差值來確定；
14、3)振動區(qū)邊界參數(shù)設(shè)為p_lower、p_upper，每個振動區(qū)都有其下限功率值p_lower和上限功率值p_upper，這些參數(shù)根據(jù)機組的動力學(xué)特性和試驗數(shù)據(jù)確定，單位為兆瓦mw；
15、進一步地，所述有功分配策略單元中機組遵循不能運行在振動區(qū)、不頻繁跨越振動區(qū)以及在負(fù)荷變化時優(yōu)先調(diào)整實發(fā)有功值占總?cè)萘勘壤线m的機組的原則，同時對光伏電站采用“削峰填谷”和平滑出力策略，將光伏電站視為不可調(diào)節(jié)的機組，其他可控水電機組可以調(diào)節(jié)。
16、進一步地，所述有功分配策略單元包含以下相關(guān)參數(shù)：
17、1)機組容量設(shè)為pi_capacity，每臺水電機組i都有其額定容量pi_capacity，單位mw，用于計算比例分配的基礎(chǔ)，總?cè)萘縫_total_capacity＝∑pi_capacity，其中i代表遍歷所有水電機組；
18、2)機組當(dāng)前功率pi_current，表示機組i當(dāng)前實際發(fā)出的有功功率，單位為mw；機組振動區(qū)參數(shù)pi_lower_vibration、pi_upper_vibration，對于每個機組i，其振動區(qū)有下限功率pi_lower_vibration和上限功率pi_upper_vibration，單位：mw，這些參數(shù)界定機組需要避免運行的功率范圍；
19、3)機組調(diào)整優(yōu)先級參數(shù)設(shè)為pi_priority，取值范圍是0-1，數(shù)值越小表示優(yōu)先級越高，該參數(shù)根據(jù)機組的特性以及當(dāng)前運行狀態(tài)來確定，用于在負(fù)荷變化時決定優(yōu)先調(diào)整哪些機組；光伏電站功率p_pv為光伏電站輸出的有功功率，視為不可調(diào)節(jié)的固定值，單位為mw；系統(tǒng)總負(fù)荷需求p_load是整個水光互補發(fā)電系統(tǒng)需要滿足的負(fù)荷功率，單位為mw。
20、進一步地，所述有功分配初始比例計算方式如下：
21、機組i的初始有功分配比例ki＝pi_capacity/p_total_capacity；
22、其一，對于每個機組i來說，若pi_current在pi_lower_vibration和pi_upper_vibration范圍內(nèi)，則重新分配有功負(fù)荷，將該機組的分配比例臨時設(shè)置為0，并按比例增加其他非振動區(qū)機組的分配比例，設(shè)當(dāng)前處于振動區(qū)的機組集合為v，調(diào)整后的非振動區(qū)機組j的分配比例kj'＝kj*p_load/p_load-∑pi_current，i∈v；
23、其二，當(dāng)系統(tǒng)負(fù)荷變化時，在分配有功負(fù)荷之前，判斷每個機組的功率變化是否會導(dǎo)致其跨越振動區(qū)，若機組i設(shè)定pi_current+δpi跨越振動區(qū)，其中δpi為按等容量比例分配法計算的功率增量，則減少其功率增量或本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護點】
1.一種水光互補發(fā)電用水位自動控制系統(tǒng)，其特征在于：包括數(shù)據(jù)采集模塊、控制策略模塊、監(jiān)控與評估模塊、通信模塊和執(zhí)行機構(gòu)模塊；
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種水光互補發(fā)電用水位自動控制系統(tǒng)，其特征在于：所述數(shù)據(jù)采集模塊采用PV100型光伏出力傳感器、選用CAN-FD高速數(shù)字通信協(xié)議，同時采用SENS800型轉(zhuǎn)速傳感器、POWER-MONITOR2000型出力傳感器以及LEVEL-SENSE1000型傳感器，以分別進行數(shù)據(jù)的收集，氣象數(shù)據(jù)采集運用LUX-METER500型光照傳感器和WEATHER-PREDICT800型天氣狀況傳感器，采集后的數(shù)據(jù)經(jīng)由通信模塊發(fā)送至控制策略模塊。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種水光互補發(fā)電用水位自動控制系統(tǒng)，其特征在于：所述跨越振動區(qū)策略單元采用模糊邏輯，結(jié)合實時監(jiān)測的機組振動參數(shù)，判斷是否允許機組跨越振動區(qū)，當(dāng)功率缺額變化大于死區(qū)或機組間功率嚴(yán)重不平衡影響全廠效益時，允許機組跨越振動區(qū)，所述跨越振動區(qū)策略單元在運行過程中，通過監(jiān)控與評估模塊實時監(jiān)測機組功率是否接近這些邊界值，以判斷是否進入振動區(qū)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種水光互補發(fā)電用水位自動控制系統(tǒng)，其特征在于：所述有功分配策略單元中機組遵循不能運行在振動區(qū)、不頻繁跨越振動區(qū)以及在負(fù)荷變化時優(yōu)先調(diào)整實發(fā)有功值占總?cè)萘勘壤线m的機組的原則，同時對光伏電站采用“削峰填谷”和平滑出力策略，將光伏電站視為不可調(diào)節(jié)的機組，其他可控水電機組可以調(diào)節(jié)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種水光互補發(fā)電用水位自動控制系統(tǒng)，其特征在于：所述有功分配策略單元包含以下相關(guān)參數(shù)：
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種水光互補發(fā)電用水位自動控制系統(tǒng)，其特征在于：所述有功分配初始比例計算方式如下：
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種水光互補發(fā)電用水位自動控制系統(tǒng)，其特征在于：所述響應(yīng)調(diào)節(jié)策略中光伏出力變化大于調(diào)節(jié)死區(qū)時，水電機組開始響應(yīng)調(diào)節(jié)，響應(yīng)間隔時間的設(shè)置則進一步防止光伏波動對水電機組的頻繁干擾，確保機組運行的穩(wěn)定性。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種水光互補發(fā)電用水位自動控制系統(tǒng)，其特征在于：所述響應(yīng)調(diào)節(jié)策略單元的相關(guān)參數(shù)如下：
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種水光互補發(fā)電用水位自動控制系統(tǒng)，其特征在于：所述監(jiān)控與評估模塊中的云計算平臺采用CLOUD-PLATFORM9000型號，邊緣計算設(shè)備為EDGE-COMPUTER7000型號，所述執(zhí)行機構(gòu)模塊中的水輪機調(diào)速器采用HYDRO-SPEED3000型電液比例閥，用于對水輪機轉(zhuǎn)速的精確調(diào)節(jié)。
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種水光互補發(fā)電用水位自動控制系統(tǒng)，其特征在于：包括數(shù)據(jù)采集模塊、控制策略模塊、監(jiān)控與評估模塊、通信模塊和執(zhí)行機構(gòu)模塊；
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種水光互補發(fā)電用水位自動控制系統(tǒng)，其特征在于：所述數(shù)據(jù)采集模塊采用pv100型光伏出力傳感器、選用can-fd高速數(shù)字通信協(xié)議，同時采用sens800型轉(zhuǎn)速傳感器、power-monitor2000型出力傳感器以及l(fā)evel-sense1000型傳感器，以分別進行數(shù)據(jù)的收集，氣象數(shù)據(jù)采集運用lux-meter500型光照傳感器和weather-predict800型天氣狀況傳感器，采集后的數(shù)據(jù)經(jīng)由通信模塊發(fā)送至控制策略模塊。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種水光互補發(fā)電用水位自動控制系統(tǒng)，其特征在于：所述跨越振動區(qū)策略單元采用模糊邏輯，結(jié)合實時監(jiān)測的機組振動參數(shù)，判斷是否允許機組跨越振動區(qū)，當(dāng)功率缺額變化大于死區(qū)或機組間功率嚴(yán)重不平衡影響全廠效益時，允許機組跨越振動區(qū)，所述跨越振動區(qū)策略單元在運行過程中，通過監(jiān)控與評估模塊實時監(jiān)測機組功率是否接近這些邊界值，以判斷是否進入振動區(qū)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種水光互補發(fā)電用水位自動控制系統(tǒng)，其特征在于：所述跨越振動區(qū)策略單元的具體參數(shù)如下：
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種水光互補發(fā)電用水位自動控制系統(tǒng)，其特征...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：李加明，余崇山，周瑾，李江，張通，羅汝佳，陳品任，
申請(專利權(quán))人：華能瀾滄江新能源有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：
還沒有人留言評論。發(fā)表了對其他瀏覽者有用的留言會獲得科技券。