PDF《补偿风电扰动的供热机组快速变负荷控制方法》

1 实现思路 风力发 电出力水平与风电场风速密切相关, 图1显示了某风电场单台1.

5 MW 机组出力变化曲 线.可以看出, 风力发电功率变化范围和变化速率 都很剧烈, 超出了传统火电机组能够补偿的范围. 风电机组大规模并网后, 其发电功率不确定性将会 给电网造成很大的扰动. ―

6 2 ― 第38卷第6期2014年3月25日Vol.38No.6Mar.25,

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1 4 图1 风电场单台1.

5 MW 机组发电出力变化曲线 F i g .

1 G e n e r a t i o no u t p u t c h a n g i n gc u r v eo fa s i n g l e 1.

5 MWu n i t i naw i n dp o w e rp l a n t 区域电网内发电机组整体调峰调频能力将在很 大程度上决定着电网接纳风电负荷的能力[

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1 2 ] .经 过比较不同类型火电机组的特性发现, 循环流化床 机组具有优良的调峰能力但调频能力差;

而供热机 组调峰能力差, 但可能具有优良的调频能力. 依靠循环流化床锅炉机组提供基本调峰能力, 依靠供热机组提供基本调频能力, 风电和火电联合 调度可以补偿风电出力的随机性扰动.循环流化床 锅炉最主要的优势之一是具有很宽的负 荷调节范 围, 并且在低负荷下机组热效率降低仍然在可接受 范围内.但是循环流化床锅炉负荷升降速率和一次 调频能力相对较差, 为此需要提高供热机组特别是 冬季供热工况下的负荷响应速率和一次调频能力. 利用热网储能提高供热机组负荷响应速度的方 法具有以下优势: ①供热机组与风电机组分布的地 理位置大致相同, 可以就地消纳风力发电的冲击性 功率;

②供热期内恰好风电高发、 水电或抽水蓄能电 站低发, 时间互补性好;

③与建设抽水蓄能电站或其 他方式的蓄能电站相比, 此方案具有成本优势;

④火 力发电热力过程的基础理论和工程技术 都比较成 熟;

⑤能够减小锅炉燃烧扰动和主要参数的波动, 有 利于机组稳定运行并降低供电煤耗.

2 机组负荷指令分解 2.

1 信号特征描述 循环流化床发电机组在大型燃煤机组中具有最 大的负荷调节范围.其负荷下限可以达到额定负荷 的1 5%, 同时还可以采用 压火 操作快速停炉, 机 组调峰特性优良.但受其设备特性所限, 燃料在床 内燃烧过程相对缓慢, 蒸汽压力响应锅炉燃料量的 惯性时间在6

0 0s以上、 纯迟延时间在2

0 0s以上, 负荷调节速率只能达到每分钟1%额定负荷.可以 依靠循环流化床锅炉机组提供基本调峰能力.将AG C负荷指令中变化缓慢的部分分解出来作为循 环流化床机组的负荷指令. 供热机组承担城市集中供暖任务, 利用热网中 大量管道、 换热器、 散热器的蓄热能力, 能在不对热 用户造成可察觉影响的条件下, 在短时间内利用热 网储能快速改变机组发电出力, 满足电网短期补偿 风电波动的需求.将AG C 负荷指令中快速变化的 部分分解出来作为供热机组负荷指令. 将电网 AG C 负荷指令分解, 可以采用不同的 分解方法, 设计不同的滤波器.为了更为详细地分 析负荷指令信号的特点, 一般采用多尺度分析方法 对负荷指令的时空特性进行分析.最为常见的多尺 度分析方法为小波分析, 但其存在着物理意义不明 晰、 计算过程复杂的缺点, 文献[

1 3 ] 研究了一种简洁 并且具有明确物理意义的信号多尺度分解方法.但 需要注意的是, 电网侧给出 AG C 指令的负荷升/降 速率及协调控制系统中设置速率限制的模块, 都是 以非线性方式给出的.在指令侧增加速率限制的目 的在于防止指令变化时, 控制系统对被控对象施加 过大的控制量, 导致控制机构动作速度超出其性能 允许范围或对被控对象造成不可接受的扰动.速率 限制非线性对执行机构及被控对象的保护作用更为 有效, 可以将其简单解释为: 输入指令信号幅度变化 越大, 就允许系统以更慢的速度动作.这符合一般 的物理及工程学的规律.所以希望在研究线性多尺 度分析方法基础上, 设计更适合供热机组负荷指令 分解的非线性滤波器进行非线性多尺度分解. 2.