CN107171366B - 用于风气互补系统的燃气轮机功率控制系统及其控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于风气互补系统的燃气轮机功率控制系统，包括风电入网功率检测模块，用于对风电入网功率进行检测；电网负载检测模块，用于对电网负载进行检测；燃气轮机发电入网功率检测模块，用于对燃气轮机的发电功率进行检测；分析模块，用于分析预测电网负载和入网功率的变化，并发出燃气轮机转速控制要求；燃气轮机转速控制模块，用于根据分析模块发出的燃气轮机转速控制要求对燃气轮机转速进行控制。本发明能够改进现有技术的不足，提高了风气互补系统的调节水平，改善了电网运行平顺性。
Description
技术领域
本发明涉及电网功率控制技术领域，尤其是一种用于风气互补系统的燃气轮机功率控制系统及其控制方法。
背景技术
随着化石能源危机和环境污染问题的加重，我国加快了对于新能源发电技术研究的步伐。风电作为一种较为成熟的新能源发电技术，得到了广泛的应用。但是，风电具有随机性和间歇性，其发电输出功率波动很大，如果不对其进行控制，会对并网后的电力系统稳定运行产生冲击和影响。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种用于风气互补系统的燃气轮机功率控制系统及其控制方法，能够解决现有技术的不足，提高了风气互补系统的调节水平，改善了电网运行平顺性。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案如下。
一种用于风气互补系统的燃气轮机功率控制系统，包括，
风电入网功率检测模块，用于对风电入网功率进行检测；
电网负载检测模块，用于对电网负载进行检测；
燃气轮机发电入网功率检测模块，用于对燃气轮机的发电功率进行检测；
分析模块，用于分析预测电网负载和入网功率的变化，并发出燃气轮机转速控制要求；
燃气轮机转速控制模块，用于根据分析模块发出的燃气轮机转速控制要求对燃气轮机转速进行控制。
一种上述的用于风气互补系统的燃气轮机功率控制系统的控制方法，包括以下步骤：
A、风电入网功率检测模块将风电入网功率数据传递至分析模块，分析模块对风电入网功率的瞬时值和预期值进行分析记录；
B、电网负载检测模块将电网负载数据传递至分析模块，分析模块对电网负载的瞬时值和预期值进行分析记录；
C、分析模块根据风电入网数据和电网负载数据对燃气轮机发电入网功率目标值进行确定；
D、分析模块根据燃气轮机的实时转速，确定燃气轮机转速控制要求，并发送至燃气轮机转速控制模块；
E、燃气轮机转速控制模块对燃气轮机的转速进行控制。
作为优选，步骤A中，分析模块记录风电入网功率的瞬时值后，使用风电入网功率曲线进行分段线性拟合，将最后一段的线性拟合结果的导数作为风电入网功率的变化趋势，然后使用风电入网功率的瞬时值和风电入网功率的变化趋势计算风电入网功率的未来预测值，然后使用风电入网功率曲线的平均值与风电入网功率的未来预测值进行加权平均，得到最终的风电入网功率预期值。
作为优选，步骤B中，分析模块记录电网负载的瞬时值后，根据历史记录中此时的电网负载平均值与电网负载的瞬时值进行加权平均，得到最终的电网负载预期值。
作为优选，步骤C中，使用风电入网数据和电网负载数据作为输入量，使用PID调节器得出燃气轮机发电入网功率目标值。
作为优选，步骤C中，首先使用风电入网功率的历史均值和电网负载的历史均值作为输入量，对PID调节器的参数进行整定；然后使用风电入网功率的瞬时值和电网负载的瞬时值作为输入量，此时增加PID调节器的积分时间，通过PID调节器得出第一燃气轮机发电入网功率参考目标值；然后使用风电入网功率的预测值和电网负载的预测值作为输入量，此时增加PID调节器的微分时间，通过PID调节器得出第二燃气轮机发电入网功率参考目标值；使用第一燃气轮机发电入网功率参考目标值和第二燃气轮机发电入网功率参考目标值进行加权平均，得到燃气轮机发电入网功率目标值。
作为优选，步骤D中，根据发电机的效率与转速的变化曲线，使用燃气轮机发电入网功率目标值所对应转速与实际转速确定转速调整量。
采用上述技术方案所带来的有益效果在于：本发明通过改进对于风电入网功率和电网负载的预测值的计算，提高了对于电网状态预测的准确性。然后通过具有针对性的PID参数整定，改善了电网运行平顺性。
附图说明
图1是本发明的原理图。
图2是本发明一个具体实施方式的结构图。
图中：1、风电入网功率检测模块；2、电网负载检测模块；3、燃气轮机发电入网功率检测模块；4、分析模块；5、燃气轮机转速控制模块。
具体实施方式
本发明中使用到的标准零件均可以从市场上购买，异形件根据说明书的和附图的记载均可以进行订制，各个零件的具体连接方式均采用现有技术中成熟的螺栓、铆钉、焊接、粘贴等常规手段，在此不再详述。
参照图1，一种用于风气互补系统的燃气轮机功率控制系统，包括，
风电入网功率检测模块1，用于对风电入网功率进行检测；
电网负载检测模块2，用于对电网负载进行检测；
燃气轮机发电入网功率检测模块3，用于对燃气轮机的发电功率进行检测；
分析模块4，用于分析预测电网负载和入网功率的变化，并发出燃气轮机转速控制要求；
燃气轮机转速控制模块5，用于根据分析模块4发出的燃气轮机转速控制要求对燃气轮机转速进行控制。
一种上述的用于风气互补系统的燃气轮机功率控制系统的控制方法，包括以下步骤：
A、风电入网功率检测模块1将风电入网功率数据传递至分析模块4，分析模块4对风电入网功率的瞬时值和预期值进行分析记录；
B、电网负载检测模块2将电网负载数据传递至分析模块4，分析模块4对电网负载的瞬时值和预期值进行分析记录；
C、分析模块4根据风电入网数据和电网负载数据对燃气轮机发电入网功率目标值进行确定；
D、分析模块根据燃气轮机的实时转速，确定燃气轮机转速控制要求，并发送至燃气轮机转速控制模块5；
E、燃气轮机转速控制模块5对燃气轮机的转速进行控制。
步骤A中，分析模块4记录风电入网功率的瞬时值后，使用风电入网功率曲线进行分段线性拟合，将最后一段的线性拟合结果的导数作为风电入网功率的变化趋势，然后使用风电入网功率的瞬时值和风电入网功率的变化趋势计算风电入网功率的未来预测值，然后使用风电入网功率曲线的平均值与风电入网功率的未来预测值进行加权平均，得到最终的风电入网功率预期值。
步骤B中，分析模块4记录电网负载的瞬时值后，根据历史记录中此时的电网负载平均值与电网负载的瞬时值进行加权平均，得到最终的电网负载预期值。
步骤C中，使用风电入网数据和电网负载数据作为输入量，使用PID调节器得出燃气轮机发电入网功率目标值。
步骤C中，首先使用风电入网功率的历史均值和电网负载的历史均值作为输入量，对PID调节器的参数进行整定；然后使用风电入网功率的瞬时值和电网负载的瞬时值作为输入量，此时增加PID调节器的积分时间，通过PID调节器得出第一燃气轮机发电入网功率参考目标值；然后使用风电入网功率的预测值和电网负载的预测值作为输入量，此时增加PID调节器的微分时间，通过PID调节器得出第二燃气轮机发电入网功率参考目标值；使用第一燃气轮机发电入网功率参考目标值和第二燃气轮机发电入网功率参考目标值进行加权平均，得到燃气轮机发电入网功率目标值。
步骤D中，根据发电机的效率与转速的变化曲线，使用燃气轮机发电入网功率目标值所对应转速与实际转速确定转速调整量。
采集电网负载的瞬时值时，对电网负载值信号进行低通滤波。可以有效降低电网负载信号中的尖峰脉冲干扰。
参照图2，将本发明应用于发电系统中的结构包括风电场侧的风功率预测装置和互补发电系统总输出功率装置，这两个装置将风电场侧的发电功率发送至功率分配器，功率分配器将燃气轮机所述输出端功率发送至相对应的控制系统，控制系统控制对应的燃气轮机进行功率输出，保证电网系统运行平稳。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (3)
1.一种用于风气互补系统的燃气轮机功率控制系统，其特征在于：包括，
风电入网功率检测模块(1)，用于对风电入网功率进行检测；
电网负载检测模块(2)，用于对电网负载进行检测；
燃气轮机发电入网功率检测模块(3)，用于对燃气轮机的发电功率进行检测；
分析模块(4)，用于分析预测电网负载和入网功率的变化，并发出燃气轮机转速控制要求；
燃气轮机转速控制模块(5)，用于根据分析模块(4)发出的燃气轮机转速控制要求对燃气轮机转速进行控制；
用于风气互补系统的燃气轮机功率控制系统的控制方法，包括以下步骤：
A、风电入网功率检测模块(1)将风电入网功率数据传递至分析模块(4)，分析模块(4)对风电入网功率的瞬时值和预期值进行分析记录；
B、电网负载检测模块(2)将电网负载数据传递至分析模块(4)，分析模块(4)对电网负载的瞬时值和预期值进行分析记录；
C、分析模块(4)根据风电入网功率数据和电网负载数据对燃气轮机发电入网功率目标值进行确定；
D、分析模块根据燃气轮机的实时转速，确定燃气轮机转速控制要求，并发送至燃气轮机转速控制模块(5)；其中，根据发电机的效率与转速的变化曲线，使用燃气轮机发电入网功率目标值所对应转速与实际转速确定转速调整量；.
E、燃气轮机转速控制模块(5)对燃气轮机的转速进行控制；
其中，步骤C中，使用风电入网功率数据和电网负载数据作为输入量，使用PID调节器得出燃气轮机发电入网功率目标值；步骤C中，首先使用风电入网功率的历史均值和电网负载的历史均值作为输入量，对PID调节器的参数进行整定；然后使用风电入网功率的瞬时值和电网负载的瞬时值作为输入量，此时增加PID调节器的积分时间，通过PID调节器得出第一燃气轮机发电入网功率参考目标值；然后使用风电入网功率的预期值和电网负载的预期值作为输入量，此时增加PID调节器的微分时间，通过PID调节器得出第二燃气轮机发电入网功率参考目标值；使用第一燃气轮机发电入网功率参考目标值和第二燃气轮机发电入网功率参考目标值进行加权平均，得到燃气轮机发电入网功率目标值。
2.根据权利要求1所述的用于风气互补系统的燃气轮机功率控制系统的控制方法，其特征在于：步骤A中，分析模块(4)记录风电入网功率的瞬时值后，使用风电入网功率曲线进行分段线性拟合，将最后一段的线性拟合结果的导数作为风电入网功率的变化趋势，然后使用风电入网功率的瞬时值和风电入网功率的变化趋势计算风电入网功率的未来预测值，然后使用风电入网功率曲线的平均值与风电入网功率的未来预测值进行加权平均，得到最终的风电入网功率预期值。
3.根据权利要求2所述的用于风气互补系统的燃气轮机功率控制系统的控制方法，其特征在于：步骤B中，分析模块(4)记录电网负载的瞬时值后，根据历史记录中此时的电网负载平均值与电网负载的瞬时值进行加权平均，得到最终的电网负载预期值。
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