CN113300415A - 一种基于发电厂新能源发电技术的辅助调频系统 - Google Patents

一种基于发电厂新能源发电技术的辅助调频系统 Download PDF

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马晋辉
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Abstract

本发明公开了一种基于发电厂新能源发电技术的辅助调频系统，包括220kV高压母线、主变压器、集散控制系统DCS、远程终端单元RTU、功率测量装置、发电机、高压厂用变压器、6kV厂用电母线、升压变压器和新能源发电设备及新能源控制系统，燃煤发电机经功率测量装置与主变压器、高压厂用变压器相连，主变压器通过第一开关与220kV高压母线相连，高压厂用变压器通过第二开关与6kV厂用电母线相连，6kV厂用电母线通过第三开关与升压变压器高压侧相连，升压变压器低压侧和新能源发电设备相连；集散控制系统DCS与新能源控制系统建立通讯连接参与机组AGC，有效提高电厂对AGC指令响应的速度，辅助机组调频，满足电网考核指标的要求，增加发电企业的经济效。

Description

一种基于发电厂新能源发电技术的辅助调频系统
技术领域
本发明属于发电厂机组调频领域，具体涉及一种基于发电厂新能源发电技术的辅助调频系统。
背景技术
随着新能源比例的不断增加，风电消纳压力将继续加大，风电的大规模并网将显著增加电网的AGC调频需求。此外，大量的火电机组长期承担繁重的AGC调节任务造成了发电煤耗增高、设备磨损严重等一系列负面影响。现有电力调频资源已不能满足可再生能源大规模并网需求，随着经济发展和电网复杂程度的提升，该矛盾将更加突出，影响整个电网的安全稳定运行。
新能源发电设备通过控制系统(11)对新能源发电设备的功率进行实时控制，具有响应速度快、控制精确等优点。某些火力发电厂厂用电系统接入了新能源发电设备，如光伏系统等，但其功率控制系统与发电厂DCS未建立通讯联系，无法参与机组AGC。
发明内容
本发明的目的在于针对现有厂用电接入的新能源发电设备无法参与机组AGC，不能帮助机组改善调频性能，提供了一种基于发电厂新能源发电技术的辅助调频系统，该系统结构简单，改造运维成本低，可使新能源发电设备同发电机组一同参与AGC，大大提高电厂对AGC指令响应的速度，满足电网考核指标的要求，增加发电企业的经济效益。
本发明采用如下技术方案来实现的：
一种基于发电厂新能源发电技术的辅助调频系统，包括220kV高压母线、主变压器、功率测量装置、发电机、高压厂用变压器、6kV厂用电母线、升压变压器、新能源发电设备和新能源控制系统；其中，
发电机经功率测量装置与主变压器、高压厂用变压器相连，主变压器通过第一开关与220kV高压母线相连，高压厂用变压器通过第二开关与6kV厂用电母线相连，6kV厂用电母线通过第三开关与升压变压器高压侧相连，升压变压器低压侧与新能源发电设备相连，新能源控制系统用于根据指令自动调节新能源单体发电设备发电功率，从而控制新能源发电设备整体发电功率。
本发明进一步的改进在于，新能源发电设备由光伏发电设备及风力发电设备组成。
本发明进一步的改进在于，还包括集散控制系统DCS，集散控制系统DCS和功率测量装置建立通讯连接，功率测量装置向集散控制系统DCS传输发电机功率信号。
本发明进一步的改进在于，集散控制系统DCS与发电机建立通讯连接，集散控制系统DCS向发电机发送功率指令。
本发明进一步的改进在于，集散控制系统DCS与新能源控制系统建立双向通讯连接，新能源控制系统向集散控制系统DCS传输新能源发电设备功率信号，集散控制系统DCS向新能源控制系统传输发电机功率。
本发明进一步的改进在于，还包括远程终端单元RTU，集散控制系统DCS和远程终端单元RTU建立双向通讯连接，集散控制系统DCS向远程终端单元RTU传输机组总功率信号，机组总功率信号为发电机功率和新能源发电设备功率的和，远程终端单元RTU将机组总功率信号发送至调度中心；调度中心通过远程终端单元RTU向集散控制系统DCS进入新能源控制系统传输AGC指令。
本发明进一步的改进在于，机组正常运行，新能源发电设备正常运行时，新能源发电设备接入机组厂用电系统并参与机组AGC调频，第一开关、第二开关和第三开关在合位；机组和新能源发电设备参与机组AGC，调度中心经远程终端单元RTU向集散控制系统DCS、新能源控制系统发送AGC指令，若AGC指令为增负荷指令，集散控制系统DCS向发电机发送增负荷指令，新能源控制系统向新能源发电设备内各个单体发电设备发送增加发电功率指令，快速增加新能源发电设备功率，使发电机增加功率与新能源发电设备增加功率之和始终保持与AGC增负荷指令一致；若AGC指令为减负荷指令，集散控制系统DCS向发电机发送减负荷指令，新能源控制系统向新能源发电设备内各个单体发电设备发送减少发电功率指令，快速减少新能源发电设备功率，使发电机减少功率与新能源发电设备减少功率之和始终保持与AGC减负荷指令一致。
本发明进一步的改进在于，机组正常运行，新能源发电设备停运时，新能源发电设备与厂用电系统断开，不参与机组AGC，第一开关和第二开关在合位，第三开关(202)在分位；机组参与AGC调频，调度中心经远程终端单元RTU向集散控制系统DCS发送AGC指令，集散控制系统DCS向发电机发送增减负荷指令，使发电机增减负荷始终保持与AGC增减负荷指令一致。
本发明至少具有如下有益的技术效果：
现有系统的厂用电新能源系统，没有和远程终端单元RTU及机组集散控制系统DCS建立通讯联系，无法参与机组AGC，不能辅助发电机参与调频。本发明提供的一种基于发电厂新能源发电技术的辅助调频系统，新能源发电设备设有新能源控制系统，新能源控制系统和远程终端单元RTU及集散控制系统DCS建立通讯联系，通过控制新能源发电设备功率与机组共同参与AGC，有效提高电厂对AGC指令响应的速度，辅助机组调频，满足电网考核指标的要求，增加发电企业的经济效益。
附图说明
图1为发电厂新能源发电技术辅助调频系统示意图。
图2为发电厂新能源发电技术辅助调频运行示意图。
图3为发电厂新能源发电技术停机运行示意图。
附图标记说明：
1-220kV高压母线，2-主变压器，3-集散控制系统DCS，4-远程终端单元RTU，5-功率测量装置，6-发电机，7-高压厂用变压器，8-6kV厂用电母线，9-升压变压器，10-新能源发电设备，11-新能源控制系统。
101-第一开关，201-第二开关，202-第三开关。
具体实施方式
以下结合附图对本发明做出进一步的说明。
如图1所示，本发明提供的一种基于发电厂新能源发电技术的辅助调频系统，包括220kV高压母线1、主变压器2、集散控制系统DCS3、远程终端单元RTU4、功率测量装置5、发电机6、高压厂用变压器7、6kV厂用电母线8、升压变压器9、新能源控制系统11，新能源发电设备10；其中发电机6经功率测量装置5与主变压器2、高压厂用变压器7相连，主变压器2通过第一开关101与220kV高压母线1相连，高压厂用变压器7通过第二开关201与6kV厂用电母线8相连、6kV厂用电母线8通过第三开关202与升压变压器9高压侧相连，升压变压器9低压侧经新能源控制系统11与新能源发电设备10相连。
本发明的工作原理如下：
集散控制系统DCS3和功率测量装置5建立通讯连接，功率测量装置5向集散控制系统DCS3传输发电机功率信号；集散控制系统DCS3与发电机6建立通讯连接，集散控制系统DCS3向发电机发送功率指令；集散控制系统DCS3与新能源控制系统11建立双向通讯连接，新能源控制系统11向集散控制系统DCS3传输新能源发电设备功率信号，集散控制系统DCS3向新能源控制系统11传输发电机功率；集散控制系统DCS3和远程终端单元RTU4建立双向通讯连接，集散控制系统DCS3向远程终端单元RTU4传输机组总功率信号，机组总功率信号为发电机功率和新能源发电设备功率的和，远程终端单元RTU4将机组总功率信号发送至调度中心；调度中心通过远程终端单元RTU4向集散控制系统DCS3、新能源控制系统11传输AGC指令。
如图2所示，机组正常运行，新能源发电设备正常运行时，新能源发电设备接入机组厂用电系统并参与机组AGC调频，第一开关101、第二开关201和第三开关202在合位；机组和新能源发电设备参与机组AGC，调度中心经远程终端单元RTU4向集散控制系统DCS3、新能源控制系统11发送AGC指令，若AGC指令为增负荷指令，集散控制系统DCS3向发电机6发送增负荷指令，新能源控制系统11向新能源发电设备各个发电设备发出增加功率指令，快速增加新能源发电设备发电功率，使发电机增加功率与新能源发电设备增加功率之和始终保持与AGC增负荷指令一致；若AGC指令为减负荷指令，集散控制系统DCS3向发电机6发送减负荷指令，新能源控制系统11向新能源发电设备各个发电设备发出减小功率指令，快速减小新能源发电设备功率，使发电机减少功率与新能源发电设备增加功率之和始终保持与AGC减负荷指令一致。
如图3所示，机组正常运行，新能源发电设备停运时，新能源发电设备与厂用电系统断开，不参与机组AGC，第一开关101和第二开关201在合位，第三开关202在分位；机组参与AGC调频，调度中心经远程终端单元RTU4向集散控制系统DCS3发送AGC指令，集散控制系统DCS3向发电机6发送增减负荷指令，使发电机增减负荷始终保持与AGC增减。

Claims (8)

1.一种基于发电厂新能源发电技术的辅助调频系统，其特征在于，包括220kV高压母线(1)、主变压器(2)、功率测量装置(5)、发电机(6)、高压厂用变压器(7)、6kV厂用电母线(8)、升压变压器(9)、新能源发电设备(10)和新能源控制系统(11)；其中，
发电机(6)经功率测量装置(5)与主变压器(2)、高压厂用变压器(7)相连，主变压器(2)通过第一开关(101)与220kV高压母线(1)相连，高压厂用变压器(7)通过第二开关(201)与6kV厂用电母线(8)相连，6kV厂用电母线(8)通过第三开关(202)与升压变压器(9)高压侧相连，升压变压器(9)低压侧与新能源发电设备(10)相连，新能源控制系统(11)用于根据指令自动调节新能源单体发电设备发电功率，从而控制新能源发电设备(10)整体发电功率。
2.根据权利要求1所述的一种基于发电厂新能源发电技术的辅助调频系统，其特征在于，新能源发电设备(10)由光伏发电设备及风力发电设备组成。
3.根据权利要求1所述的一种基于发电厂新能源发电技术的辅助调频系统，其特征在于，还包括集散控制系统DCS(3)，集散控制系统DCS(3)和功率测量装置(5)建立通讯连接，功率测量装置(5)向集散控制系统DCS(3)传输发电机功率信号。
4.根据权利要求3所述的一种基于发电厂新能源发电技术的辅助调频系统，其特征在于，集散控制系统DCS(3)与发电机(6)建立通讯连接，集散控制系统DCS(3)向发电机发送功率指令。
5.根据权利要求4所述的一种基于发电厂新能源发电技术的辅助调频系统，其特征在于，集散控制系统DCS(3)与新能源控制系统(11)建立双向通讯连接，新能源控制系统(11)向集散控制系统DCS(3)传输新能源发电设备功率信号，集散控制系统DCS(3)向新能源控制系统(11)传输发电机功率。
6.根据权利要求5所述的一种基于发电厂新能源发电技术的辅助调频系统，其特征在于，还包括远程终端单元RTU(4)，集散控制系统DCS(3)和远程终端单元RTU(4)建立双向通讯连接，集散控制系统DCS(3)向远程终端单元RTU(4)传输机组总功率信号，机组总功率信号为发电机功率和新能源发电设备功率的和，远程终端单元RTU(4)将机组总功率信号发送至调度中心；调度中心通过远程终端单元RTU(4)向集散控制系统DCS(3)进入新能源控制系统(11)传输AGC指令。
7.根据权利要求6所述的一种基于发电厂新能源发电技术的辅助调频系统，其特征在于，机组正常运行，新能源发电设备(10)正常运行时，新能源发电设备(10)接入机组厂用电系统并参与机组AGC调频，第一开关(101)、第二开关(201)和第三开关(202)在合位；机组和新能源发电设备(10)参与机组AGC，调度中心经远程终端单元RTU(4)向集散控制系统DCS(3)、新能源控制系统(11)发送AGC指令，若AGC指令为增负荷指令，集散控制系统DCS(3)向发电机(6)发送增负荷指令，新能源控制系统(11)向新能源发电设备(10)内各个单体发电设备发送增加发电功率指令，快速增加新能源发电设备(10)功率，使发电机增加功率与新能源发电设备增加功率之和始终保持与AGC增负荷指令一致；若AGC指令为减负荷指令，集散控制系统DCS(3)向发电机(6)发送减负荷指令，新能源控制系统(11)向新能源发电设备(10)内各个单体发电设备发送减少发电功率指令，快速减少新能源发电设备功率，使发电机减少功率与新能源发电设备(10)减少功率之和始终保持与AGC减负荷指令一致。
8.根据权利要求6所述的一种基于发电厂新能源发电技术的辅助调频系统，其特征在于，机组正常运行，新能源发电设备(10)停运时，新能源发电设备(10)与厂用电系统断开，不参与机组AGC，第一开关(101)和第二开关(201)在合位，第三开关(202)在分位；机组参与AGC调频，调度中心经远程终端单元RTU(4)向集散控制系统DCS(3)发送AGC指令，集散控制系统DCS(3)向发电机(6)发送增减负荷指令，使发电机增减负荷始终保持与AGC增减负荷指令一致。
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