【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于新能源發電，具體涉及光熱光伏聯合發電系統的功率協調控制策略。
技術介紹
1、光伏-光熱聯合發電(pv-csp)系統作為一種創新模式，巧妙融合了高效能的光伏發電技術與具備大規模儲能、低損耗時間調節能力的光熱發電技術。該系統不僅利用了光伏發電成本低廉、技術成熟的優勢，還充分發揮了光熱發電在能量高效儲存與按需釋放方面的特長，有效緩解了可再生能源因時變性和隨機波動性對電網穩定性的挑戰。
2、光伏-光熱聯合發電系統由光伏子系統和光熱子系統組成，其中光熱子系統中光、熱分布規律復雜，能量交換過程具有強非線性，系統變量多且具有復雜的多能耦合關系，造成模型階數高、參數多且準確辨識困難。如何對多能量轉換過程進行合理近似和等效，建立可嵌入多種電網模型中仿真的聯合發電系統動態模型亟待研究。
3、根據電網功率指令以及光照強度情況，光伏-光熱聯合發電系統可運行于不同控制模式下，儲熱環節的狀態直接影響系統可調裕度。因此，如何考慮系統儲能狀態對其功率調節能力的影響，協同光伏與光熱子系統有效跟蹤電網功率指令，是聯合發電系統參與電網運行控制的關鍵問題之一。充分利用光熱發電系統的靈活調節能力，與光伏發電互補運行，共同支撐電網頻率和電壓穩定，是目前光伏光熱聯合發電系統主流的并網運行方式。
技術實現思路
1、本專利技術的目的在于提供光熱光伏聯合發電系統的功率協調控制策略，通過建立光熱光伏聯合發電系統數學模型以及系統的功率協調控制策略，準確計算能量傳遞效率。
2、本專利技術所
3、步驟1：搭建光伏子系統模型、光熱子系統模型與控制架構；
4、步驟2：當光伏子系統出現不平衡功率時；判斷不平衡功率是否超出功率設定值，當超出功率設定值時進入步驟3；
5、步驟3：根據光伏子系統直流電壓的大小調整光伏子系統不平衡功率；并根據光伏子系統直流電壓的大小設定光熱子系統的運行狀態，完成協調控制。
6、本專利技術的特點還在于，
7、步驟1中搭建光伏子系統模型具體公式為：
8、根據電路理論和shockloy擴散理論可得：
9、
10、式中，iph為光生電流，rs為串聯內阻，rsh為并聯旁路電阻，ipv為光伏電池的輸出電流，k是波耳茲曼常數，io是二極管反向飽和電流，a是二極管因子，q是單位電荷常數，v是光伏電池工作電壓，t是光伏電池工作溫度。
11、步驟1中搭建光熱模型具體為：
12、在光熱子系統搭建中，通過集熱場的聚光集熱環節中，鏡場中的定日鏡將太陽光聚焦到集熱器表面，假設定日鏡控制系統可精確追蹤太陽高度和方位角，鏡場反射的太陽輻射能量qinc(單位為j)如下：
13、qinc＝ηhfahfibn???(2)；
14、式中：ahf為鏡場中定日鏡面積，單位為m2；ibn為入射至定日鏡的平均輻射強度，單位為w/m2；ηhf為鏡場效率；
15、其次，光熱子系統模型的構建還包括搭建集熱器模型、換熱器模型與光熱子系統儲能容量的計算。
16、搭建集熱器模型具體為：
17、在光熱子系統搭建中，光熱子系統核心元件為集熱器，由多個管束板拼接而成，每個管束板中并聯多個吸熱管，傳熱介質按設計路徑一次流過各個管束板，吸收鏡場反射到集熱器表面的熱量；將吸熱管分為多段長度相等的管道微元，進行如下假設：傳熱介質僅沿吸熱管徑向流動；吸熱管的吸熱面為半圓柱面，且受熱均勻；單一管道微元的管壁表面溫度一致且管內介質溫度一致，管束板中每根吸熱管內介質流量相同；根據能量、質量和熱力學方程，構建吸熱管的管道微元模型如下：
18、
19、qtra＝ham(tm-ts)????(4)；
20、
21、式中：mm為管道微元質量，單位為kg；cm為吸熱管壁比熱容，cs為平均比熱容，csi和cso分別為流入和流出管道微元的傳熱介質比熱容，單位均為j/(kg·k)；tm為管壁溫度，ts為管道微元內的介質平均溫度，tin和tout分別為流入和流出管道微元的傳熱介質溫度，單位均為k；qa為管壁吸收的熱量，qloss為熱損失，主要由集熱器的對流、輻射和反射熱損失組成，qtra為傳熱介質吸收的熱量，單位均為j；h為換熱系數；am為換熱面積，單位為m2；msin和msout分別為流入和流出管道微元的介質流量，單位為m3/s；為傳熱介質平均密度，單位為kg/m3；vs為管道微元體積，單位為m3；
22、將公式(3)至(6)線性化，經過迭代計算得到管道微元表面溫度、管道微元出口介質溫度和管道微元出口介質流量，完成集熱器模型的搭建。
23、光熱子系統儲能容量的計算具體為：
24、在光熱子系統搭建中，通過配置儲熱環節，光熱子系統的輸出功率不受限于當前時刻太陽輻射強度，可根據電網需求調節，光熱子系統儲能狀態直接影響系統有功功率調節范圍和可調裕度，定義光熱子系統儲能狀態變量ssoe描述當前時刻光熱子系統儲存能量：
25、ssoe(t)＝[m0+∫0t(min-mout)dt]/mref????(7)；
26、式中：min和mout分別為流入和流出儲熱環節的傳熱介質流量，單位為kg/s；m0為初始傳熱介質質量，單位為kg；mref為罐體容量，單位為kg，當min>mout時，儲熱環節處于蓄熱狀態，儲熱環節中的高溫介質質量減少，ssoe減少；當min<mout時，儲熱環節處于放熱狀態，儲熱環節中的高溫介質質量增加，ssoe增加。
27、搭建換熱器模型具體為：
28、光熱子系統通過發電環節實現熱-電能量轉換，對換熱器進行建模，光熱子系統通常裝備管式換熱器，由預熱段、蒸發段和過熱段組成，高溫介質流入換熱器與水進行熱交換，產生高溫、高壓蒸汽，推動汽輪機和發電機旋轉，將熱能轉換為電能，為保證系統安全穩定運行，光熱子系統的蒸汽發生系統通常工作在額定工作點附近，采用集總參數法建立換熱器模型如下：
29、
30、式中：s1和s2為集總參數變量；ρm為換熱器中汽水混合物密度，單位為kg/m3；hs和hfw分別為蒸汽和水的焓值；vt為給水流速，單位為m/s；ca為換熱器管壁比熱容，單位為j/(kg·k)；m為換熱器質量，單位為kg；t為換熱器管壁溫度，單位為k；hm為汽水分離器前的汽水混合物焓值；ds和dfw分別為蒸汽和水的流量，單位為m3/s；q為換熱過程中水吸收的熱量，單位為j。
31、步驟1中搭建控制架構的具體步驟為：
32、通過構建光伏子系統與光熱子系統模型，采用控制架構進行協調控制，光熱子系統模型通過電網功率指令或太陽輻射強度變化時，由換流器3的控制狀態決定運行模式是功率跟蹤模式還是波動平抑模式，由換流器3、換流器2以及換流器1傳輸信號給中央控制器，通過中央控制器協同調節光熱子系統與光本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.光熱光伏聯合發電系統的功率協調控制策略，其特征在于，具體按照以下步驟實施：
2.根據權利要求1所述的光熱光伏聯合發電系統的功率協調控制策略，其特征在于，步驟1中所述搭建光伏子系統模型具體公式為：
3.根據權利要求1所述的光熱光伏聯合發電系統的功率協調控制策略，其特征在于，步驟1中所述搭建光熱模型具體為：
4.根據權利要求3所述的光熱光伏聯合發電系統的功率協調控制策略，其特征在于，所述搭建集熱器模型具體為：
5.根據權利要求3所述的光熱光伏聯合發電系統的功率協調控制策略，其特征在于，所述光熱子系統儲能容量的計算具體為：
6.根據權利要求3所述的光熱光伏聯合發電系統的功率協調控制策略，其特征在于，所述搭建換熱器模型具體為：
7.根據權利要求1所述的光熱光伏聯合發電系統的功率協調控制策略，其特征在于，步驟1中所述搭建控制架構的具體步驟為：
8.根據權利要求1所述的光熱光伏聯合發電系統的功率協調控制策略，其特征在于，所述步驟2具體步驟為：
9.根據權利要求1所述的光熱光伏聯合發電系統的功率
...【技術特征摘要】
1.光熱光伏聯合發電系統的功率協調控制策略，其特征在于，具體按照以下步驟實施：
2.根據權利要求1所述的光熱光伏聯合發電系統的功率協調控制策略，其特征在于，步驟1中所述搭建光伏子系統模型具體公式為：
3.根據權利要求1所述的光熱光伏聯合發電系統的功率協調控制策略，其特征在于，步驟1中所述搭建光熱模型具體為：
4.根據權利要求3所述的光熱光伏聯合發電系統的功率協調控制策略，其特征在于，所述搭建集熱器模型具體為：
5.根據權利要求3所述的光熱光伏聯合發電系統的功率協調控制策略，其特征在于，所述光熱子系統儲能容量的計算具體為：
6.根據權利要求3所述的光熱光伏聯合發電系統的功率協調控制策略，其特征在于，所述搭建換熱器模型具體為：
7.根據權利要求1所述的光熱光伏聯合發電系統的功率協調控制策略，其特征在于，步驟1中所述搭...
【專利技術屬性】
技術研發人員：劉夢，付曉敏，周元貴，郭浩宇，王嘉樂，沈思錦，
申請(專利權)人：中國大唐集團科學技術研究總院有限公司西北電力試驗研究院，
類型：發明
國別省市：
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