近海可再生能源发电( 二 ) _生活百科

文章插图
近海可再生能源综合发电系统研究架构（1）近海可再生能源综合发电单元的构建。近海可再生能源综合发电单元是由风力发电、波浪能发电、潮流能发电装置组成的有机结合体，因此首先需要研究的内容是3种发电装置的融合，选择合适的基础结构，对发电装置进行最佳化组合及合理的空间布置，是提高综合发电能量转换效率，确保各发电装置安全运行的前提条件;研究综合发电单元内部各发电装置之间的电气连线方式和与之相适应的电力电子变换器，从而保证发电的可靠性。此外，还需研究合理的近海可再生能源发电场内各综合发电单元的排列分布方式、电气连线方式和发电场接入电网方式，从而保证其併网运行。（2）近海可再生能源综合发电的建模。近海可再生能源综合发电的建模包含2个方面:(a)针对单个综合发电单元的建模，模型主要用于综合发电单元中各发电装置之间的互动性影响分析、协调控制和能量管理。在建模过程中，要考虑各种发电装置的详细模型以及综合发电单元内部的详细拓扑结构。(b)多个综合发电单元构成的近海可再生能源发电场的等效建模，模型主要用于发电场接入电网之后，对电网安全稳定的影响分析，以及含有近海可再生能源发电场电网的网源协调控制。在等效建模过程中，一方面要关注发电场对电网的整体输出特性;另一方面，模型要相对简洁、低阶。（3）近海可再生能源综合发电的控制。大规模的近海可再生能源接入电网，必然对电网的安全稳定产生重要影响。由于各发电装置的输出功率特性不同，首先应在不同的时间框架上，研究发电场的整体功率输出特性，然后特别针对发电场输出功率的随机性，分析其与电网之间的互动作用，研究发电场接入后对电网安全稳定和平稳运行的影响，特别是对电网的暂态稳定、频率特性、电压特性以及小扰动稳定特性的影响，为进一步研究和实现含近海可再生能源发电场电网的协调控制提供依据。在此基础之上，综合套用功率预测技术、广域测量技术和储能技术，以电网安全稳定和平稳运行为目标，研究控制策略和控制方法，以达到含近海可再生能源电网的协调控制。近海可再生能源综合发电系统近海可再生能源综合发电系统的构建近海可再生能源综合发电的系统构建，主要包括构成设计和电气连线方式两个方面。在构成设计方面主要是研究合适的近海可再生能源发电转换方式，并对其进行合理布置，构建一个稳定可靠的发电平台。在电气连线方面，主要是设计高效的电气连线和电力电子变换器界面，实现各种可再生能源发电装置的相互兼容以及与电网的可靠连线。(1）近海可再生能源综合发电系统的构成近海可再生能源综合发电系统一种可能的结构如图2所示，其主要研究各种近海可再生能源发电装置与基础平台相结合的方式。对于近海风力发电而言，主要是水平轴风机，与基础平台相结合的技术相对成熟。波浪能发电装置多种多样，不同的发电装置与基础平台相结合的方式不同。潮流能主要有两种发电形式，水平轴式发电装置效率高，自启动性能好;垂直轴式发电装置能够方便地适应潮流的双向发电，两种发电装置与基础平台上的结合方式不尽相同。另外，可用于综合发电的基础平台结构也多种多样。因此，在系统构成设计过程中，最佳化组合各种不同形式的发电装置和基础平台结构，使能量总体转换效率、基础平台和发电装置的兼容性以及系统运行的安全性等方面综合最优。(2）近海可再生能源综合发电系统的连线近海可再生能源综合发电系统中各发电装置，通常採用不同的驱动方式和发电机类型，从而併网连线方式也相应不同。目前採用的驱动方式和发电机类型主要有间接驱动的双馈感应发电机和直驱永磁发电机。前一种方式，发电机直接併网运行，而后一种方式是通过全功率的“背靠背”电力电子变换器併网运行。在这种情况下，可能有以下2种不同的併网连线方案。第1种为交流併网方式:直驱永磁发电机出口“背靠背”电力电子变换器的交流侧和间接驱动的双馈感应发电机的出口分别连线升压变后并连，然后通过交流输电线路与岸上电网相连。第2种为直流併网方式:所有的发电装置均採用“背靠背”电力电子变换器併网运行，在这种情况下，各发电装置在“背靠背”的直流侧并联，然后通过海底电缆与岸上的换流站连线，最后併入电网运行。对以上两种方案从技术可行性、运行可靠性和建设的经济性等方面进行分析比较，进而确定最优的近海可再生能源综合发电併网方案。近海可再生能源综合发电系统的建模(1）近海可再生能源综合发电单元的机理建模近海可再生能源综合发电的机理建模是以单个近海可再生能源综合发电为对象，详细模拟组成综合发电单元的各发电装置以及相互之间连线的拓扑结构，建立其数学模型。建模过程中，首先根据风、波浪和潮流各自的特点，建立三者的动力学模型。然后详细模拟发电装置的各个组成部分，建立各类发电装置详细模型。最后，根据综合发电单元中各发电装置间的电气连线方式，建立机理模型。(2）近海可再生能源综合发电场的等效建模近海可再生能源综合发电场的等效建模通常可以分为等效模型建立和模型参数获取两个部分。由于近海可再生能源综合发电併网运行时，大量採用电力电子变换器，解藕了电网与发电场之间的机电联繫。因此採用非机理的建模方法，对发电场进行整体等效建模。首先利用综合发电单元的机理模型，对发电场在各种电网故障情况下进行动态仿真，根据其动态曲线的特点，建立非机理模型结构和方程。然后以準确描述近海可再生能源发电场的整体动态特性为目标，通过辩识来获得模型参数。近海可再生能源综合发电系统的控制(1）近海可再生能源综合发电场的功率预测一种可能的方案是，分开预测再求和，其示意图如图。