风电与热电联产机组供暖系统关键技术研究

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1、风电与热电联产机组供暖系统关键技术研究吴立东1吴碱2(1.中国大唐集团新能源股份有限公司北京石景山区1000532.东北大学秦皇岛分校控制工程学院河北秦皇岛066004)摘要：为降低北方风电场的弃风率，结合北方冬季的供暖需求，风电供暖系统作为解决方案被提出。木文针对风电与热电联产机组供暖系统瓶颈问题，热电联产机组频繁启停问题展开研宄，提出在该系统硬件单元中增加储能单元、在控制环节中增加预测控制环节、以及二者相结合的控制方案。仿真分析表明，三种方法都明显减少了热电联产机组启停次数，二者相结合的控制方法最优。关键词：风电供暖；频繁启停；储能单元；预测控制ResearchontheKeyTec

2、hnologiesofWindPowerandThermalPowerProductionUnitHeatingSystemWuLi-dongl,WuJian2(ChinaDatingCorporationRenewablePowerCo.Limited,Beijing100053China；NortheasternUniversityatQinhuangdao,Hebei066004China)ABSTRACT:Toreducetherateofabandonedwindwithnorthwindfarm,combinedwiththenorthernwinterheatingdema

3、nd,windpowerheatingsystemshavebeenproposedasasolution.Inthispaper,windpowerandthermalpowercycleunitheatingsystembottlenecksissues,combinedcycleunitsstartandstopfrequentlyissuesresearch,proposedtoincreasethestorageunitinthesystemhardwareunits,anincreaseofpredictivecontrollinkinthecontrolsegment,an

4、dthecombinationofbothcontrolProgram.Simulationresultsshowthatthethreemethodshavesignificantlyreducedthethermalpowercycleunitsstartandstoptimes,thecombinationcontrolmethodistheoptimalway.Keywords:Windheating；Frequentstartsandstops；Storageunit；Predictivecontrol.引言为了缓解黄河以北地区冬季供暖期间风电并网运行困难，提高风资源丰富地区的

5、风电消纳能力，减少火力发电厂化石能源低效燃烧带来的环境污染，改善北方地区冬季大气环境质量，促进城镇能源利用清洁化，国家能源局在具备条件的地区大力推广风电清洁供暖技术［1］。风电供暖一方面可以解决燃煤供暖所带来的污染问题，另一方面还可以缓解风电场弃风限电的问题［2］。近年来，我国北方地区的风能资源冬季夜间最大，而这正是用电负荷的低谷吋段和取暖供热的高峰吋段，为了满足建筑取暖供热需要，热电联产机组需优先运行，几乎把电力负荷的空间全部占去了，风电机组被迫弃风停运［3］。热电联产机组与风电联合供暖方案，是将风电作为主要的供热供电来源，该方案己在东北试点运行［4］。热电联产机组作为辅助的供热供电来

6、源，由于风的随机性，在联合运行过程中，热电联产机组频繁启停。人型热电联产机组的频繁启停，对设备的疲劳度影响很大，长吋间运行会加速设备的老化。为缓解风电与热电联产机组联合供暖而引起的热电联产机组频繁启停问题,本文提出并分析了储能单元在系统中的作用，预测控制在系统中的作用，以及二者相结合的控制方法，在缓解热电联产机组频繁启停，提高风电与热电联产机组联合供暖系统工作效率方面效果显著。1风电与热电联合供暖系统原理风电与热电联产机组联合供暖系统原理示意图如图1所示，主要由热电联产机组、风力发电机组、泵、控制器、热水与冷水管道和电网等几部分组成。联合供暖系统以风能作为主要的电力和供暖的来源，煤炭作为

7、辅助的供暖来源。电力线缆通过热电联产机组原有的线路进入主电网；与之前的热电联产机组相比，主要的区别在于更换了热电联产机组的水箱为电热型水箱，既可以利用热电联产机组的余热供暖，也可利用风电机组发电烧水供暖。近年来，风电供暖项0与逐渐被地区采用并作为示范项0实施。该系统以风电作为主要的能量来源，热电联产机组作为辅助的能量来源。但是由于风的随机性，风力的间断性缺失造成热电联产机组的频繁启停，这样造成机组设备的使用寿命急剧下降。储能单元在系