[00133414]非并网风/网互补智能供电关键技术及应用

本项目属于风电、控制等交叉学科研究领域。 风电并网是目前世界上大规模风电唯一应用模式。由于风电的波动性和间歇性,要满足并网稳频、稳压、稳相位等一系列苛刻要求,就必然增加风力发电机组结构复杂性和制造成本,也降低了风电利用效率而且在没有燃气发电、水电等调峰的情况下,风电在电网中贡献率一般难以超过10%。我国风电产业迅速发展的同时,风电限电弃风的现象日趋严重,也带来风电制造业的严重过剩。本项目经过30多年研究,揭示了非并网风电与高耗能负载直接耦合的运行规律,提出了非并网风电应用模式、风网互补多能源协同供电技术、负载变工况优化控制技术、大规模风电与高耗能负载互动耦合技术,实现了风电的高效、低成本全部利用,主要研究如下： 1、提出了非并网风电应用模式。创新性地提出非并网风电独立供电、风网互补多能源协同供电及风电调峰等形式等。在非并网风电应用模式下,风电、网电等多能源相互独立,风电、网电通过能源平衡协同为高耗能负载供电,优化了风机结构,节省了风电并网运行所需的大量辅助设备,实现风电高效、低成本利用。 2、提出风电优先利用的风/网互补直流变换技术,直流变换器采用LC串联谐振实现电压源到电流源的转换,即输出电流只与输入电压和LC阻抗有关,而与负载无关。风/网互补直流变换采用并联拓扑结构,“联网不并网,柔性对接”、不管风力发电机输出功率大小,都能优先使用风电,并与网电协同给负载供电,保证负载连续稳定工作,省略蓄电装置、风/网切换装置及风电并网辅助设备,降低风电的应用成本和对电网运行质量的影响。 3、提出了负载变工况优化控制技术,针对系统非线性、强耦合和时变特性,采用基于案例推理的专家控制技术,前馈推理在实现风能最大功率跟踪的基础上通过搜索匹配和直接控制保证控制的实时性,反馈控制跟踪负载变化并通过自适应和自学习保证在负载多变的各种不确定因素存在的不利因素下,获得优良的鲁棒性。 4、基于以上技术,提出了大规模风电与高耗能负载互动耦合技术,在建立风电与高耗能负载互动模型的基础上,揭示了大规模风电与特殊负载运行特性的互动耦合规律,采用时间序列混沌特性分析,高耗能负载主动适应风电功率的变化,实现了风电的全部高效利用。 本项目取得多项自主创新成果,填补多项国内外空白,关键核心技术国际领先,已授权发明专利12项,软件著作权1项。发表SCI、EI期刊论文29篇,出版专著2部。2014年获得中国循环经济协会科学技术奖一等奖,2015年获得国家发展和改革委员会优秀研究成果奖一等奖。 本项目成果已经与13家风机制造、海水淡化、制氢、油田及相关企业合作,填补7项国内外空白。累计新增销售额1.5亿元,新增利润2000余万,节约标煤20万吨,减少SO2和CO2排放9.2万吨。非并网风/网互补技术的推广,不仅符合我国节能减排、绿色发展的理念,还可以造就新型、高端制造业的发展,形成亿万元设备制造业市场。