基于功率因數(shù)考核的乏風(fēng)瓦斯發(fā)電綜合系統(tǒng)及其控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于瓦斯發(fā)電遠(yuǎn)程管理控制技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種基于功率因數(shù)考核的乏風(fēng)瓦斯發(fā)電綜合系統(tǒng)及其控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]瓦斯發(fā)電機(jī)組可以充分利用乏風(fēng)瓦斯氣體，在減少乏風(fēng)氣體排放量、降低環(huán)境污染的同時(shí)又實(shí)現(xiàn)了能源的綜合利用，是一種環(huán)保、節(jié)能的發(fā)電形式，可以積極推進(jìn)清潔生產(chǎn)能源發(fā)展，實(shí)現(xiàn)采煤采氣發(fā)電一體化過程，有效提高生產(chǎn)水平。
[0003]另一方面，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，化石能源等非可再生能源日益短缺，太陽能發(fā)電應(yīng)用也越來越廣泛，成為通用的清潔可再生能源發(fā)電形式。在能源綜合利用與環(huán)境保護(hù)需求日益強(qiáng)烈的大環(huán)境下，瓦斯發(fā)電機(jī)組接入太陽能發(fā)電將具有廣闊的發(fā)展與應(yīng)用前景。同時(shí)，由于光伏發(fā)電輸出功率具有波動(dòng)特性等原因，瓦斯發(fā)電機(jī)組接入太陽能發(fā)電后的上級(jí)并網(wǎng)點(diǎn)功率潮流將發(fā)生變化，甚至可能出現(xiàn)雙向變化，導(dǎo)致并網(wǎng)點(diǎn)功率因數(shù)波動(dòng)，低于電網(wǎng)公司規(guī)定的功率因數(shù)考核值時(shí)將產(chǎn)生一定的罰款?，F(xiàn)有的系統(tǒng)無法綜合功率因數(shù)信息、統(tǒng)一協(xié)調(diào)乏風(fēng)瓦斯發(fā)電機(jī)組與光伏發(fā)電機(jī)組，無法充分發(fā)揮其整體的技術(shù)優(yōu)勢(shì)與經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種基于功率因數(shù)考核的乏風(fēng)瓦斯發(fā)電綜合系統(tǒng)及其控制方法，該系統(tǒng)及其控制方法可以靈活控制功率輸出，在乏風(fēng)瓦斯發(fā)電機(jī)組利用最大化的基礎(chǔ)上，一方面避免因并網(wǎng)運(yùn)行功率因數(shù)過低導(dǎo)致出現(xiàn)罰款，另一方面依據(jù)實(shí)際情況盡量利用光伏等可再生能源，提高能源利用效率，節(jié)能減排。
[0005]為達(dá)到以上目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)。
[0006]方案一:
[0007]基于功率因數(shù)考核的乏風(fēng)瓦斯發(fā)電綜合系統(tǒng)，其特征在于:包括分別連接至母線且均為負(fù)載供電的外部電網(wǎng)、瓦斯發(fā)電機(jī)組和光伏發(fā)電機(jī)組；所述外部電網(wǎng)處設(shè)置有用于采集并網(wǎng)點(diǎn)功率信息的并網(wǎng)功率計(jì)量表，所述并網(wǎng)功率計(jì)量表電連接有中央控制器；
[0008]所述瓦斯發(fā)電機(jī)組連接有乏風(fēng)進(jìn)氣管道，所述乏風(fēng)進(jìn)氣管道包含總進(jìn)氣管道、主乏風(fēng)進(jìn)氣管道和備用乏風(fēng)進(jìn)氣管道，所述主乏風(fēng)進(jìn)氣管道和備用乏風(fēng)進(jìn)氣管道并列連接在總進(jìn)氣管道的入口端；所述備用乏風(fēng)進(jìn)氣管道上連通有蓄氣裝置通氣管，所述蓄氣裝置通氣管上連接有蓄氣裝置；
[0009]所述主乏風(fēng)進(jìn)氣管道上設(shè)置有閥門A，所述閥門A通過閥門控制器A電連接到中央控制器；所述備用乏風(fēng)進(jìn)氣管道上設(shè)置有閥門B和閥門C，所述閥門B設(shè)置在蓄氣裝置通氣管的靠近總進(jìn)氣管的一側(cè)，所述閥門C設(shè)置在蓄氣裝置通氣管的另一側(cè)，所述閥門B和閥門C對(duì)應(yīng)通過閥門控制器B和閥門控制器C電連接到中央控制器；所述光伏發(fā)電機(jī)組電連接所述中央控制器；
[0010]所述閥門A為常開閥門，所述閥門B和閥門C為常閉閥門。
[0011]上述技術(shù)方案的特點(diǎn)和進(jìn)一步改進(jìn):
[0012]進(jìn)一步的，所述蓄氣裝置的進(jìn)氣口通過儲(chǔ)存管道連接所述蓄氣裝置通氣管，所述蓄氣裝置的出氣口通過排放管道連接所述蓄氣裝置通氣管，所述儲(chǔ)存管道上設(shè)置有氣體儲(chǔ)存控制系統(tǒng)，所述排放管道上設(shè)置有氣體排放控制系統(tǒng)，所述氣體儲(chǔ)存控制系統(tǒng)和氣體排放控制系統(tǒng)均分別電連接至中央控制器。
[0013]進(jìn)一步的，所述光伏發(fā)電機(jī)組通過光伏并網(wǎng)開關(guān)電連接至母線，所述光伏并網(wǎng)開關(guān)與所述中央控制器電連接。
[0014]方案二:
[0015]上述的基于功率因數(shù)考核的乏風(fēng)瓦斯發(fā)電綜合系統(tǒng)的綜合控制方法，其特征在于:并網(wǎng)功率計(jì)量表采集并網(wǎng)點(diǎn)功率信息，并向中央控制器傳輸實(shí)時(shí)的并網(wǎng)點(diǎn)功率信息，當(dāng)中央控制器獲取該時(shí)刻的功率因數(shù)PFJ^，進(jìn)行判斷控制運(yùn)行:
[0016]I)當(dāng)功率因數(shù)？匕高于死區(qū)上限值，同時(shí)閥門A當(dāng)前狀態(tài)為最大進(jìn)氣量，且備用乏風(fēng)進(jìn)氣管道進(jìn)氣量高于最低設(shè)定值，則下達(dá)閥門控制器C完全打開閥門C的指令，然后判斷閥門B是否打開:若閥門B沒有打開，則下達(dá)閥門控制器B打開閥門B的指令；若閥門B已經(jīng)打開，則判斷閥門B是否為最大進(jìn)氣量:若閥門B不是最大進(jìn)氣量，則下達(dá)閥門控制器B增加閥門B進(jìn)氣量的指令；若閥門B是最大進(jìn)氣量，則判斷光伏發(fā)電機(jī)組是否投入:若光伏發(fā)電機(jī)組已經(jīng)投入，則維持當(dāng)前進(jìn)氣量，若光伏發(fā)電機(jī)組沒有投入，則下達(dá)光伏并網(wǎng)開關(guān)閉合指令；
[0017]2)當(dāng)功率因數(shù)？匕高于死區(qū)上限值，同時(shí)閥門A當(dāng)前狀態(tài)為最大進(jìn)氣量，且備用乏風(fēng)進(jìn)氣管道進(jìn)氣量低于最低設(shè)定值，則下達(dá)閥門控制器C關(guān)閉閥門C的指令，然后判斷蓄氣裝置容量是否已空:若蓄氣裝置容量已空，則下達(dá)閥門控制器B關(guān)閉閥門B的指令，若蓄氣裝置容量不為空，則下達(dá)閥門控制器B完全打開閥門B的指令，然后關(guān)閉氣體儲(chǔ)存控制系統(tǒng)，并打開氣體排放控制系統(tǒng)進(jìn)行瓦斯氣體排放。
[0018]3)當(dāng)功率因數(shù)？匕高于死區(qū)上限值，同時(shí)閥門A當(dāng)前狀態(tài)不是最大進(jìn)氣量，則下達(dá)閥門控制器A增加閥門A進(jìn)氣量的指令。
[0019]4)當(dāng)功率因數(shù)PFt低于死區(qū)下限值時(shí)，判斷光伏發(fā)電機(jī)組是否已經(jīng)投入:若光伏發(fā)電機(jī)組已經(jīng)投入，則下達(dá)光伏并網(wǎng)開關(guān)斷開指令，若光伏發(fā)電機(jī)組沒有投入，則判斷閥門B是否已經(jīng)打開:若閥門B沒有打開，則判斷閥門A當(dāng)前狀態(tài)是否為允許最小進(jìn)氣量:若斷閥門A當(dāng)前狀態(tài)是允許最小進(jìn)氣量，則瓦斯發(fā)電機(jī)組待機(jī)，若斷閥門A當(dāng)前狀態(tài)不是允許最小進(jìn)氣量，則下達(dá)閥門控制器A減少閥門A進(jìn)氣量的指令；
[0020]若閥門B已經(jīng)打開，則下達(dá)閥門控制器B關(guān)閉閥門B的指令，再下達(dá)閥門控制器C完全打開閥門C的指令，然后判斷蓄氣裝置容量是否已滿:若蓄氣裝置容量已滿，則關(guān)閉氣體儲(chǔ)存控制系統(tǒng)和氣體排放控制系統(tǒng)，然后下達(dá)閥門控制器C完全關(guān)閉閥門C的指令，若蓄氣裝置容量未滿，則關(guān)閉氣體排放控制系統(tǒng)，并打開氣體儲(chǔ)存控制系統(tǒng)進(jìn)行瓦斯氣體存儲(chǔ)。
[0021]5)當(dāng)功率因數(shù)PFt低于死區(qū)上限值，且高于死區(qū)下限值時(shí)，維持當(dāng)前進(jìn)氣量。
[0022]上述技術(shù)方案的特點(diǎn)和進(jìn)一步改進(jìn):
[0023]進(jìn)一步的，下達(dá)閥門控制器B增加閥門B進(jìn)氣量的指令后，規(guī)定閥門B的進(jìn)氣增加量為當(dāng)前進(jìn)氣量的10%。
[0024]進(jìn)一步的，下達(dá)閥門控制器A增加閥門A進(jìn)氣量的指令后，規(guī)定閥門A的進(jìn)氣增加量為當(dāng)前進(jìn)氣量的10%。
[0025]進(jìn)一步的，下達(dá)閥門控制器A減少閥門A進(jìn)氣量的指令后，規(guī)定閥門A的進(jìn)氣減少量為當(dāng)前進(jìn)氣量的15%。
[0026]本發(fā)明的基于功率因數(shù)考核的乏風(fēng)瓦斯發(fā)電綜合系統(tǒng)及其控制方法，中央控制器通過控制光伏并網(wǎng)開關(guān)的開關(guān)，進(jìn)而控制光伏發(fā)電機(jī)組與母線的接入與否；中央控制器通過控制閥門A、閥門B和閥門C的開關(guān)，進(jìn)而控制乏風(fēng)進(jìn)氣管道的進(jìn)氣量；通過蓄氣裝置進(jìn)一步穩(wěn)定進(jìn)氣量。該系統(tǒng)及其控制方法可以靈活控制功率輸出，在乏風(fēng)瓦斯發(fā)電機(jī)組利用最大化的基礎(chǔ)上，一方面避免因并網(wǎng)運(yùn)行功率因數(shù)過低導(dǎo)致出現(xiàn)罰款，另一方面依據(jù)實(shí)際情況盡量利用光伏等可再生能源，提高能源利用效率，節(jié)能減排；該系統(tǒng)能夠綜合功率因素統(tǒng)一協(xié)調(diào)乏風(fēng)發(fā)電機(jī)組與光伏陣列，充分發(fā)揮乏風(fēng)發(fā)電機(jī)組與光伏陣列整體的技術(shù)優(yōu)勢(shì)與經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)。
【附圖說明】
[0027]圖1為本發(fā)明的基于功率因數(shù)考核的乏風(fēng)瓦斯發(fā)電綜合系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0028]圖2為本發(fā)明的基于功率因數(shù)考核的乏風(fēng)瓦斯發(fā)電綜合控制方法的工作流程示意圖；
[0029]圖3為圖2中H部分的放大圖；
[0030]圖4為圖2中I部分的放大圖；
[0031]圖中:1、母線；2、外部電網(wǎng)；3、瓦斯發(fā)電機(jī)組；4、光伏發(fā)電機(jī)組；5、負(fù)載；6、并網(wǎng)功率計(jì)量表；7、中央控制器；8、總進(jìn)氣管道；9、主乏風(fēng)進(jìn)氣管道；10、備用乏風(fēng)進(jìn)氣管道；11、蓄氣裝置；12、閥門A ;13、閥門控制器A ;14、閥門B ; 15、閥門控制器B ; 16、閥門C ;17、閥門控制器C ;18、儲(chǔ)存管道；19、排放管道；20、氣體儲(chǔ)存控制系統(tǒng)；21、氣體排放控制系統(tǒng)；
22、光伏并網(wǎng)開關(guān)；23、蓄氣裝置通氣管。
【具體實(shí)施方式】
[0032]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0033]參照?qǐng)D1，為本發(fā)明的基于功率因數(shù)考核的乏風(fēng)瓦斯發(fā)電綜合系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；該乏風(fēng)瓦斯發(fā)電綜合能源系統(tǒng)包括分別連接至母線I且均為負(fù)載5供電的外部電網(wǎng)2、瓦斯發(fā)電機(jī)組3和光伏發(fā)電機(jī)組4(即圖中的光伏陣列)；外部電網(wǎng)2處設(shè)置有用于采集并網(wǎng)點(diǎn)功率信息的并網(wǎng)功率計(jì)量表6，并網(wǎng)功率計(jì)量表6電連接有中央控制器7。中央控制器7用于接收并網(wǎng)功率計(jì)量表6發(fā)送來的并網(wǎng)點(diǎn)功率信息，并根據(jù)接收到的并網(wǎng)點(diǎn)功率信息調(diào)控瓦斯發(fā)電機(jī)組3和光伏發(fā)電機(jī)組4與母線I的接入狀態(tài)。
[0034]瓦斯發(fā)電機(jī)組3連接有乏風(fēng)進(jìn)氣管道，乏風(fēng)進(jìn)氣管道包含總進(jìn)氣管道8、主乏風(fēng)進(jìn)氣管道9和備用乏風(fēng)進(jìn)氣管道10，主乏風(fēng)進(jìn)氣管道9和備用乏風(fēng)進(jìn)氣管道10并列連接在總進(jìn)氣管道8的入口端，總進(jìn)氣管道8的出氣口連接瓦斯發(fā)電機(jī)組3 ;備用乏風(fēng)進(jìn)氣管道10上連通有蓄氣裝置通氣管23，蓄氣裝置通氣管23上連接有蓄氣裝置11 ;蓄氣裝置11在供氣充足的情況下可以貯備瓦斯氣體，以備供氣不足時(shí)使用；在管道氣體壓力和流量不夠或者沒有氣體流量的情況，蓄氣裝置11可以工作并釋放瓦斯氣體，使得整體系統(tǒng)能夠支撐一段時(shí)間以維持正常運(yùn)行，為后續(xù)處理操作爭(zhēng)取了寶貴的時(shí)間，使得系統(tǒng)整體的可靠性和安全性得以提升；通過蓄氣裝置11進(jìn)一步穩(wěn)定進(jìn)氣量。
[0035]主乏風(fēng)進(jìn)氣管道9上設(shè)置有閥門A12，閥門A12通過閥門控制器A13電連接到中央控制器7 ;備用乏風(fēng)進(jìn)氣管道10上設(shè)置有閥門B14和閥門C16，閥門B14設(shè)置在蓄氣裝置通氣管23的靠近總進(jìn)氣管道8的一側(cè)的備用乏風(fēng)進(jìn)氣管道10上，閥門C16設(shè)置在蓄氣裝置通氣管23的另一側(cè)的備用乏風(fēng)進(jìn)氣管道10上，閥門B14和閥門C16對(duì)應(yīng)通過閥門控制器B15和閥門控制器C17電連接到中央控制器7 ;中央控制器7通過控制閥門A12、閥門B14和閥門C16的開關(guān)，進(jìn)而控制乏風(fēng)進(jìn)氣管道的進(jìn)氣量；閥門A12為常開閥門，閥門B14和閥門C16為常閉閥門。
[0036]光伏發(fā)電機(jī)組4電連接中央控制器7，中央控制器7調(diào)控光伏發(fā)電機(jī)組4與母線I的接入狀態(tài)。
[0037]進(jìn)一步的，蓄氣裝置11的進(jìn)氣口通過儲(chǔ)存管道18連接蓄氣裝置通氣管23，蓄氣裝置11的出氣口通過排放管道19連接蓄氣裝置通氣管23，儲(chǔ)存管道18上設(shè)置有氣體儲(chǔ)存控制系統(tǒng)20，排放管道19上設(shè)置有氣體排放控制系統(tǒng)21，氣體儲(chǔ)存控制系統(tǒng)20和氣體排放控制系統(tǒng)21均分別電連接至中央控制器7。
[0038]進(jìn)一步的，光伏發(fā)電機(jī)組4通過光伏并網(wǎng)開關(guān)22電連接至母線1，光伏并網(wǎng)開關(guān)22與中央控制器7電連接。中央控制器7通過控制光伏并網(wǎng)開關(guān)22的開關(guān)，進(jìn)而控制光伏發(fā)電機(jī)組4與母線I的接入與否。
[0039]采用主乏風(fēng)進(jìn)氣管道9和備用乏