面向新能源消纳的工业园区负荷虚拟储能特性建模与控制方法研究

Lack of regulation capacity is one of the main reasons for the difficulty of the renewable energy consumption in China. Thus unearthing the potential adjustment ability of electrolyte, arc furnace and other typical industrial park loads is an effective method to solve the renewable energy consumption issue in China. The virtual energy storage characteristic of the loads is effective to realize the power fluctuations smoothing of renewable energy. Aiming at the industrial park including the electrolysis and electric arc furnace loads, the virtual energy storage characteristic modeling method of the loads is studied in this proposal. The control constraints and control costs are quantitatively constructed. Then the equivalent circuit models, which are suitable for the loads regulation, are established and the continuous power precision control method is proposed. Aiming at the typical renewable energy local consumption scenario including the scenario that the renewable energy is integrated in the industrial park directly and the scenario that the renewable energy sign the power supply contract with the industrial park, - load automatic control technology based on the wide-area information is studied. By coordinating the different types of the loads, the power fluctuation of the renewable energy can be automatically tracked in different scenarios, reducing the the regulation demand of the renewable energy for the power grid. The studies provide a technical support for the local consumption of the large-scale renewable energy by industrial parks.

电网调节能力不足是我国新能源消纳困难的主要原因之一。电解类、电弧炉类工业负荷具有热储能效应且容量大，挖掘此类负荷潜在的功率调节能力，发挥其虚拟储能的作用并与电网互动，实现新能源功率波动的就地平抑，是提高我国电网新能源消纳能力的有效手段。本项目以含电解类、电弧炉类等典型高耗能负荷的工业园区为对象，研究工业园区负荷的虚拟储能特性建模方法，定量表征其控制约束和控制代价，建立适用于其调控的等效电路模型，提出工业园区负荷功率的精细化连续控制方法。在此基础上，针对高比例新能源直接接入工业园区以及通过电网为工业园区直供电等典型消纳场景，研究基于广域信息反馈的工业园区负荷自动控制技术，通过工业园区内不同类型负荷的协调控制，实现工业园区负荷功率对不同应用场景下新能源功率波动的自动跟踪，降低新能源对电网的调节需求，为工业园区就地消纳大规模新能源的新思路提供技术支撑。

提高电网调节能力和本地负荷的消纳能力以应对大规模接入风/光电的强间歇性出力，是我国可再生能源消纳困境亟待解决的关键问题。电解类、电弧炉类等工业负荷具有热储能效应且容量大，具备极大的虚拟储能调节潜力。挖掘此类负荷的调节能力并实现其与电网的协调互动，对于实现大规模新能源功率波动的就地平抑、提升电网的可再生能源消纳能力具有重要意义。本项目以含电解类、电弧炉类、多晶硅等典型高耗能负荷的工业园区为对象，研究内容及成果如下：（1）研究工业园区负荷的虚拟储能特性定量表征方法，建立了电解类、电弧炉类、多晶硅等典型高耗能负荷的控制约束与控制代价定量模型，提出了表征工业园区整体虚拟储能调节特性的聚合方法；（2）研究工业园区负荷功率的精细化连续控制方法，建立了适用于连续调控的各类典型负荷等效电路模型，提出了基于现场实测数据的等效电路参 数辨识方法；针对各类典型负荷提出了精细化连续控制方法；（3）研究针对风/光电功率波动平抑的工业园区负荷自动控制技术，提出了基于广域信息反馈的工业园区负荷自动控制技术，通过工业园区内不同类型负荷的协调控制，实现工业园区负荷功率对不同应用场景下新能源功率波动的自动跟踪。项目研究成果为为工业园区就地消纳大规模新能源的新思路提供技术支撑，对工业园区负荷参与电网互动调节奠定了坚实的理论基础。