用于在電網(wǎng)上生產(chǎn)和配送電能的系統(tǒng)，以及相關(guān)聯(lián)的優(yōu)化方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及用于在由地理區(qū)域所限定的電網(wǎng)（200）上用于生產(chǎn)和配送電能的系統(tǒng)（100），其特征在于，所述系統(tǒng)包括：用于生產(chǎn)電能的第一所謂主實(shí)體（110），其運(yùn)行在穩(wěn)態(tài)，并且生產(chǎn)在所述電網(wǎng)（200）上所生產(chǎn)的電能的至少一部分電能；用于從可再生能源生產(chǎn)電能的第二實(shí)體（120），其間歇性地生產(chǎn)在所述電網(wǎng)（200）上所生產(chǎn)的電能；用于生產(chǎn)電能的第三實(shí)體（130），其能夠運(yùn)行在負(fù)荷跟蹤狀態(tài)，設(shè)計(jì)所述系統(tǒng)的大小，使得對(duì)應(yīng)于由用于生產(chǎn)電能的所述主實(shí)體（110）在一年的跨度上所配送的電能的量中的變化的分布圖與由用于從可再生能源生產(chǎn)電能的所述第二實(shí)體（120）在一年的跨度上所生產(chǎn)的電能的量中的變化的分布圖的和的在所述地理區(qū)域的一年的跨度上的總能量潛力中的變化的分布圖，小于如由所述給定地理區(qū)域所限定的所述電網(wǎng)（200）的在一年的跨度上的所需求的電能中的變化的分布圖。
【專利說明】用于在電網(wǎng)上生產(chǎn)和配送電能的系統(tǒng)，以及相關(guān)聯(lián)的優(yōu)化方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電能發(fā)電系統(tǒng)(包括在電網(wǎng)上配送間歇性的可再生能源的重要部分)以及用于整體上優(yōu)化所述系統(tǒng)和設(shè)計(jì)所述系統(tǒng)大小的方法，以便消除使用儲(chǔ)能裝置以彌補(bǔ)可再生能源的間歇性特點(diǎn)的依賴。
【背景技術(shù)】
[0002]為了響應(yīng)于電力需求的日內(nèi)變化，以及保持電能生產(chǎn)和需求之間的平衡，已經(jīng)開發(fā)和設(shè)計(jì)了特定的發(fā)電實(shí)體以調(diào)節(jié)它們的生產(chǎn)，從而根據(jù)需求供應(yīng)電能，也就是說，所述特定實(shí)體被設(shè)計(jì)成工作在負(fù)荷跟蹤態(tài)。所述特定發(fā)電實(shí)體例如是水力發(fā)電廠、燃煤型或燃?xì)庑蜔犭姀S等。
[0003]所述特定實(shí)體充當(dāng)大規(guī)模生產(chǎn)實(shí)體的補(bǔ)充，所述大規(guī)模生產(chǎn)實(shí)體是被設(shè)計(jì)為以最低價(jià)格生產(chǎn)大量電能，并使能電能的最大部分供應(yīng)分配在電網(wǎng)。它們通常是供應(yīng)所謂基本負(fù)荷電力的核電廠或化石燃料發(fā)電廠。
[0004]最后，最后一種類別的發(fā)電廠使得滿足消耗峰值成為可能。所觀測(cè)到的峰值具有兩種類型，并且可組合:每日峰值，其通常位于傍晚，并且其主要與家庭的行為有關(guān)系；以及季節(jié)性峰值，其與時(shí)期的氣候條件有關(guān)系。
[0005]在法國(guó)的特定情況下，生產(chǎn)基本負(fù)荷電力的核電廠也參與負(fù)荷跟蹤狀態(tài)中的操作而其最初沒有被設(shè)計(jì)用于負(fù)荷跟蹤狀態(tài)，因此導(dǎo)致該設(shè)備的過早損耗(燃料損耗、致動(dòng)器損耗等)。因此，這種過早損耗使得不可能有這些核電廠的最優(yōu)利潤(rùn)率。
[0006]對(duì)減少溫室氣體排放的期望落后于開發(fā)和使用可再生能源作為電網(wǎng)的主要來(lái)源，或代替作為完善主要來(lái)源的次要來(lái)源。在不同的可再生能源之中，來(lái)自太陽(yáng)能、風(fēng)能和海洋能的電力生產(chǎn)是目前三種最有前景的能源資源，并且針對(duì)它們的技術(shù)開發(fā)是重要的。
[0007]然而，這些可再生能源是間歇性的、隨機(jī)的和不穩(wěn)定的資源。另外，電力生產(chǎn)不必要與電網(wǎng)的需求同步，不管是暫時(shí)地或數(shù)量上。因此，特別是由于實(shí)時(shí)地保持電力生產(chǎn)和消耗之間的平衡的困難，減慢了這些可再生能源的開發(fā)和使用。
[0008]為了解決這個(gè)問題，廣泛的研究和無(wú)數(shù)的開發(fā)正在進(jìn)行中，為了能夠存儲(chǔ)由這些可再生能源所生產(chǎn)的過剩電能，以便能夠在生產(chǎn)不足的周期恢復(fù)過剩電能。因此，存儲(chǔ)這種電能的可能性使得根據(jù)需求和生產(chǎn)，能夠在電網(wǎng)上恢復(fù)這種電能是可能的。
[0009]相反，用于獲得可再生能源的發(fā)電的存儲(chǔ)的技術(shù)困難是許多的，并且所開發(fā)的技術(shù)解決方案還不可行或可大規(guī)模利用，除了值得注意的用于通過抽運(yùn)轉(zhuǎn)移電能的電廠(可逆的水力發(fā)電廠)之外。
[0010]為克服由可再生能源所生產(chǎn)的電能的間歇性、不穩(wěn)定和隨機(jī)性質(zhì)，文件US6671585描述了用于生產(chǎn)電能的系統(tǒng)的示例、能夠提高來(lái)自使用可再生能源的設(shè)備的電能的商業(yè)價(jià)值的方法和計(jì)算機(jī)程序。所描述的用于生產(chǎn)電能的系統(tǒng)由至少三個(gè)發(fā)電機(jī)的組合形成，諸如核電廠、水力發(fā)電廠、燃?xì)獍l(fā)電廠以及可再生能量源。更準(zhǔn)確地來(lái)說，所描述的用于生產(chǎn)電能的系統(tǒng)包括:能夠運(yùn)行在恒穩(wěn)態(tài)的發(fā)電機(jī)；以可變方式生產(chǎn)電能的可再生能源的源；以及在線管理的第三發(fā)電機(jī)，以便調(diào)節(jié)其電能生產(chǎn)，進(jìn)而根據(jù)由可再生能源(風(fēng)能)所產(chǎn)生的電能量來(lái)保持電網(wǎng)的平衡。與其預(yù)測(cè)相比，由在線管理的發(fā)電機(jī)所生產(chǎn)的較大或較小的電能量，被計(jì)數(shù)并登記在存儲(chǔ)的虛擬電能賬戶中。在源自可再生的電力生產(chǎn)不足的情況下，被管理的電廠補(bǔ)償并計(jì)入借方的風(fēng)力發(fā)電機(jī)的賬戶。相反，與需求相比，在源自可再生的發(fā)電過剩的情況下，記入該賬戶。
[0011]此類系統(tǒng)使得彌補(bǔ)某些可再生能源(電能鏈的一端)的特定行為，而使繼續(xù)運(yùn)行在負(fù)荷跟蹤狀態(tài)的大量發(fā)電實(shí)體免受加速損耗能為可能，后者具有位于電能鏈的另一端的電能需求的來(lái)源。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012]在該上下文中，本發(fā)明旨在提出用于在電網(wǎng)上生產(chǎn)和配送電能的系統(tǒng)，該系統(tǒng)使能解決上述問題。
[0013]為此，本發(fā)明提出了用于生產(chǎn)和配送由給定地理區(qū)域所限定的電網(wǎng)上的電能的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括:
[0014]-用于生產(chǎn)電能的主實(shí)體，其運(yùn)行在穩(wěn)態(tài)，并且生產(chǎn)在所述電網(wǎng)上所生產(chǎn)的電能的至少一部分；
[0015]-用于從可再生能源生產(chǎn)電能的第二實(shí)體，不與儲(chǔ)能裝置相關(guān)聯(lián)，間歇性地生產(chǎn)在所述電網(wǎng)上所生產(chǎn)的電能；
[0016]-用于生產(chǎn)電能的第三實(shí)體，能夠運(yùn)行在負(fù)荷跟蹤狀態(tài)，并且能夠供應(yīng)在所述電網(wǎng)上所生產(chǎn)的電能；
[0017]設(shè)計(jì)所述系統(tǒng)的大小，以便對(duì)應(yīng)于在由用于生產(chǎn)電能的所述主實(shí)體在一年的跨度上所配送的電能的總量中的變化的分布圖與在由用于從可再生能源生產(chǎn)電能的所述第二實(shí)體在一年的跨度上所生產(chǎn)的電能總量中的變化的分布圖之和的在所述地理區(qū)域的一年的跨度上的總能量潛力中的變化的分布圖，小于由所述給定地理區(qū)域所限定的所述電網(wǎng)的一年的跨度上的所需求的電能中的變化的分布圖。
[0018]所采用的術(shù)語(yǔ)“可再生能源”意味著可足夠快地更新它們自己，在人的尺度上被認(rèn)為是取之不盡的能源形式。因此，作為示例，太陽(yáng)能、風(fēng)能、波浪能、流體動(dòng)力能都是可再生能源的形式。
[0019]所采用的術(shù)語(yǔ)“發(fā)電實(shí)體”意味著不僅是用于發(fā)電的單個(gè)模塊，而且還是用于生產(chǎn)電能的一組模塊。
[0020]因此，根據(jù)本發(fā)明的發(fā)電和配電系統(tǒng)使得與電網(wǎng)需求相比，在生產(chǎn)過剩周期中，擺脫生產(chǎn)可再生電能的過量電能的存儲(chǔ)的限制成為可能(電能，即需求大于生產(chǎn)時(shí)，被重注入到電網(wǎng)中的電能)。
[0021]另外，通過預(yù)期和設(shè)定大小的第三互補(bǔ)發(fā)電實(shí)體，以便全部承擔(dān)負(fù)荷跟蹤的責(zé)任，使得很好地控制電網(wǎng)的需求中的波動(dòng)，從而使能在由電網(wǎng)上的可再生能源所生產(chǎn)的電力的電網(wǎng)上，直接且傾向地分布。
[0022]由于本發(fā)明，專用并以運(yùn)行在負(fù)荷跟蹤狀態(tài)的目的設(shè)計(jì)的用于生產(chǎn)電能的實(shí)體的使用(有利地，低功率)，使得設(shè)計(jì)和運(yùn)行在穩(wěn)態(tài)中的大規(guī)模發(fā)電實(shí)體成為可能。因此，通過運(yùn)行在標(biāo)稱功率，改進(jìn)了這些大規(guī)模發(fā)電實(shí)體的經(jīng)濟(jì)和能源效率。這些大規(guī)模發(fā)電實(shí)體不再參與負(fù)荷跟蹤，延長(zhǎng)了它們的壽命，并且降低了運(yùn)行成本。
[0023]從而優(yōu)化了用于發(fā)電的設(shè)備的大小和運(yùn)行。
[0024]此外，能夠運(yùn)行在負(fù)荷跟蹤狀態(tài)的第三發(fā)電實(shí)體有利地位于地理上盡可能接近于消耗區(qū)域，以便優(yōu)化用于生產(chǎn)和配送電能的物流系統(tǒng)。
[0025]能夠運(yùn)行在負(fù)荷跟蹤狀態(tài)的用于生產(chǎn)電能的第三實(shí)體有利地由一個(gè)或多個(gè)大規(guī)模發(fā)電模塊性成。
[0026]根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)還使得可能不用使用由化石資源供應(yīng)的備用發(fā)電實(shí)體，以及不用使用受制于排放標(biāo)準(zhǔn)的污染的發(fā)電實(shí)體。因此，根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)使得通過減少或甚至消除使用這些類型的實(shí)體來(lái)減少污染排放成為可能。
[0027]由于本發(fā)明，可以以最優(yōu)的方式規(guī)定可再生能源的價(jià)格，因?yàn)樗鼈兊碾S機(jī)性、間歇性和不穩(wěn)定性質(zhì)不再是缺點(diǎn)。因此，根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)使得參與這些技術(shù)的商業(yè)開發(fā)成為可能。
[0028]根據(jù)本發(fā)明的用于在電網(wǎng)上生產(chǎn)和配送電能的系統(tǒng)還具有以下中的一個(gè)或多個(gè)特征，可單獨(dú)考慮或根據(jù)其任何技術(shù)的可能組合來(lái)考慮:
[0029]-用于發(fā)電的所述主實(shí)體配送所需的至少50%的電能，以滿足所述電網(wǎng)的需求；
[0030]-用于發(fā)電的所述第一實(shí)體和能夠運(yùn)行在負(fù)荷跟蹤狀態(tài)的用于生產(chǎn)電能的所述第三實(shí)體由相同的發(fā)電單元組成；
[0031]-用于生產(chǎn)電能的所述第三實(shí)體由單個(gè)模塊或多個(gè)相同的功率模塊組成；
[0032]-用于生產(chǎn)電能的所述第三實(shí)體的模塊中的每個(gè)模塊的功率被包括在IOOMWe和500MWe 之間；
[0033]-用于生產(chǎn)電能的所述第三實(shí)體是小型核反應(yīng)堆；
[0034]-用于從可再生能源生產(chǎn)電能的所述第二實(shí)體和/或用于生產(chǎn)電能的所述第三實(shí)體位于所述給定地理區(qū)域中；
[0035]-設(shè)計(jì)所述系統(tǒng)的大小，使得在所述電網(wǎng)一年的跨度上所生產(chǎn)的總能量潛力中的變化的所述分布圖和在所述電網(wǎng)的一年的跨度上的所需求的電能中的變化的所述分布圖之間的最小偏差Emin和最大偏差Emax所限定的管理窗口，被包括在用于生產(chǎn)電能的所述第三實(shí)體的最優(yōu)發(fā)電間隔中；
[0036]-所述設(shè)計(jì)大小，使得所述管理窗口被包括在用于生產(chǎn)電能的所述第三實(shí)體的最優(yōu)發(fā)電間隔中，是通過重新設(shè)計(jì)用于生產(chǎn)電能的所述第三實(shí)體的功率大小來(lái)實(shí)現(xiàn)的；
[0037]-用于生產(chǎn)電能的所述第三實(shí)體由至少一個(gè)功率模塊構(gòu)成；所述設(shè)計(jì)大小使得所述管理窗口被包括在用于生產(chǎn)電能的所述第三實(shí)體的最優(yōu)發(fā)電間隔中，是通過調(diào)節(jié)形成所述給定地理區(qū)域上的所述第三發(fā)電實(shí)體的功率模塊的數(shù)量來(lái)實(shí)現(xiàn)的。
[0038]本發(fā)明還涉及用于優(yōu)化根據(jù)本發(fā)明的用于生產(chǎn)和配送電能的系統(tǒng)的方法，所述方法包括以下步驟:
[0039]-估計(jì)，在一年的跨度上，由所述給定地理區(qū)域所限定的所述電網(wǎng)的電能需求中的變化分布圖；
[0040]-計(jì)算由所述電網(wǎng)上的用于生產(chǎn)電能的所述第一實(shí)體在一年的跨度上所配送的電能的總量中的變化的分布圖；[0041]-評(píng)估由用于從可再生能源生產(chǎn)電能并且在所述電網(wǎng)上配送的所述第二實(shí)體在一年的跨度上所生產(chǎn)的電能的總量中的變化的分布圖；
[0042]-將在所述地理區(qū)域上的一年的跨度上所生成的總能量潛力中的變化的所述分布圖，與用于電能的估計(jì)的需求中變化的所述分布圖進(jìn)行比較，在一年跨度上所生成的所述總能量潛力中的變化的所述分布圖對(duì)應(yīng)于由用于生產(chǎn)電能的所述第一實(shí)體在一年的跨度上所配送的所述電能量中的變化的所述分布圖與由用于從可再生能源生產(chǎn)電能的所述第二實(shí)體在一年的跨度上所生成的電能量的中變化的所述分布圖之和；
[0043]-如果在所述地理區(qū)域的所述總年度能量潛力的中變化的所述分布圖小于所述需求中的變化的所述分布圖，則修改所述地理區(qū)域的范圍或由所述主發(fā)電實(shí)體在所述電網(wǎng)上所配送的電能的量；
[0044]-確定在一年的跨度上所生成的所述總能量潛力中的變化的所述分布圖與在一年跨度上的所述電能需求中的變化的所述分布圖之間的最小偏差Emin和最大偏差Emax，所述最小偏差和所述最大偏差形成管理窗口；
[0045]-將在前述步驟中所確定的所述管理窗口與能夠運(yùn)行在負(fù)荷跟蹤狀態(tài)的用于生成電能的所述第三實(shí)體的最優(yōu)電能生成間隔進(jìn)行比較；
[0046]-修改所述地理區(qū)域的范圍，和/或設(shè)計(jì)所述第三實(shí)體的大小，和/或在假設(shè)第三發(fā)電實(shí)體由一個(gè)或多個(gè)相同功率的模塊形成的情況下，適配形成所述第三發(fā)電實(shí)體的功率模塊的數(shù)量，以便使所述管理窗口被包括在用于生成電能的所述第三實(shí)體的最優(yōu)發(fā)電間隔中。
[0047]本發(fā)明在于限定和實(shí)施以下方法，所述方法使得可能在發(fā)電實(shí)體的不同集合之間選擇最優(yōu)組合，以使能特別是可再生能源的最優(yōu)價(jià)格制定而不需要依賴于存儲(chǔ)設(shè)備。
[0048]為此，設(shè)計(jì)第三發(fā)電實(shí)體的大小，以在任何時(shí)刻響應(yīng)于不能由所述第一發(fā)電實(shí)體和所述第二發(fā)電實(shí)體覆蓋的電能需求，特別是當(dāng)?shù)诙?shí)體的發(fā)電水平不能滿足需求(缺少太陽(yáng)光、風(fēng)力等)時(shí)。
[0049]因此，設(shè)計(jì)第三發(fā)電實(shí)體的大小，以便覆蓋在一年的跨度上所生成的總能量潛力中的變化分布圖(圖2的曲線A)與在一年的跨度上的電能的需求中的變化分布圖(圖2的曲線B)之間所限定的電能需要。
[0050]根據(jù)一個(gè)有利實(shí)施例，用于生產(chǎn)電能的所述第三實(shí)體的所述最優(yōu)發(fā)電間隔位于所述實(shí)體或形成所述第三發(fā)電實(shí)體的每個(gè)功率模塊的最大功率的40%和80%之間。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0051]從以下給出的作為指示并且沒有任何限制的描述，參照附圖，本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)將變得清楚，其中:
[0052]-圖1是根據(jù)本發(fā)明的用于在電網(wǎng)上生成和配送電能的系統(tǒng)的示意圖；
[0053]-圖2是圖示針對(duì)給定地理區(qū)域的電能需求/生成的分布的一年跨度的分布圖的圖。
[0054]在所有附圖中，除非以其它方式另外指出相同元素具有相同的附圖標(biāo)記，。
【具體實(shí)施方式】[0055]圖1示意性地圖示了使能向給定地理區(qū)域供應(yīng)電能的不同電能實(shí)體的選址的第
一示例。
[0056]用于發(fā)電和配電的系統(tǒng)100由以下組成:
[0057]-用于產(chǎn)生電能的第一所謂主實(shí)體110，其運(yùn)行在穩(wěn)態(tài)，并且配送對(duì)應(yīng)于在給定地理區(qū)域的電網(wǎng)200上所產(chǎn)生的電能的至少一部分電能；
[0058]-用于從可再生能源產(chǎn)生電能的第二實(shí)體120，通過電網(wǎng)200直接配送，并且因此不與儲(chǔ)能裝置相關(guān)聯(lián)，并且以間歇性的方式配送在電網(wǎng)200上產(chǎn)生的電能；
[0059]-用于產(chǎn)生電能的第三實(shí)體130，能夠根據(jù)電網(wǎng)200的需求以及由所述第一發(fā)電實(shí)體Iio和用于產(chǎn)生可再生能量的實(shí)體120所供應(yīng)的電能的量，運(yùn)行在負(fù)荷跟蹤狀態(tài)。
[0060]有利地，用于產(chǎn)生可再生電能的實(shí)體120從太陽(yáng)能、風(fēng)能或替代的海洋能(波浪、潮流等)發(fā)電。
[0061]有利地，第一發(fā)電實(shí)體110由被設(shè)計(jì)大小并優(yōu)化以運(yùn)行在穩(wěn)態(tài)的至少一個(gè)發(fā)電廠形成。
[0062]有利地，用于產(chǎn)生電能的第三實(shí)體130由至少一個(gè)小型核反應(yīng)堆形成，該核反應(yīng)堆的典型電功率被包括在100兆瓦特(MWe)和500兆瓦特之間。
[0063]發(fā)電和配電系統(tǒng)100與優(yōu)化方法相關(guān)聯(lián)，該優(yōu)化方法使得在給定地理區(qū)域上，以最優(yōu)方式設(shè)計(jì)發(fā)電和配電系統(tǒng)的尺寸并利用該系統(tǒng)。
[0064]首先，有必要限定能夠接收由該系統(tǒng)所產(chǎn)生的電力的地理區(qū)域。
[0065]因此，對(duì)于這個(gè)地理區(qū)域，根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)化方法包括:
[0066]-從歷史發(fā)電數(shù)據(jù)，計(jì)算在這個(gè)給定地理區(qū)域上的一年跨度上所配送的第一大規(guī)模發(fā)電實(shí)體110的電力產(chǎn)生的部分的分布圖；
[0067]-從自然資源(風(fēng)、太陽(yáng)能、波浪、潮流等)數(shù)據(jù)，以及從供應(yīng)所述地理區(qū)域的用于產(chǎn)生可再生電能的現(xiàn)有(或設(shè)想)實(shí)體的特點(diǎn)，估計(jì)在一年跨度上可用于該地理區(qū)域的可再生能源的量的分布圖。
[0068]由第一大規(guī)模發(fā)電實(shí)體110在一年的跨度上所配送的電能的量的分布圖，以及由用于產(chǎn)生可再生電能的實(shí)體120在一年的跨度上所產(chǎn)生的電能的量的分布圖，限定了在所述地理區(qū)域上在一年的跨度上可獲得的能量潛力的分布圖。在圖2中由曲線A來(lái)表示地理區(qū)域中的能量潛力中的變化的分布圖。
[0069]所述優(yōu)化方法還在于:從歷史消耗數(shù)據(jù)，計(jì)算由這個(gè)地理區(qū)域所限定的一年的跨度上的電網(wǎng)的需求的分布圖。由圖2中的曲線B來(lái)表示電能需求中的變化的分布圖。
[0070]如果電能需求至少不時(shí)地小于由主實(shí)體110和由第二可再生能源實(shí)體120所產(chǎn)生的能量潛力(即，曲線A與曲線B相交)，則存在電能的過度生產(chǎn)。因?yàn)楦鶕?jù)本發(fā)明的方法和系統(tǒng)在于:不用從可再生能源獲得的所產(chǎn)生的電能的存儲(chǔ)，同時(shí)避免損失由可再生能源實(shí)體所產(chǎn)生的電能，所述優(yōu)化方法包括步驟在于:重新限定地理區(qū)域，和/或針對(duì)另一個(gè)地理區(qū)域重新分配從可再生能源所產(chǎn)生的電能，和/或由大規(guī)模發(fā)電實(shí)體110修改分配給所述地理區(qū)域的電能的量，使得曲線B (電能需求)，無(wú)論在時(shí)間標(biāo)度上的任何位置，嚴(yán)格地位于曲線A之上(所產(chǎn)生的能量潛力)(圖2)。
[0071]其次，根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)化方法在于:確定第三發(fā)電實(shí)體130的模塊數(shù)量和功率，以便遵守這個(gè)實(shí)體的最優(yōu)運(yùn)行間隔。[0072]為此，優(yōu)化方法在于:確定電能需求(曲線B)和可獲得的能量潛力(曲線A)之間的最小偏差Emin和最大偏差Emax。該最小偏差Emin和最大偏差Emax限定了用于產(chǎn)生電能的第三實(shí)體130將必須以負(fù)荷監(jiān)控狀態(tài)來(lái)供電的管理窗口。
[0073]如果這個(gè)窗口的界限低于第三發(fā)電實(shí)體130的最優(yōu)發(fā)電間隔，則不使用能量?jī)?chǔ)能可實(shí)現(xiàn)在給定地理區(qū)域上的電網(wǎng)平衡。作為示例，最優(yōu)發(fā)電間隔對(duì)應(yīng)于第三發(fā)電實(shí)體130的最大功率的40%和80%之間。用于產(chǎn)生電能的這個(gè)界限確定了第三發(fā)電實(shí)體130的負(fù)荷跟蹤狀態(tài)中的運(yùn)行界限，使得特別是指定小型核反應(yīng)堆的運(yùn)行窗口成為可能。
[0074]如果這個(gè)窗口的上限高于第三發(fā)電實(shí)體130的最優(yōu)發(fā)電間隔，則需要降低這個(gè)窗口的上限(即，降低最大偏差Emax)。這樣做，以下是可能的:
[0075]-或者修改地理區(qū)域的限定，以便減少該區(qū)域的電能需求(曲線B)；
[0076]-或者修改第三發(fā)電實(shí)體的最優(yōu)運(yùn)行容量，從而修改針對(duì)在最優(yōu)發(fā)電范圍中，運(yùn)行在負(fù)荷跟蹤狀態(tài)中所輸送的電能的量。
[0077]如果這個(gè)窗口的下限低于第三發(fā)電實(shí)體130的最優(yōu)發(fā)電間隔，則需要重新限定將被考慮的地理區(qū)域(即擴(kuò)展它)，以便增加該地理區(qū)域的電能需求。
[0078]因此，根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)化方法在于:確定用于發(fā)電的第三實(shí)體130的模塊數(shù)量和/或功率，以便遵守針對(duì)其設(shè)計(jì)的最優(yōu)電能產(chǎn)生的間隔。
[0079]在第一實(shí)施例中，可以通過重新設(shè)計(jì)第三發(fā)電實(shí)體130的大小，來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)第三發(fā)電實(shí)體130的最優(yōu)發(fā)電容量的修改。
[0080]在第二實(shí)施例中，其中第三發(fā)電實(shí)體130由一個(gè)或多個(gè)相同的功率模塊組成，可通過在該地理區(qū)域中形成第三發(fā)電實(shí)體130的功率模塊的數(shù)量的調(diào)節(jié)，來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)發(fā)電容量的修改。
[0081]在這個(gè)第二實(shí)施例中，通過增加或消除模塊，從而修改第三發(fā)電實(shí)體130的最優(yōu)發(fā)電容量。這個(gè)第二實(shí)施例具有簡(jiǎn)化用于發(fā)電的這種類型實(shí)體的產(chǎn)品的優(yōu)點(diǎn)，該產(chǎn)品旨在通過相同電功率模塊的大量產(chǎn)品工作在負(fù)荷跟蹤狀態(tài)。這個(gè)第二實(shí)施例還使得可能減少用于生產(chǎn)此類實(shí)體的成本。
[0082]可通過軟件裝置、計(jì)算機(jī)、通過在所考慮的地理區(qū)域上逐次迭代，同時(shí)驗(yàn)證該地區(qū)的電能需求(曲線B)總是高于由第一實(shí)體110和由第二可再生能源實(shí)體120所產(chǎn)生的能量潛力(曲線A)，來(lái)實(shí)現(xiàn)確定需求/生成的平衡，以及設(shè)計(jì)發(fā)電和配電系統(tǒng)的大小。
[0083]已經(jīng)特別使用能夠運(yùn)行在負(fù)荷跟蹤狀態(tài)的第一大規(guī)模電能生產(chǎn)實(shí)體描述了根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)；然而，在本發(fā)明的具體實(shí)施例中，第一大規(guī)模發(fā)電實(shí)體和第三負(fù)荷跟蹤實(shí)體由物理上相同的發(fā)電單元組成，該發(fā)電單元能夠由單個(gè)功率模塊或多個(gè)功率模塊(有利地相同模塊)組成。
[0084]本發(fā)明的其它優(yōu)點(diǎn)特別為以下內(nèi)容:
[0085]-通過補(bǔ)償可再生能源的主要缺點(diǎn)(即，它們的間歇性)，改進(jìn)了可再生能源的吸引力或經(jīng)濟(jì)利益；
[0086]-通過使大規(guī)模電能生產(chǎn)發(fā)電廠運(yùn)行在恒定的標(biāo)稱功率，改進(jìn)了它們的經(jīng)濟(jì)和能源效率；
[0087]-增加了大規(guī)模發(fā)電實(shí)體的生命周期；
[0088]-消除了對(duì)能量?jī)?chǔ)能的依賴(資源存儲(chǔ)，或所生產(chǎn)的可再生能量的存儲(chǔ))；[0089]-通過與需求相比的供應(yīng)的持久實(shí)時(shí)適配，減少了電價(jià)波動(dòng)性，所述需求包括在從可再生能源發(fā)電的間歇性變化期間；
[0090]-通過減少(或消除)對(duì)使用化石資源供應(yīng)的備用電廠的依賴，減少了污染排放(C02、N0x、S0x、顆粒物等)；
[0091]-由于運(yùn)行在負(fù)荷跟蹤狀態(tài)的低功率的發(fā)電實(shí)體的精明選址(在陸地/海岸或在海上/離岸)，優(yōu)化了電能生產(chǎn)和配送電網(wǎng)的大小和運(yùn)行；
[0092]-基于可再生能源的最優(yōu)的定價(jià)，優(yōu)化了用于生產(chǎn)電能的設(shè)備的大小。
【權(quán)利要求】
1.一種在由給定地理區(qū)域所限定的電網(wǎng)(200)上用于生產(chǎn)和配送電能的系統(tǒng)(100)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括: -用于生產(chǎn)電能的第一所謂主實(shí)體(110)，其運(yùn)行在穩(wěn)態(tài)，并且生產(chǎn)在所述電網(wǎng)(200)上所生產(chǎn)的所述電能的至少一部分電能； -用于從可再生能源生產(chǎn)電能的第二實(shí)體(120)，其不與儲(chǔ)能裝置相關(guān)聯(lián)，其間歇性地生產(chǎn)在所述電網(wǎng)(200)上所生產(chǎn)的所述電能； -用于生產(chǎn)電能的第三實(shí)體(130)，其能夠運(yùn)行在負(fù)荷跟蹤狀態(tài)，并且能夠供應(yīng)在所述電網(wǎng)(200)上所生產(chǎn)的所述能量； 設(shè)計(jì)所述系統(tǒng)的大小，使得由用于生產(chǎn)電能的所述主實(shí)體(110)在一年的跨度上所配送的電能的量的變化的分布圖與由用于從可再生能源生產(chǎn)電能的所述第二實(shí)體(120)在一年的跨度上所生產(chǎn)的電能的量的變化的分布圖之和相對(duì)應(yīng)的在所述地理區(qū)域的一年的跨度上的總能量潛力的變化的分布圖，小于在由所述給定地理區(qū)域所限定的所述電網(wǎng)(200)的一年的跨度上的對(duì)于電能的需求的變化的分布圖。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于生產(chǎn)和配送電能的系統(tǒng)(100)，其特征在于:用于生產(chǎn)能量的所述主實(shí)體(110)配送所需的所述電能的至少50%，以滿足所述電網(wǎng)(200)的需求。
3.根據(jù)權(quán)利要求1至2其中一項(xiàng)所述的用于生產(chǎn)和配送電能的系統(tǒng)(100)，其特征在于:用于發(fā)電的所述第 一實(shí)體(110)和能夠運(yùn)行在負(fù)荷跟蹤狀態(tài)的用于生產(chǎn)電能的所述第三實(shí)體(130)由相同的發(fā)電單元形成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3其中一項(xiàng)所述的用于生產(chǎn)和配送電能的系統(tǒng)(100)，其特征在于:用于生產(chǎn)電能的所述第三實(shí)體(130)由單個(gè)模塊或多個(gè)相同功率模塊形成。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的用于生產(chǎn)和配送電能的系統(tǒng)(100)，其特征在于:用于生產(chǎn)電能的所述第三實(shí)體(130)的所述模塊中的每個(gè)模塊的功率被包括在IOOMWe和500MWe之間。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5其中一項(xiàng)所述的用于生產(chǎn)和配送電能的系統(tǒng)(100)，其特征在于:用于生產(chǎn)電能的所述第三實(shí)體(130)是小型核反應(yīng)堆。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6其中一項(xiàng)所述的用于生產(chǎn)和配送電能的系統(tǒng)(100)，其特征在于:用于從可再生能源生產(chǎn)電能的所述第二實(shí)體(120)，和/或用于生產(chǎn)電能的所述第三實(shí)體(130)位于所述給定的地理區(qū)域中。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的用于生產(chǎn)和配送電能的系統(tǒng)(100)，其特征在于:設(shè)計(jì)所述系統(tǒng)的大小，使得管理窗口被包括在用于生產(chǎn)電能的所述第三實(shí)體(130)的最優(yōu)發(fā)電間隔中，所述管理窗口由在所述電網(wǎng)(200)的一年的跨度上所生成的所述總能量潛力的所述變化的所述分布圖和由在所述電網(wǎng)(200)的一年的跨度上的對(duì)于電能的需求的所述變化的所述分布圖之間的最小偏差(Emin)和最大偏差(Emax)所限定。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的用于生產(chǎn)和配送電能的系統(tǒng)(100)，其特征在于:所述設(shè)計(jì)大小使得所述管理窗口被包括在用于生產(chǎn)電能的所述第三實(shí)體(130)的所述最優(yōu)發(fā)電間隔中，是通過重新設(shè)計(jì)用于生產(chǎn)電能的所述第三實(shí)體(130)的功率大小來(lái)實(shí)現(xiàn)的。
10.根據(jù)權(quán)利要求1至9其中一項(xiàng)所述的用于生產(chǎn)和配送電能的系統(tǒng)(100)，其特征在于:用于生產(chǎn)電能的所述第三實(shí)體(130)由至少一個(gè)功率模塊構(gòu)成；所述設(shè)計(jì)大小使得所述管理窗口被包括在用于生產(chǎn)電能的所述第三實(shí)體(130)的所述最優(yōu)發(fā)電間隔中，是通過調(diào)節(jié)所述給定地理區(qū)域上形成所述第三發(fā)電實(shí)體(130)的功率模塊的數(shù)量來(lái)實(shí)現(xiàn)的。
11.一種優(yōu)化根據(jù)權(quán)利要求1至10其中一項(xiàng)權(quán)利要求所述的用于生產(chǎn)和配送電能的系統(tǒng)(100)的方法，所述優(yōu)化方法包括以下步驟在于: -在一年的跨度上，估計(jì)由所述給定地理區(qū)域所限定所述電網(wǎng)(200)的電能需求的變化的分布圖； -計(jì)算由所述電網(wǎng)(200)上的用于生產(chǎn)電能的所述第一實(shí)體(110)在一年的跨度上所配送的電能的量的所述變化的分布圖； -評(píng)估由用于從可再生能源生產(chǎn)電能的所述第二實(shí)體(120)在一年的跨度上所生產(chǎn)的并且配送在所述電網(wǎng)(200)上的電能的量的所述變化的分布圖； -將在所述地理區(qū)域上的一年的跨度上所生產(chǎn)的總能量潛力中的變化的所述分布圖與對(duì)于電能需求的變化的所述估計(jì)的分布圖進(jìn)行比較，在所述一年跨度上所生產(chǎn)的所述總能量潛力中的所述變化的所述分布圖對(duì)應(yīng)于由用于生產(chǎn)電能的所述第一實(shí)體(110)在一年的跨度上所配送的電能的所述量的變化的所述分布圖與由用于從可再生能源生產(chǎn)電能的所述第二實(shí)體(120)在一年的跨度上所生產(chǎn)的電能的量的變化的所述分布圖之和； -如果在所述地理區(qū)域的所述總年度能量潛力的變化的所述分布圖小于所述需求的變化的所述分布圖，則修改所述地理區(qū)域的范圍或由所述主發(fā)電實(shí)體(110)配送在所述電網(wǎng)上的電能的量； -確定在一年的跨度上所生產(chǎn)的所述總能量潛力的變化的所述分布圖與在一年跨度上的所述電能需求的變化的所述分布圖之間的最小偏差(Emin)和最大偏差(Emax),所述最小偏差和所述最大偏差形成管理窗口； -將在前述步驟期間所確定的所述管理窗口與能夠運(yùn)行在負(fù)荷跟蹤狀態(tài)的用于生成電能的所述第三實(shí)體(130)的最優(yōu)電能生產(chǎn)間隔進(jìn)行比較； -修改所述地理區(qū)域的范圍，和/或設(shè)計(jì)所述第三實(shí)體(130)的大小，和/或在假設(shè)所述第三發(fā)電實(shí)體由一個(gè)或多個(gè)相同功率模塊形成的情況下，適配形成所述第三發(fā)電實(shí)體(130)的功率模塊的數(shù)量，以便使所述管理窗口被包括在用于生產(chǎn)電能的所述第三實(shí)體(130)的最優(yōu)發(fā)電間隔中。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的優(yōu)化用于生產(chǎn)和配送電能的系統(tǒng)(100)的方法，其特征在于:用于生產(chǎn)電能的所述第三實(shí)體(130)的所述最優(yōu)發(fā)電間隔位于所述實(shí)體(130)或形成所述第三發(fā)電實(shí)體的每個(gè)功率模塊的最大功率的40%和80%之間。
【文檔編號(hào)】H02J3/00GK103891078SQ201280047236
【公開日】2014年6月25日 申請(qǐng)日期:2012年7月26日 優(yōu)先權(quán)日:2011年7月28日
【發(fā)明者】J·羅伯茨, X·奧格斯汀, J-C·德蘭熱 申請(qǐng)人:原子能技術(shù)公司