现有梯级水电站加装光伏抽水系统对光伏发电平衡能力的研究

Photovoltaic pump systems can change unstable solar energy into a storaged and stable hydro-electricity which can be a peak electricity during evening. Yunnan has great potential to develop these energy systems with plenty of solar energy and many staged hydro-power stations. Solar energy and hydro-power have very good complementarity in Yunnan. The project will focus on fo1lowing topics: 1) A high precise model developed by research on photovoltaic-hydro power-pump storage hybrid systems. 2)The balance capacity of PV system by increasing PV pumps to existed hydro-power stations. 3) High power technology of PV pump and multi-pump controling technology. The project has a very important present value which also can be a very good help for solving Yunnan drought. It also has very good long time values. A very huge PV systems can be built combined with existed hydro-power stations and unstable PV electricity can be changed into very stabled electricity which will increase Yunnan green energy. A new energy supply model can be developed with Yunnan can become No.1 green energy base.

利用云南丰富的太阳能资源和众多的梯级水电站，并且水能与太阳能有很好互补性，采用光伏发电提水，把不稳定的太阳能变成比较稳定的可储存的水电能源，特别是可以补充夜间的用电高峰,研究1）光伏－水电站－抽水蓄能混合系统的高精度模型构建；2）现有梯级水电站加装抽水蓄能对光伏平衡能力的评估；3）大功率光伏水泵技术和群控技术的研究。该项目具有重要的现实意义，对解决云南近期的干旱问题有很大帮助，从长远看也有深远的历史意义，结合云南现有的水电站建设巨大的光伏电站--用于光伏水泵，对改变光伏发电不稳定性将取得极大的促进作用，将极大提高云南绿色能源的供应能力，可以将云南建成世界最大的绿色能源基地，在世界上开创一种新的能源供应模式。

1、改进光伏水泵最大功率跟踪，降低水锤概率.开发了第5代最大功率跟踪技术MPPTSL：根据环境条件（光强、温度）锁定光伏系统最大功率点，以保证水泵有效平稳运行为控制基础，控制模式有效容纳了水泵系统的机械惯性、系统紊动、延滞特性，兼顾光强变化的高速响应；跟踪精度较常规MPPT技术提高约20%，较固定电压跟踪技术提高30%以上，显著降低了水泵水锤效应发生概率，目前的初步试验数据结果表明发生水锤的概率只有常规技术的约六分之一，显著改善了大型光伏水泵系统的可靠性。在技术上处于国际领先水平。.2、提高了多泵控制的效率.创新了控制模式，依据光强切换单泵、双泵或多泵变频运行，首次完成了多级多泵控制技术，大大降低水泵启动光强的要求，充分利用了弱光太阳能，也使高光强太阳能不浪费，显著提升了系统效率。该技术奠定了大型光伏水泵集群的坚实基础。.3、完成了世界上首个兆瓦级光伏水泵系统的设计及实施.2017年3月完成了云南省楚雄州元谋县姜驿乡光伏提水系统一级3泵，二、三级6泵，单泵功率75kW，水泵总功率1125kW，光伏组件装机功率1.35MW，光伏水泵控制逆变器装机功率1.35MW，系统净扬程1067m，管道距离9700m，主管道DN250，晴天日提水量为1300m3，是目前世界上总扬程最高、规模最大的光伏水泵系统。应用了轨道取水、多级多泵及系统汇流新技术。.4、不稳定电源远距离输送.为攀枝花国家苏铁保护园完成了变频高压输电技术，将光伏直流发电直接逆变升压到三相10kV，输电距离4km，输电功率162kW，到泵站地点后降压为380V共水泵使用。该技术开创了光伏水泵升压输电的先例，为大型水电站光伏水泵应用奠定了坚实的技术基础。.5、梯级电站加装光伏水泵研究.在保障生态流量的前提下，梯级水电站可以加装光伏水泵，利用不能上网的光伏电力或风力发电来提水到高一级水电站，其输电线路可以用原有的输电线路，类似发电直供技术，相当于将这部分能量储存起来，在晚上或未来用电高峰时放出，可以很好地调峰及储能，是一种非常重要的抽水蓄能应用。