[发明专利]一种风光互补电站容量配比的计算方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种风光互补电站的风、光容量的最优配置比例的计算方法。通过分别对风电场、光伏电站的发电功率进行计算；交叉计算风电场、光伏电站的不同容量配比；分析不同容量配比的风光互补电站的出力特性；最终选择最优的风光互补电站容量配比。该方法的成果可用于风光互补电站的出力分析、主要设备选型、风光容量配比等。

背景技术

风能和太阳能有着其自身的优点：取之不尽、用之不竭；就地可取、无需运输；分布广泛，可靠性高；清洁能源，利于生态等等。风能、太阳能虽然存在上述优点，但也存在着一些弊端：1）能量密度低；2）能量稳定性差。正是其能量的稳定性差为两种能源的利用带来了困难。

而两者的变化趋势基本相反，太阳能和风能在时间分布上有很强的互补性。白天太阳光最强时，风很小，晚上，光照很弱，但由于地表温差变化大而风能有所加强；在夏季，太阳光强度大而风小，冬季，太阳光强度弱而风大。太阳能和风能在时间上的互补性使得风光互补发电系统在资源利用上具有很好的匹配性。

1981年，丹麦的N.E.Busch和Kellenbach提出了太阳能和风能混合利用的技术问题。最初的风光互补发电系统只是将风力机和光伏组件进行简单的组合。随后美国的C.I.Aspliden研究了太阳能－风能混合转换系统的气象问题；前苏联的N.Aksarni等人根据概率原理，统计出近似的太阳能－风能潜力的估计值，为风光互补发电系统的研究和利用提供了科学的数据支持。目前尚未见到风光互补电站基于风、光资源，再进行容量配比的方案、方法。

国内目前在风电、光伏电站进行风资源分析、发电量估算主要基于如下规范和方法：

1）风电部分

国内目前针对风电场的发电量的计算主要采用如下软件：WASP、WT、WindFarmer等；上述软件在计算时根据完整一年的订正的测风数据，计算出风电场的全年发电量。但是要得到年内逐时的发电功率，上述软件目前尚不能实现；

2）光伏部分

国内目前针对光伏电站的发电量的计算主要采用如下软件：RetScreen、PVSyst等；与风电软件不同的是，光伏电站计算软件可分别计算出逐月的总发电量。但要到逐时的发电功率，上述软件目前亦尚不能实现。

发明内容

针对目前对风电场、光伏电站的发电量计算现状可以看出，两类电站目前尚无完善的计算逐时发电功率（出力）的方法，因此对风光互补电站整体的发电出力就缺少分析的依据。本方法基于风电场订正后的测风数据、光伏电站订正后的历史测光数据；首先参考风机设备参数仿真风电场的出力、基于太阳运行轨迹和辐射原理仿真光伏电站的出力；通过交叉计算不同容量配比风光互补电站的出力；在分析不同配比的风光互补电站的出力特性的基础上；最后优化出风、光发电部分容量配比，提出电站主要电气设备的选型依据。并为其他电气设备、送出线路容量提供参考。 

基于上述传统方法的不同，本方法采用了如下技术方案：

一种风光互补电站容量配比的计算方法，本发明步骤为：

1）风、光数据

根据《风电场风能资源评估方法》的要求：风电场测风塔测量数据为各采样高度每秒采样一次，并自动计算和记录连续一年的每10分钟的平均风速；同时，每个高度的数据还包含：温度、气压、风向、10分钟平均风速、10分钟内最大风速、10分钟内最小风速及标准偏差；

而根据《光伏发电工程可行性研究报告编制办法》（试行）的要求：项目现场太阳辐射观测站至少连续一年的逐分钟太阳能的总辐射、、气温等的实测时间序列数据；

由此可见，在进行出力分析之前，首先应将风光数据的采样时间统一；本方法采用方法如下：

计算光资源数据与风资源数据对应10分钟数据取其算术平均值，作为与风资源相关时段的同步数据；

2）风电场出力仿真

（1）根据拟采用风机的风速－功率对应数值，拟合出风机出力函数；

（2）根据采集的原始数据及拟合风机功率曲线计算出单位容量风机全年的逐10分钟发电功率；

（3）输出单位容量风电场全年逐月发电量、各月逐日发电功率曲线、全年代表日发电功率曲线；

3）光伏电场出力仿真

（1）计算光资源数据与风资源数据对应逐10分钟数据取算术平均值，作为与风资源相关时段的同步数据；

（2）根据按照球面天文学理论，采用地平坐标系作为基准坐标系，并借助赤道坐标系来进行空间坐标转换以获得全年各时刻的太阳高度角和方位角；