[发明专利]一种基于约束函数的效率控制方法

说明书

本发明提供了一种基于约束函数的效率控制方法，包括：将系统分为能源层和设备层两个层面，在能源层面，根据风光储在并网点的实际效率拟合出综合效率曲线，作为效率寻优的依据；依据抽油机井负荷的周期变化，拟合出负荷转矩和功率曲线；采用查表法实时对比风光储三者的效率变化，求解出满足负荷变化的效率最大的供电源；在设备层面，考虑开关损耗、功率/效率特性、线路损耗、杂散损耗，控制模型下的综合效率优化；构建约束控制函数，控制效率最优化，使效率朝着最大化的方向发展。本发明提供的控制方法可以大大提高设备的利用率，弥补了复杂能量管理系统的高昂投资，可以实现抽油机井系统在新能源使用中的效率最大化。

技术领域

本发明涉及分布式新能源发电技术领域，具体涉及一种基于约束函数的效率控制方法。

背景技术

随着“工业4.0”和“中国制造2025”等的兴起，传统产业面临着巨大的挑战，风光储等新能源的广泛利用是实现节能减排、效益提升的重要手段。油田抽油机井在地理分布上呈现除了较大的差异性，且用电环境恶劣，为降低线路损耗，抽油机井供电多采用变压器降压后供电动机使用。而且由于功率因数一般在0.3～0.4左右，导致无功补偿设备等投资过大，再加上供电部门的用电调整费用，很大程度增加了采油成本。特别地，抽油机井系统效率一般较低，成为生产成本高昂的最大负担之一。因此研究实现能能源自给，特别地在有条件的情况下实现能源回馈电网收益，是降低抽油机系统成本、提供系统效率的有效方式之一。特别地，油田用能多元化也正在逐步得到业界认可。

风光储分布式发电系统已经在工业和民用的多种场合下得到了广泛的应用，其最大的优势就是实现了能量的自给自足和低碳环保，符合国家政策导向和未来技术发展要求。风光储分布式发电系统中，利用储能部分实现对风能与光能的存储与释放，可以大大改善分布式发电的电能质量，使得随机波动的电能转变为具有较高品质的电能，利益方面也增加了电网对可再生能源的吸纳程度。因此，如何实现系统级的效率最大化和单台设备的最大利用率成为了一个重要内容。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明提供一种基于约束函数的效率控制方法，本发明可以实现抽油机井系统在新能源使用中的效率最大化，同时可以将该本方法推广到其他类似应用场合，是一种有效的提高能源效率的优化方法。

为实现上述目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种基于约束函数的效率控制方法，包括：

S0、将系统分为能源层和设备层两个层面，在初始化阶段，实现数据采集和处理；

S1、在能源层面，根据油田抽油机井所在地域的风光资源差异性，确定风电变流器、光伏逆变器和储能变换器三者的配电比例；

S2、根据风电变流器、光伏逆变器和储能变换器在并网点的实际效率拟合出综合效率曲线，作为效率寻优的依据；

S3、依据抽油机井负荷的周期变化，拟合出负荷转矩和功率曲线；

S4、基于风电变流器、光伏逆变器和储能变换器电能的使用和负荷之间的约束准则函数，采用查表法实时对比风电变流器、光伏逆变器和储能变换器三者的效率变化，求解出满足负荷变化的效率最大的供电源；

S5、若S4不能求出最优解，则返回到S2进行数据更新，重新求解；若S4求出最优解，则执行S6；

S6、在设备层面，考虑开关损耗、功率/效率特性、线路损耗、杂散损耗，基于单一能源下的效率最优化函数控制模型下的综合效率优化；

S7、构建约束控制函数，控制效率最优化，使效率朝着最大化的方向发展。

进一步地，若S4中的最优解不能得到更新，则继续执行上一次的最优解。

进一步地，所述风电变流器和光伏逆变器工作在并网发电模式，储能变换器工作在充电和放电模式。