[发明专利]风光储联合发电系统出力特性优化方法

摘要

本发明公开了一种风光储联合发电系统出力特性优化方法，其步骤包括计算得到的典型日的风力场的发电功率和计算得到的典型日的光伏电站的光伏发电系统逆变器后交流输出功率，风光叠加出力经储能装置优化控制后，在一定程度上减轻了风光出力波动对电网造成的影响，同时可有效提高并网质量，通过智能控制调度系统调节储能装置充放电过程，可实现平滑风光储能系统出力功率的目标。

主权项

一种风光储联合发电系统出力特性优化方法，其特征在于，其步骤包括：1）利用测风塔与风机轮毂同高度的实测每10分钟平均风速，并查出对应该风速的风机功率，进而得出1年中每10分钟的风电场出力，选取某月份中一个典型日的风出力曲线，其中风力场的发电功率与风速间的关系如下：P_w=C_p(T_tsr)πρR²V³/2   (1)式中:ρ为空气密度；R为风力机半径；V为风速；C_p(T_tsr)为风机的风能利用系数；T_tsr为叶尖速比；风能利用系数为叶尖速比的函数；2）针对每个月选取的典型日，计算得到典型日的小时平均发电功率分布，其次将典型日的小时平均发电量按余弦分布规律离散得到5分钟的平均发电功率；随后利用典型日间隔5分钟输出功率的汇总数据，等值延拓得出当月光伏电站输出功率统计，进而以此推算得到光伏电站全年输出功率统计，本工程中光伏电站输出功率统计是通过以下计算结果进行修正后得出：N_el=E_qAηη_Tη_iη_nη_l×10^‑3   （2）$\mathrm{\η}=\frac{P_{\mathrm{AZ}}\×{10}^3}{E_{s}A}\×100\%---\left(3\right)$将式（3）带入式（2），可以得到：N_el=η_qη_Tη_iη_nη_lp_AZ=η_zp_AZ   （4）式中：N_el为光伏发电系统逆变器后交流输出功率；E_q为太阳辐射强度；A为组件安装面积；η为组件转换效率，太阳能光伏组件将太阳能转换成电能的能力；η_T为组件转换效率温度修正系数；η_i为组件安装方位角、倾角修正系数；η_n为逆变器效率系数；η_l为线路损失修正系数；E_s为标准状态下的日照强度；P_AZ为光伏系统的安装容量，光伏系统中太阳能组件标准输出功率的总和；η_z为光伏发电系统逆变器后交流输出功率综合修正系数；η_q为光强系数，${\mathrm{\η}}_q=\frac{E_q}{E_s};$3）引入储能装置用于平滑风光叠加出力，使得风光输出功率的波动尽量平稳、波动性小；4）结合储能装置，对风电和光伏电站叠加出力进行优化，在优化计算中考虑储能电站的额定功率及实际容量大小，将储能电站的功率和容量作为边界条件进行约束总出力值的大小，最终可得到与储能电站容量相匹配的风光储总出力曲线，该曲线具有典型的平抑风光出力波动的特性，本优化方法的计算流程如下：a、选取步骤1）中计算得到的典型日的风力场的发电功率和步骤2）中计算得到的典型日的光伏电站的光伏发电系统逆变器后交流输出功率，经叠加后得到的风光叠加出力曲线；b、设典型日出力总共有N个点，首先选取第一个点，输出功率为P1，设储能功率为P2，总容量为W；c、设经储能电池优化后风光叠加出力为X，若|P1‑X＞P2，则储能电池功率为P2*(P1‑X) /|P1‑X|；否则为P1‑X；d、储能装置由零开始充电，第一次充电电量为储能装置的功率值加上第i次储能电池电量，设为Wi;若Wi＞W，则储能电池容量为W;否则若Wi＜0则储能电池容量为0，否则为Wi;e、风光储叠加出力为P1+（储能装置前一次电量—本次电量）；f、重复步骤d，经过m次迭代后，电池充满电或者反过来电池放电完毕，可采用单变量求解方法进行计算，也可编制相应程序进行计算，其算法核心是基于等出力原则，重点计算每个阶段总出力值大小。