光伏电站供电调度系统和方法技术方案

本发明专利技术揭示了一种光伏电站供电调度系统和方法，其主要针对光伏电站统购统销并网发电模式的两个主要缺点：1)多次变压及远距离输送产生较大电能损耗；2)以较低的上网电价售电造成一定的光伏电站收益损失。本发明专利技术光伏电站供电调度系统和方法，使得光伏电站可以优先向本地第三方终端用户(简称本地用户)供电，减少由于输入公共电网带来的电能损耗。同时，本发明专利技术还设计了一种光伏电站直接向本地用户供电的定价方法，使得光伏电站能够以高于上网电价的价格出售部分电量，而本地用户能够以低于电网零售电价的价格买入部分电量。本发明专利技术可以减少光伏电站并网发电的损耗，同时增加光伏电站发电收益，减少本地用户用电成本。

【技术实现步骤摘要】
光伏电站供电调度系统和方法
本专利技术涉及光伏发电领域，尤其涉及光伏发电调度领域。
技术介绍
以太阳能光伏发电为代表的新能源供电方式具有较好的应用前景。目前，光伏电站普遍采用统购统销的并网模式获取发电收益。该模式下，光伏电站需要将光伏系统产生的电能，经逆变器直/交流转换并升压后，接入公共电网高压线路，发电收益根据并网发电量和上网电价进行结算。此模式存在两方面的缺点：一方面，光伏电站生产的电能经过多次变压转换和长距离线路传输，才能到达用户，由此产生较多的能量损耗。另一方面，上网电价与电网零售电价存在一定的价差，光伏电站将所有生产的电能以较低的上网电价出售，损失了一定的发电收益。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是实现一种可以减少光伏电站并网发电的损耗，同时增加光伏电站发电收益，减少本地用户用电成本的光伏调度系统和方法。为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为：光伏电站供电调度系统，光伏电站中的光伏组件将太阳能转换成直流电，直流电经逆变器转换成低压交流电，所述逆变器输出的低压交流电分两路输出，其中一路经第一闸刀开关、第一电量计连接升压变压器，经升压变压器升压后接入公共电网高压母线，另一路经第二闸刀开关、第二电量计连接本地低压用户线向用户供电，所述公共电网高压母线经降压变压器、第三刀闸开关与本地低压用户线连接，所述用户的用电负载经电能控制器与本地低压用户线连接。系统设有电网控制节点，所述电网控制节点经通信网络与第一电量计、第二电量计、各用户的电能控制器以及光伏电站相互通信，所述第一电量计、第二电量计和电能控制器采集的信息实时发送到电网控制节点。所述第一电量计用于计量光伏电站输出到公共电网的电量，所述第二电量计用于计量光伏电站直供本地用户的电量，所述用户的电能控制器计量用户用电负载的用电量。基于所述光伏电站供电调度系统的调度方法，电网控制节点动态调整第一刀闸开关、第二刀闸开关和第三刀闸开关的开合状态，使得光伏电站在以下三种供电运行状态间进行切换；1)光伏电站离网状态：光伏电站发电功率小于供电标准时，第三刀闸开关合上，第一刀闸开关和第二刀闸开关断开，本地用户由公共电网高压母线供电；2)光伏电站与公共电网联合供电状态：光伏电站发电功率达到供电标准，但是不能完全满足本地用户用电需求时，第二刀闸开关和第三刀闸开关合上，第一刀闸开关断开，本地用户由光伏电站和公共电网高压母线供电；3)光伏电站独立供电状态：光伏电站发电功率能满足本地用户用电需求时，第三刀闸开关断开，第一刀闸开关和第二刀闸开关合上，本地用户由光伏电站供电，同时，光伏电站的剩余电量输入公共电网高压母线供电。所述光伏电站离网状态还包括由于检修以及电网稳定控制需要时，第三刀闸开关合上，第一刀闸开关和第二刀闸开关断开。基于所述调度方法的电费计价方法，包括固定价格方法和动态定价方法；所述固定价格方法：光伏电站的为本地用户供电的价格为ps，光伏电站输入公共电网的电价为pf，本地用户从公共电网购入的电价为pr；ps＝θpf+(1-θ)pr；其中θ为自定义的调节参数，满足0≤θ≤1的条件；所述动态定价方法：步骤1：光伏电站将t时间段供电价格ps,t设置为pf作为初始值；步骤2：光伏电站通过网络将ps,t发送给所有用户；步骤3：每个用户的电能控制器根据收到的ps,t，根据预设数据获取每个本地用户t时间段内用户的计划用电量；步骤4：将用户的计划用电量发送至电网控制节点；步骤5：电网控制节点对所收到的所有用户在t时间段内计划用电量信息进行求和，然后将结果发送给光伏电站；步骤6：光伏电站根据收到的所有用户在t时间段内计划用电量总和euser,t，以及t时间段内预期发电量epv,t，计算t时间段的预期收益，步骤7：将供电价格ps,t增加Δp，其中Δp为步长；步骤8：判断供电价格ps,t是否大于电网零售电价pr，如果ps,t不大于pr则返回并重复步骤2-8，如果ps,t大于pr，则进入步骤9；步骤9：对比在所有可能的供电价格下，光伏电站可能获得的预期收益，选择预期收益最大时设定的电价作为t时间段的供电价格ps,t，并发送给电网控制节点和用户。光伏电站供电结算方法：光伏电站的供电收益以及每个用户的购电费用由电网控制节点统一结算，所述第二电量计在t时间段测量得到的电量为cuser,t，表示在t时间段内光伏电站直接提供给用户的总电量，第一电量计在t时间段测量得到的电量为cfeed,t，表示在t时间段内光伏电站输入公共电网的总电量，用户i的电能控制器在t时间段测量得到的电量为ci,t，表示在t时间段内用户i消耗的总电量，每天光伏电站的收益结算和每个用户的电费计算方法如下：如果光伏电站采用固定电价ps，则光伏电站在一天内的售电收益，包括直供用户的收益和输入公共电网的收益两部分：所述固定价格方法售电收益计算公式为：所述动态定价方法售电收益计算公式为：用户电费结算方法：用户i在一天内的购电费用，包括从光伏电站的购电费用和从公共电网的购电费用两部分；如果光伏电站采用固定价格方法，电量单价为ps，则户i在一天内的电费计算公式为其中N为本地用户总数量；如果电站采用动态定价方法，则户i在一天内的电费计算公式为其中，表示在t时间段内，光伏电站提供给用户的总电量占所有用户总用电量的比例，表示在t时间段内用户i消耗的光伏电站供电量，而表示在t时间段内用户i消耗的公共电网供电量。本专利技术方法与现有技术相比具有以下特点：1、现有光伏电站工作模式主要采用发电自用、余电上网的方案，采用本专利技术方法，光伏电站可以直接向本地用户供电，就近消纳光伏电站输出的电能，减少损耗。2、现有光伏电站并网发电收益结算采用统购统销模式，而上网电价低于电网零售电价，采用本专利技术方法，光伏电站可以和本地用户直接交易，通过高于上网电价的合理定价获取更多发电收益。同时，本地用户也能以低于电网零售电价的价格使用光伏电站生产的电能。采用本专利技术方法，对光伏电站和本地用户都有益处。3、本专利技术设计了固定价格和动态定价两种定价方法。固定价格方法简单易行，适用于用户负载不能动态调节用电功率和用电时间段的情况。而随着智能电器技术的发展，很多柔性用户负载可以动态调节用电功率和用电时间段。此时采用动态定价方法，可以引导用户尽可能多的将用电需求调整到光伏电站发电量多的时间段，提高清洁电能的利用率。4、本专利技术设计的动态定价方法基于分布式计算方法，光伏电站进行定价时，不需要知道每个用户的用电偏好以及单独的用电计划等信息，只需要由可信的电网控制节点发送的本地用户总用电计划信息。该方法可扩展性强，并可以保护用户的隐私信息。附图说明下面对本专利技术说明书中每幅附图表达的内容作简要说明：图1为光伏电站供电调度系统框图；图2为光伏电站供电调度方法中的计费流程图。具体实施方式光伏电站供电系统结构：本专利技术所采用的光伏电站供电系统结构如图1所示：光伏电站1中的光伏组件2将太阳能转换为直流电，直流电经逆变器3转换为低压交流电。低压交流电分为两路，一路经的第二刀闸开关4与第二电量计5连接本地低压用户线6，向本地用户(例如7和8)供电；另一路经第一刀闸开关9与第一电量计10连接升压变压器11，经升压后接入公共电网高压母线12。公共电网高压母线经降压变压器13与第三刀闸开关14与本地低压用户线本文档来自技高网...

【技术保护点】
光伏电站供电调度系统，光伏电站中的光伏组件将太阳能转换成直流电，直流电经逆变器转换成低压交流电，其特征在于：所述逆变器输出的低压交流电分两路输出，其中一路经第一闸刀开关、第一电量计连接升压变压器，经升压变压器升压后接入公共电网高压母线，另一路经第二闸刀开关、第二电量计连接本地低压用户线向用户供电，所述公共电网高压母线经降压变压器、第三刀闸开关与本地低压用户线连接，所述用户的用电负载经电能控制器与本地低压用户线连接。

【技术特征摘要】
1.光伏电站供电调度系统，光伏电站中的光伏组件将太阳能转换成直流电，直流电经逆变器转换成低压交流电，其特征在于：所述逆变器输出的低压交流电分两路输出，其中一路经第一闸刀开关、第一电量计连接升压变压器，经升压变压器升压后接入公共电网高压母线，另一路经第二闸刀开关、第二电量计连接本地低压用户线向用户供电，所述公共电网高压母线经降压变压器、第三刀闸开关与本地低压用户线连接，所述用户的用电负载经电能控制器与本地低压用户线连接。2.根据权利要求1所述的光伏电站供电调度系统，其特征在于：系统设有电网控制节点，所述电网控制节点经通信网络与第一电量计、第二电量计、各用户的电能控制器以及光伏电站相互通信，所述第一电量计、第二电量计和电能控制器采集的信息实时发送到电网控制节点。3.根据权利要求2所述的光伏电站供电调度系统，其特征在于：所述第一电量计用于计量光伏电站输出到公共电网的电量，所述第二电量计用于计量光伏电站直供本地用户的电量，所述用户的电能控制器计量用户用电负载的用电量。4.基于权利要求1-3所述光伏电站供电调度系统的调度方法，其特征在于：电网控制节点动态调整第一刀闸开关、第二刀闸开关和第三刀闸开关的开合状态，使得光伏电站在以下三种供电运行状态间进行切换；1)光伏电站离网状态：光伏电站发电功率小于供电标准时，第三刀闸开关合上，第一刀闸开关和第二刀闸开关断开，本地用户由公共电网高压母线供电；2)光伏电站与公共电网联合供电状态：光伏电站发电功率达到供电标准，但是不能完全满足本地用户用电需求时，第二刀闸开关和第三刀闸开关合上，第一刀闸开关断开，本地用户由光伏电站和公共电网高压母线供电；3)光伏电站独立供电状态：光伏电站发电功率能满足本地用户用电需求时，第三刀闸开关断开，第一刀闸开关和第二刀闸开关合上，本地用户由光伏电站供电，同时，光伏电站的剩余电量输入公共电网高压母线供电。5.根据权利要求4所述的调度方法，其特征在于：所述光伏电站离网状态还包括由于检修以及电网稳定控制需要时，第三刀闸开关合上，第一刀闸开关和第二刀闸开关断开。6.基于权利要求4或5所述调度方法的电费计价方法，其特征在于：包括固定价格方法和动态定价方法；所述固定价格方法：光伏电站的为本地用户供电的价格为ps，光伏电站输入公共电网的电价为pf，本地用户从公共电网购入的电价为pr；ps＝θpf+(1-θ)pr；其中θ为自定义的调节参数，满足0≤θ≤1的条件；所述动态定价方法：步骤1：光伏电站将t时间段供电价格ps,t设置为pf作为初始值；步骤2：光伏电站通过网络将ps,t发送给所有用户；步骤3：每个用户的电能控制器根据收到的ps,t，根据预设数据获取每个本地用户t时间段内用户的计划用电量；步骤4：将用户的计划用电量发送至电...

【专利技术属性】
技术研发人员：余诺，
申请(专利权)人：安徽工程大学，
类型：发明
国别省市：安徽,34