一种基于Matlab/Simulink的区域智慧能源管理方法技术

本发明专利技术公开了一种基于Matlab/Simulink的区域智慧能源管理方法，属于能源管理技术领域，通过气象局官网采集风速，温度，太阳辐射强度等气象数据，并导入系统分别进行风力和光伏模拟发电，并对发电结果进行模拟诊断，最后根据负载所需电能进行模拟充放电。本发明专利技术实现对风力电站、光伏电站等发电场的接入管理，通过智慧能源系统的诊断、预警、调整运行策略等功能，实时分析设备运行情况，合理调配区域内的电能，提高区域内能源的利用率，改善电网的波动性和经济性，有效解决风光发电不稳定性，易受季节影响，消纳问题严重等问题。消纳问题严重等问题。消纳问题严重等问题。

【技术实现步骤摘要】
一种基于Matlab/Simulink的区域智慧能源管理方法


本专利技术涉及能源管理
，具体是一种基于Matlab/Simulink的区域智慧能源管理方法。

技术介绍

目前相对成熟的新能源应用技术有光伏发电和风力发电，其原理分别为利用太阳能电池的光电效应将太阳辐射能转变成电能和利用风能带动扇叶旋转进行发电，但是这两种技术都具有不稳定性，易受季节影响，存在消纳问题。针对上述问题，区域智慧能源系统是一个良好的解决方案。所谓智慧能源系统是指拥有自组织、自检查、自平衡等人类大脑功能，满足系统、安全、清洁和经济要求的能源形式。它将光伏发电，风力发电，传统的火力发电及储能设备相结合，实时采集数据分析，及时诊断预警调整运行策略，优化新型能源配置与消纳。区域智慧能源系统的建立，不仅节约煤炭资源，减少碳排放排放，促进能源转型升级，还降低了风电和光电的波动性，改善了消纳问题，提高了区域内能源整体利用效率，对于可持续发展具有重要意义。

技术实现思路

本专利技术的目的在于提供一种基于Matlab/Simulink的区域智慧能源管理方法，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种基于Matlab/Simulink的区域智慧能源管理方法，包含以下步骤：步骤1、通过气象局官网收集气象数据或通过传感器采集实时气象数据，通过国家统计局官网采集地区火力发电数据和用电负荷数据，然后将数据输入系统进行模拟发电和模拟充放电；步骤2、利用气象数据进行模拟发电。模拟发电可分为风力发电模块和光伏发电模块。风力发电是指利用风能带动风车叶片旋转，从而使风车内的线圈切割磁感线产生电能，光伏发电是基于半导体的光电效应，通过太阳能板将太阳能转换为电能；步骤3、对风光模拟发电的结果进行检测；步骤4、将检验后的各种形式的发电输出功率进行合并，然后与负荷端所需功率进行比较，并根据比较结果进行充放电。所述风力发电是指利用风能带动风车叶片旋转，从而使风车内的线圈切割磁感线产生电能。作为本专利技术的进一步技术方案：所述风力发电模型输出功率的原理公式为：P
m
＝1/2ΠρR2C
P
V3ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)式中ρ为空气密度，kg/m3；R为叶轮半径，m，C
P
为风能利用系数；V为风速，m/s；λ
i
＝1/(1/(λ+0.08β)
‑
0.035/(β3+1))
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(3)
其中，λ为叶尖速比；β为桨距角，叶尖速比λ取0.81，桨距角β取0。作为本专利技术的进一步技术方案：所述光伏发电是基于半导体的光电效应，通过太阳能板将太阳能转换为电能。作为本专利技术的进一步技术方案：所述光伏发电模型输出功率为：P
gf
＝P
stc
G/G
stc
(1+ε(T
s
‑
T
stc
))
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(4)Ts＝T+0.0138(1+0.031T)(1
‑
0.042V)G
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(5)其中，P
gf
代表光伏设备的输出功率(kW)，G代表太阳的光照强度(kW/m2)，P
stc
代表标准测试环境下光伏设备的最大输出功率(kW)；G
stc
代表标准测试环境下光照强度(kW/m2)；T
stc
代表标准测试环境下光伏装置表面温度(25℃)；T
s
代表光伏设备表面实际工作温度(℃)；ε代表光伏设备的温度比例系数，T代表环境温度(℃)，V代表实际风速(m/s)。作为本专利技术的进一步技术方案：所述步骤3包括风力模拟发电结果检测和光伏模拟发电结果检测，其中，风力模拟发电结果检测具体是：控制平台对输入的信号进行检测分析诊断是否存在故障，由于前期对风力发电模型进行了适当简化，只输出发电功率，因此检验风力发电系统是否正常的方法为在风速大于最小风速V
min
＝3m/s检验风力发电系统输出功率是否在正常范围，同时为了保证设备能够安全运行，当风速过大时要及时关闭设备。作为本专利技术的进一步技术方案：所述光伏模拟发电结果检测具体是：控制平台对输入的信号进行检测分析诊断是否存在故障,由于前期对光伏模型进行了适当简化，只输出发电功率，因此检验光伏发电系统是否正常的方法为在风速，光照强度，温度都合适的情况下检验光伏发电系统输出功率是否在正常范围。作为本专利技术的进一步技术方案：所述步骤4中的充放电的控制策略为：当风力发电，光伏发电和火力发电的总发电功率大于负载端需要的发电功率时储能装置进行充电，充电时，整个电池系统的最大充电功率为P
cmax
，当储能装置的荷电状态达到最大荷电状态SOC
max
时，停止充电；当总发电功率小于负载端需要的发电功率时储能装置进行放电，放电时，整个电池系统的最大放电功率为P
dmax
，当储能装置的荷电状态达到最小荷电状态SOC
min
时，停止放电。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：本专利技术基于Matlab/Simulink仿真的方法能快速模拟区域内能源利用情况，合理调配区域内资源，研究分析区域内各种形式能源发电占比，降低碳排放，促进可持续发展。
附图说明
图1是区域智慧能源管理系统流程图；图2是区域智慧能源系统Simulink图；图3是风力发电模型图；图4是风力发电控制策略图；图5是风力发电检测系统图；图6是Ts模型图；图7是光伏发电模型图；图8是光伏发电控制策略图；图9是光伏发电检测系统图；
图10是充电模型图；图11是放电模型图；图12是储能装置控制策略图。
具体实施方式
下面将对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。实施例1，如图1
‑
12所示，一种基于Matlab/Simulink的区域智慧能源管理方法，包含以下步骤：步骤一：通过气象局官网收集气象数据或通过传感器采集实时气象数据，通过国家统计局官网采集地区火力发电数据和用电负荷数据，然后将数据输入系统进行模拟发电和模拟充放电。
[0010]步骤二：利用气象数据进行模拟发电。模拟发电可分为风力发电模块和光伏发电模块。风力发电是指利用风能带动风车叶片旋转，从而使风车内的线圈切割磁感线产生电能。风力发电模型输出功率的原理公式为：P
m
＝1/2ΠρR2C
P
V3ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)式1中ρ——空气密度，kg/m3；R——叶轮半径，m；C
P
——风能利用系数；V——风速，m/s；λ
i
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于Matlab/Simulink的区域智慧能源管理方法，其特征在于，包含以下步骤：步骤1、通过气象局官网收集气象数据或通过传感器采集实时气象数据，通过国家统计局官网采集地区火力发电数据和用电负荷数据，然后将数据输入系统进行模拟发电和模拟充放电；步骤2、利用气象数据进行模拟发电，模拟发电可分为风力发电模块和光伏发电模块，风力发电是指利用风能带动风车叶片旋转，从而使风车内的线圈切割磁感线产生电能，光伏发电是基于半导体的光电效应，通过太阳能板将太阳能转换为电能；步骤3、对风光模拟发电的结果进行检测；步骤4、将检验后的各种形式的发电输出功率进行合并，然后与负荷端所需功率进行比较，并根据比较结果进行充放电。2.根据权利要求1所述的一种基于Matlab/Simulink的区域智慧能源管理方法，其特征在于，所述风力发电是指利用风能带动风车叶片旋转，从而使风车内的线圈切割磁感线产生电能。3.根据权利要求2所述的一种基于Matlab/Simulink的区域智慧能源管理方法，其特征在于，所述风力发电模型输出功率的原理公式为：P
m
＝1/2ΠρR2C
P
V3ꢀꢀꢀꢀ
(1)式中ρ为空气密度，kg/m3；R为叶轮半径，m，C
P
为风能利用系数；V为风速，m/s；λ
i
＝1/(1/(λ+0.08β)
‑
0.035/(β3+1))
ꢀꢀꢀꢀ
(3)其中，λ为叶尖速比；β为桨距角，叶尖速比λ取0.81，桨距角β取0。4.根据权利要求1所述的一种基于Matlab/Simulink的区域智慧能源管理方法，其特征在于，所述光伏发电是基于半导体的光电效应，通过太阳能板将太阳能转换为电能。5.根据权利要求4所述的一种基于Matlab/Simulink的区域智慧能源管理方法，其特征在于，所述光伏发电模型输出功率为：P
gf
＝P
stc
G/G
stc
(1+ε(T
s
‑
T
stc
))
ꢀꢀꢀꢀ
(4)T
S
＝T+0.0138(1+0.031T)(1
‑
...

【专利技术属性】
技术研发人员：金英爱，王冬辉，蒋志鹏，马纯强，王震坤，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：