一种风光水互补发电系统的优化调度方法技术方案

本发明专利技术涉及一种风光水互补发电系统的优化调度方法，属于新能源互补发电控制技术领域。本发明专利技术所提供的风光水互补发电系统的优化控制方法包括风力发电的优化调度、光伏发电的优化调度、抽水蓄能的优化调度。其中，风力发电的运行采用最大风能捕获控制策略，光伏发电的运行采用最大功率点跟踪控制，抽水蓄能的运行按给定出力运行。利用该优化方法对风光水互补发电系统的运行进行调度，能最大限度地利用风能资源和太阳能资源，增加系统的运行效益；且提高了系统运行的稳定性。该优化调度方法适用于各种型式的风力发电机、光伏阵列和抽水蓄能机组，具有很好的普适性，可推广应用。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术涉及，属于新能源互补发电控制
。本专利技术所提供的风光水互补发电系统的优化控制方法包括风力发电的优化调度、光伏发电的优化调度、抽水蓄能的优化调度。其中，风力发电的运行采用最大风能捕获控制策略，光伏发电的运行采用最大功率点跟踪控制，抽水蓄能的运行按给定出力运行。利用该优化方法对风光水互补发电系统的运行进行调度，能最大限度地利用风能资源和太阳能资源，增加系统的运行效益；且提高了系统运行的稳定性。该优化调度方法适用于各种型式的风力发电机、光伏阵列和抽水蓄能机组，具有很好的普适性，可推广应用。【专利说明】—种风光水互补发电系统的优化调度方法
本专利技术涉及，属于新能源互补发电控制
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技术介绍
专利《风光互补发电储能装置》(申请号:201110048421.8，授权号:CN102116244B)公开了一种风光互补发电储能装置，该装置利用抽水蓄能对风光互补发电系统进行储能，即为风光水互补发电系统。风光水互补发电系统的运行要综合考虑风能资源、太阳能资源、抽水蓄能的性能和负荷特性，因此，系统的优化调度非常重要。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供，以最大限度地利用风能资源和太阳能资源，增加系统的运行效益，提高系统运行的稳定性。本专利技术为解决上述技术问题而提供，该风光水互补发电系统的优化调度包括风力发电的调度、光伏发电的调度和抽水蓄能的调度，其中风力发电的调度采用最大风能捕获控制方法，光伏发电的调度采用最大功率点跟踪控制方法，抽水蓄能的调度采用给定出力运行控制，所述风力发电的调度采用最大风能捕获控制方法的步骤如下:I)通过实验测定该风电场中各典型风速下风力发电机组输出的功率和发电机转速之间的关系，将上述关系存储到相应的计算机控制系统中，并根据上述关系确定每种典型风速下的最佳输出功率以及最佳输出功率所对应的发电机转速；2)在风力发电机开机时刻，检测当前风电场风速，控制风力发电机组输出的功率等于该风速所属典型风速下最佳输出功率，调整风力发电机转速使之达到最佳输出功率所对应的转速；3)在风力发电机运行过程中，实时检测风电场风速，判断当前风速是否处于上一时刻风速所在的典型风速范围内，如果是，控制风力发电机组按照上一时刻所在典型风速对应的最佳输出功率运行；4)否则，控制风力发电机组按照当前风速所属的典型风速下当前发电机转速对应的功率输出，同时调整发电机转速，使之达到当前风速所属的典型风速下最佳输出功率所对应的发电机转速，此时该风力发电机的输出功率就是当前风速所属的典型风速下最佳输出功率；所述光伏发电采用最大功率点跟踪控制的步骤如下:A)通过实验测定各典型光照强度下光伏阵列的输出特性曲线，即光伏阵列的电流和电压的关系，并根据上述关系确定最大功率输出点以及最大功率输出点对应的负载；B)检测光照强度，判断当前光照强度是否处于上一时刻所在的典型光照强度范围内，如果是，控制光伏阵列按照上一时刻所在的典型光照强度对应的输出特性曲线输出，并保持负载与上一时刻所在的典型光照强度的最大功率输出点对应的负载；C)否则，控制光伏阵列按照当前时刻所在的典型光照强度对应的输出特性曲线输出，同时调整负载，使之等于当前时刻所在的典型光照强度输出特性曲线上最大功率输出点所对应的负载值，此时光伏阵列输出功率就是该光照强度对应的最大输出功率；所述抽水蓄能采用给定出力运行控制的步骤如下:a)判断给定的出力即风光水互补发电系统的净负荷Ppl是否大于0，净负荷Ppl是系统的负荷值与风力发电量和光伏发电量之和的差值；b)如果给定的出力大于0，即Ppl > 0，则控制抽水蓄能机组运行在水轮机工况，如果给定的出力小于0，即Ppl < 0，则控制抽水蓄能机组运行在水泵工况。所述的运行在水轮机工况的抽水蓄能机组如果其净负荷Ppl小于抽水蓄能机组的水轮机工况的启动功率和停机功率Ppttl时，控制抽水蓄能机组不运行；如果净负荷Ppl大于等于抽水蓄能机组的水轮机工况的启动功率和停机功率Ppttl而小于抽水蓄能机组的水轮机工况的额定功率Pptfe时，控制抽水蓄能机组按净负荷功率Ppl运行在水轮机工况；如果净负荷Ppl大于等于抽水蓄能机组的水轮机工况的额定功率Pptfe时，控制抽水蓄能机组按水轮机工况的额定功率Pptfe运行。所述的运行在水泵工况的抽水蓄能机组如果其净负荷Ppl小于抽水蓄能机组的水泵工况的额定功率Ppt一控制抽水蓄能机组不运行；如果其净负荷Ppl不小于抽水蓄能机组的水泵工况的额定功率Ppt…控制抽水蓄能机组按水泵工况的额定功率Pptlff运行。本专利技术的有益效果是:本专利技术所提供的风光水互补发电系统的优化控制方法包括风力发电的优化调度、光伏发电的优化调度、抽水蓄能的优化调度。其中，风力发电的运行采用最大风能捕获控制策略， 光伏发电的运行采用最大功率点跟踪控制，抽水蓄能的运行按给定出力运行。利用该优化方法对风光水互补发电系统的运行进行调度，能最大限度地利用风能资源和太阳能资源，增加系统的运行效益，且提高了系统运行的稳定性。该优化调度方法适用于各种型式的风力发电机、光伏阵列和抽水蓄能机组，具有很好的普适性，可推广应用。【专利附图】【附图说明】图1是最大风能捕获控制策略分析示意图图2是最大功率点跟踪控制算法分析不意图；图3是本专利技术实施例中某一天的风速曲线示意图；图4是本专利技术实施例中风力发电机组采用最大风能捕获控制后的输出功率曲线图；图5是本专利技术实施例中某一天的太阳辐射量曲线图；图6是本专利技术实施例中光伏阵列采用最大功率跟踪控制后的输出功率曲线图；图7是本专利技术实施例中净负荷曲线图；图8是本专利技术实施例抽水蓄能机组的输出功率曲线图。【具体实施方式】下面结合附图对本专利技术的【具体实施方式】作进一步的说明。本专利技术公开了，该方法包括风力发电的优化调度、光伏发电的优化调度和抽水蓄能的优化调度。风力发电的运行采用最大风能捕获控制，光伏发电的运行采用最大功率点跟踪控制，抽水蓄能的运行按给定出力运行。对于一台确定的风力机，在风速和桨叶转角一定时，总存在一个最佳叶尖速比A opt对应着一个最大的风能利用系数Cpmax，此时风力机的能量转换效率最高。对于一个特定的风速，风力机只有运行在一个特定的转速下，才会获得最大的能量转换效率。风力机的叶片有定桨距和变桨距两种形式。对于定桨距的风力机，除了采用可控制的变速运行外，一般在额定风速以下恒速运行时，Cp常常会偏离其最佳值，使输出功率有所降低，而超过额定风速后，则通过偏航控制或失速控制等措施使输出功率限制在额定值附近。对于变桨距的风力机，通过调节桨距可使Cp在额定风速以下最大限度地接近最佳值，从而捕获到最大的风能以得到较多的能量输出，超过额定风速以后，通过改变桨距减小Cp值，使输出功率保持在其额定值上。所以，为获得最大的风能利用，实际运行时最好通过调节桨距来保证风力机运行在最大功率曲线上。因此，在任何风速下，只要调节风力机转速，使其叶尖线速度与风速之比、保持不变，且都满足、=X _，就可以维持风力机在Cpmax下运行，这就是风力机最大风能捕获的原理，最大风能捕获控制方法具体步骤如下:1.风力发电采用最大风能捕获控制过程通过实验测定该风电场中各典型风速下风力发电机组输出功率和发电机转速之间的关系，将上述关系存本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种风光水互补发电系统的优化调度方法，其特征在于，该风光水互补发电系统的优化调度包括风力发电的调度、光伏发电的调度和抽水蓄能的调度，其中风力发电的调度采用最大风能捕获控制方法，光伏发电的调度采用最大功率点跟踪控制方法，抽水蓄能的调度采用给定出力运行控制，所述风力发电的调度采用最大风能捕获控制方法的步骤如下：1)通过实验测定该风电场中各典型风速下风力发电机组输出的功率和发电机转速之间的关系，将上述关系存储到相应的计算机控制系统中，并根据上述关系确定每种典型风速下的最佳输出功率以及最佳输出功率所对应的发电机转速；2）在风力发电机开机时刻，检测当前风电场风速，控制风力发电机组输出的功率等于该风速所属典型风速下最佳输出功率，调整风力发电机转速使之达到最佳输出功率所对应的转速；3）在风力发电机运行过程中，实时检测风电场风速，判断当前风速是否处于上一时刻风速所在的典型风速范围内，如果是，控制风力发电机组按照上一时刻所在典型风速对应的最佳输出功率运行；4）否则，控制风力发电机组按照当前风速所属的典型风速下当前发电机转速对应的功率输出，同时调整发电机转速，使之达到当前风速所属的典型风速下最佳输出功率所对应的发电机转速，此时该风力发电机的输出功率就是当前风速所属的典型风速下最佳输出功率；所述光伏发电采用最大功率点跟踪控制的步骤如下：A)通过实验测定各典型光照强度下光伏阵列的输出特性曲线，即光伏阵列的电流和电压的关系，并根据上述关系确定最大功率输出点以及最大功率输出点对应的负载；B）检测光照强度，判断当前光照强度是否处于上一时刻所在的典型光照强 度范围内，如果是，控制光伏阵列按照上一时刻所在的典型光照强度对应的输出特性曲线输出，并保持负载与上一时刻所在的典型光照强度的最大功率输出点对应的负载；C）否则，控制光伏阵列按照当前时刻所在的典型光照强度对应的输出特性曲线输出，同时调整负载，使之等于当前时刻所在的典型光照强度输出特性曲线上最大功率输出点所对应的负载值，此时光伏阵列输出功率就是该光照强度对应的最大输出功率；所述抽水蓄能采用给定出力运行控制的步骤如下：a）判断给定的出力即风光水互补发电系统的净负荷Ppl是否大于0，净负荷Ppl是系统的负荷值与风力发电量和光伏发电量之和的差值；b）如果给定的出力大于0，即Ppl＞0，则控制抽水蓄能机组运行在水轮机工况，如果给定的出力小于0，即Ppl＜0，则控制抽水蓄能机组运行在水泵工况。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：任岩，陈德新，顾波，任林茂，张汉敏，刘清欣，吴利乐，
申请(专利权)人：华北水利水电大学，
类型：发明
国别省市：