一種風(fēng)光水互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)的優(yōu)化調(diào)度方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種風(fēng)光水互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)的優(yōu)化調(diào)度方法，屬于新能源互補(bǔ)發(fā)電控制【技術(shù)領(lǐng)域】。本發(fā)明所提供的風(fēng)光水互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)的優(yōu)化控制方法包括風(fēng)力發(fā)電的優(yōu)化調(diào)度、光伏發(fā)電的優(yōu)化調(diào)度、抽水蓄能的優(yōu)化調(diào)度。其中，風(fēng)力發(fā)電的運(yùn)行采用最大風(fēng)能捕獲控制策略，光伏發(fā)電的運(yùn)行采用最大功率點(diǎn)跟蹤控制，抽水蓄能的運(yùn)行按給定出力運(yùn)行。利用該優(yōu)化方法對(duì)風(fēng)光水互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)的運(yùn)行進(jìn)行調(diào)度，能最大限度地利用風(fēng)能資源和太陽能資源，增加系統(tǒng)的運(yùn)行效益；且提高了系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性。該優(yōu)化調(diào)度方法適用于各種型式的風(fēng)力發(fā)電機(jī)、光伏陣列和抽水蓄能機(jī)組，具有很好的普適性，可推廣應(yīng)用。
【專利說明】—種風(fēng)光水互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)的優(yōu)化調(diào)度方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種風(fēng)光水互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)的優(yōu)化調(diào)度方法，屬于新能源互補(bǔ)發(fā)電控制【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]專利《風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電儲(chǔ)能裝置》(申請(qǐng)?zhí)?201110048421.8，授權(quán)號(hào):CN102116244B)公開了一種風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電儲(chǔ)能裝置，該裝置利用抽水蓄能對(duì)風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)進(jìn)行儲(chǔ)能，即為風(fēng)光水互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)。風(fēng)光水互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)的運(yùn)行要綜合考慮風(fēng)能資源、太陽能資源、抽水蓄能的性能和負(fù)荷特性，因此，系統(tǒng)的優(yōu)化調(diào)度非常重要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是提供一種風(fēng)光水互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)的優(yōu)化調(diào)度方法，以最大限度地利用風(fēng)能資源和太陽能資源，增加系統(tǒng)的運(yùn)行效益，提高系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性。
[0004]本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題而提供一種風(fēng)光水互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)的優(yōu)化調(diào)度方法，該風(fēng)光水互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)的優(yōu)化調(diào)度包括風(fēng)力發(fā)電的調(diào)度、光伏發(fā)電的調(diào)度和抽水蓄能的調(diào)度，其中風(fēng)力發(fā)電的調(diào)度采用最大風(fēng)能捕獲控制方法，光伏發(fā)電的調(diào)度采用最大功率點(diǎn)跟蹤控制方法，抽水蓄能的調(diào)度采用給定出力運(yùn)行控制，
[0005]所述風(fēng)力發(fā)電的調(diào)度采用最大風(fēng)能捕獲控制方法的步驟如下:
[0006]I)通過實(shí)驗(yàn)測(cè)定該風(fēng)電場(chǎng)中各典型風(fēng)速下風(fēng)力發(fā)電機(jī)組輸出的功率和發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速之間的關(guān)系，將上述關(guān)系存儲(chǔ)到相應(yīng)的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中，并根據(jù)上述關(guān)系確定每種典型風(fēng)速下的最佳輸出功率以及最佳輸出功率所對(duì)應(yīng)的發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速；
[0007]2)在風(fēng)力發(fā)電機(jī)開機(jī)時(shí)刻，檢測(cè)當(dāng)前風(fēng)電場(chǎng)風(fēng)速，控制風(fēng)力發(fā)電機(jī)組輸出的功率等于該風(fēng)速所屬典型風(fēng)速下最佳輸出功率，調(diào)整風(fēng)力發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速使之達(dá)到最佳輸出功率所對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)速；
[0008]3)在風(fēng)力發(fā)電機(jī)運(yùn)行過程中，實(shí)時(shí)檢測(cè)風(fēng)電場(chǎng)風(fēng)速，判斷當(dāng)前風(fēng)速是否處于上一時(shí)刻風(fēng)速所在的典型風(fēng)速范圍內(nèi)，如果是，控制風(fēng)力發(fā)電機(jī)組按照上一時(shí)刻所在典型風(fēng)速對(duì)應(yīng)的最佳輸出功率運(yùn)行；
[0009]4)否則，控制風(fēng)力發(fā)電機(jī)組按照當(dāng)前風(fēng)速所屬的典型風(fēng)速下當(dāng)前發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速對(duì)應(yīng)的功率輸出，同時(shí)調(diào)整發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速，使之達(dá)到當(dāng)前風(fēng)速所屬的典型風(fēng)速下最佳輸出功率所對(duì)應(yīng)的發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速，此時(shí)該風(fēng)力發(fā)電機(jī)的輸出功率就是當(dāng)前風(fēng)速所屬的典型風(fēng)速下最佳輸出功率；
[0010]所述光伏發(fā)電采用最大功率點(diǎn)跟蹤控制的步驟如下:
[0011]A)通過實(shí)驗(yàn)測(cè)定各典型光照強(qiáng)度下光伏陣列的輸出特性曲線，即光伏陣列的電流和電壓的關(guān)系，并根據(jù)上述關(guān)系確定最大功率輸出點(diǎn)以及最大功率輸出點(diǎn)對(duì)應(yīng)的負(fù)載；
[0012]B)檢測(cè)光照強(qiáng)度，判斷當(dāng)前光照強(qiáng)度是否處于上一時(shí)刻所在的典型光照強(qiáng)度范圍內(nèi)，如果是，控制光伏陣列按照上一時(shí)刻所在的典型光照強(qiáng)度對(duì)應(yīng)的輸出特性曲線輸出，并保持負(fù)載與上一時(shí)刻所在的典型光照強(qiáng)度的最大功率輸出點(diǎn)對(duì)應(yīng)的負(fù)載；
[0013]C)否則，控制光伏陣列按照當(dāng)前時(shí)刻所在的典型光照強(qiáng)度對(duì)應(yīng)的輸出特性曲線輸出，同時(shí)調(diào)整負(fù)載，使之等于當(dāng)前時(shí)刻所在的典型光照強(qiáng)度輸出特性曲線上最大功率輸出點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的負(fù)載值，此時(shí)光伏陣列輸出功率就是該光照強(qiáng)度對(duì)應(yīng)的最大輸出功率；
[0014]所述抽水蓄能采用給定出力運(yùn)行控制的步驟如下:
[0015]a)判斷給定的出力即風(fēng)光水互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)的凈負(fù)荷Ppl是否大于0，凈負(fù)荷Ppl是系統(tǒng)的負(fù)荷值與風(fēng)力發(fā)電量和光伏發(fā)電量之和的差值；
[0016]b)如果給定的出力大于0，即Ppl > 0，則控制抽水蓄能機(jī)組運(yùn)行在水輪機(jī)工況，如果給定的出力小于0，即Ppl < 0，則控制抽水蓄能機(jī)組運(yùn)行在水泵工況。
[0017]所述的運(yùn)行在水輪機(jī)工況的抽水蓄能機(jī)組如果其凈負(fù)荷Ppl小于抽水蓄能機(jī)組的水輪機(jī)工況的啟動(dòng)功率和停機(jī)功率Ppttl時(shí)，控制抽水蓄能機(jī)組不運(yùn)行；如果凈負(fù)荷Ppl大于等于抽水蓄能機(jī)組的水輪機(jī)工況的啟動(dòng)功率和停機(jī)功率Ppttl而小于抽水蓄能機(jī)組的水輪機(jī)工況的額定功率Pptfe時(shí)，控制抽水蓄能機(jī)組按凈負(fù)荷功率Ppl運(yùn)行在水輪機(jī)工況；如果凈負(fù)荷Ppl大于等于抽水蓄能機(jī)組的水輪機(jī)工況的額定功率Pptfe時(shí)，控制抽水蓄能機(jī)組按水輪機(jī)工況的額定功率Pptfe運(yùn)行。
[0018]所述的運(yùn)行在水泵工況的抽水蓄能機(jī)組如果其凈負(fù)荷Ppl小于抽水蓄能機(jī)組的水泵工況的額定功率Ppt一控制抽水蓄能機(jī)組不運(yùn)行；如果其凈負(fù)荷Ppl不小于抽水蓄能機(jī)組的水泵工況的額定功率Ppt…控制抽水蓄能機(jī)組按水泵工況的額定功率Pptlff運(yùn)行。
[0019]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明所提供的風(fēng)光水互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)的優(yōu)化控制方法包括風(fēng)力發(fā)電的優(yōu)化調(diào)度、光伏發(fā)電的優(yōu)化調(diào)度、抽水蓄能的優(yōu)化調(diào)度。其中，風(fēng)力發(fā)電的運(yùn)行采用最大風(fēng)能捕獲控制策略， 光伏發(fā)電的運(yùn)行采用最大功率點(diǎn)跟蹤控制，抽水蓄能的運(yùn)行按給定出力運(yùn)行。利用該優(yōu)化方法對(duì)風(fēng)光水互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)的運(yùn)行進(jìn)行調(diào)度，能最大限度地利用風(fēng)能資源和太陽能資源，增加系統(tǒng)的運(yùn)行效益，且提高了系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性。該優(yōu)化調(diào)度方法適用于各種型式的風(fēng)力發(fā)電機(jī)、光伏陣列和抽水蓄能機(jī)組，具有很好的普適性，可推廣應(yīng)用。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]圖1是最大風(fēng)能捕獲控制策略分析示意圖
[0021]圖2是最大功率點(diǎn)跟蹤控制算法分析不意圖；
[0022]圖3是本發(fā)明實(shí)施例中某一天的風(fēng)速曲線示意圖；
[0023]圖4是本發(fā)明實(shí)施例中風(fēng)力發(fā)電機(jī)組采用最大風(fēng)能捕獲控制后的輸出功率曲線圖；
[0024]圖5是本發(fā)明實(shí)施例中某一天的太陽輻射量曲線圖；
[0025]圖6是本發(fā)明實(shí)施例中光伏陣列采用最大功率跟蹤控制后的輸出功率曲線圖；
[0026]圖7是本發(fā)明實(shí)施例中凈負(fù)荷曲線圖；
[0027]圖8是本發(fā)明實(shí)施例抽水蓄能機(jī)組的輸出功率曲線圖。
【具體實(shí)施方式】
[0028]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步的說明。[0029]本發(fā)明公開了一種風(fēng)光水互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)的優(yōu)化調(diào)度方法，該方法包括風(fēng)力發(fā)電的優(yōu)化調(diào)度、光伏發(fā)電的優(yōu)化調(diào)度和抽水蓄能的優(yōu)化調(diào)度。風(fēng)力發(fā)電的運(yùn)行采用最大風(fēng)能捕獲控制，光伏發(fā)電的運(yùn)行采用最大功率點(diǎn)跟蹤控制，抽水蓄能的運(yùn)行按給定出力運(yùn)行。
[0030]對(duì)于一臺(tái)確定的風(fēng)力機(jī)，在風(fēng)速和槳葉轉(zhuǎn)角一定時(shí)，總存在一個(gè)最佳葉尖速比A opt對(duì)應(yīng)著一個(gè)最大的風(fēng)能利用系數(shù)Cpmax，此時(shí)風(fēng)力機(jī)的能量轉(zhuǎn)換效率最高。對(duì)于一個(gè)特定的風(fēng)速，風(fēng)力機(jī)只有運(yùn)行在一個(gè)特定的轉(zhuǎn)速下，才會(huì)獲得最大的能量轉(zhuǎn)換效率。風(fēng)力機(jī)的葉片有定槳距和變槳距兩種形式。對(duì)于定槳距的風(fēng)力機(jī)，除了采用可控制的變速運(yùn)行外，一般在額定風(fēng)速以下恒速運(yùn)行時(shí)，Cp常常會(huì)偏離其最佳值，使輸出功率有所降低，而超過額定風(fēng)速后，則通過偏航控制或失速控制等措施使輸出功率限制在額定值附近。對(duì)于變槳距的風(fēng)力機(jī)，通過調(diào)節(jié)槳距可使Cp在額定風(fēng)速以下最大限度地接近最佳值，從而捕獲到最大的風(fēng)能以得到較多的能量輸出，超過額定風(fēng)速以后，通過改變槳距減小Cp值，使輸出功率保持在其額定值上。所以，為獲得最大的風(fēng)能利用，實(shí)際運(yùn)行時(shí)最好通過調(diào)節(jié)槳距來保證風(fēng)力機(jī)運(yùn)行在最大功率曲線上。因此，在任何風(fēng)速下，只要調(diào)節(jié)風(fēng)力機(jī)轉(zhuǎn)速，使其葉尖線速度與風(fēng)速之比、保持不變，且都滿足、=X _，就可以維持風(fēng)力機(jī)在Cpmax下運(yùn)行，這就是風(fēng)力機(jī)最大風(fēng)能捕獲的原理，最大風(fēng)能捕獲控制方法具體步驟如下:
[0031]1.風(fēng)力發(fā)電采用最大風(fēng)能捕獲控制過程通過實(shí)驗(yàn)測(cè)定該風(fēng)電場(chǎng)中各典型風(fēng)速下風(fēng)力發(fā)電機(jī)組輸出功率和發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速之間的關(guān)系，將上述關(guān)系存儲(chǔ)到相應(yīng)的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中，并根據(jù)上述關(guān)系確定每種典型風(fēng)速下的最佳功率以及最佳功率所對(duì)應(yīng)的發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速；
[0032]2.在風(fēng)力發(fā)電機(jī)開機(jī)時(shí)刻，檢測(cè)當(dāng)前風(fēng)電場(chǎng)風(fēng)速，控制風(fēng)力發(fā)電機(jī)組輸出的功率等于該風(fēng)速所屬典型風(fēng)速下最佳輸出功率，調(diào)整風(fēng)力發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速使之達(dá)到最佳輸出功率所對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)速；
[0033]3.在風(fēng)力發(fā)電機(jī)運(yùn)行過程中，實(shí)時(shí)檢測(cè)風(fēng)電場(chǎng)風(fēng)速，判斷當(dāng)前風(fēng)速是否處于上一時(shí)刻風(fēng)速所在的典型風(fēng)速范圍內(nèi)，如果是，控制風(fēng)力發(fā)電機(jī)組按照上一時(shí)刻所在典型風(fēng)速對(duì)應(yīng)的最佳輸出功率運(yùn)行；
[0034]4.否則，控制風(fēng)力發(fā)電機(jī)組按照當(dāng)前風(fēng)速所屬的典型風(fēng)速下當(dāng)前發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速對(duì)應(yīng)的功率輸出，同時(shí)調(diào)整風(fēng)力機(jī)轉(zhuǎn)速，使之達(dá)到當(dāng)前風(fēng)速所屬的典型風(fēng)速下最佳功率所對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)速，此時(shí)該風(fēng)力發(fā)電機(jī)的輸出功率就是當(dāng)前風(fēng)速所屬的典型風(fēng)速下最佳功率。
[0035]本實(shí)施例中風(fēng)力發(fā)電采用最大風(fēng)能捕獲控制過程如圖1所示，其中，縱坐標(biāo)P表示風(fēng)力發(fā)電機(jī)的輸出功率，橫坐標(biāo)n表示風(fēng)力發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速，V表示風(fēng)速，單條曲線表示的含義為:當(dāng)風(fēng)速分別為vl，v2, v3時(shí)，風(fēng)力發(fā)電機(jī)的輸出功率與其轉(zhuǎn)速的關(guān)系，這是由風(fēng)力機(jī)本身的特性所決定的，P_是最優(yōu)功率曲線。假設(shè)風(fēng)力機(jī)原來在風(fēng)速V2下穩(wěn)定運(yùn)行在b點(diǎn)，對(duì)應(yīng)著該風(fēng)速下的最優(yōu)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速n2和最優(yōu)輸出功率P2,此時(shí)發(fā)電機(jī)輸入的機(jī)械功率等于發(fā)電機(jī)系統(tǒng)輸出的功率。如果某一時(shí)刻風(fēng)速突然升高至V3，風(fēng)力機(jī)馬上就會(huì)由b點(diǎn)跳至V3風(fēng)速下的功率曲線上的d點(diǎn)運(yùn)行，其輸出機(jī)械功率由P2突變至Pd。由于大的機(jī)械慣性作用和控制系統(tǒng)的調(diào)節(jié)過程之后，發(fā)電機(jī)仍運(yùn)行在b點(diǎn)，此時(shí)發(fā)電機(jī)輸入的機(jī)械功率大于發(fā)電機(jī)輸出的功率，功率的不平衡將導(dǎo)致發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速馬上升高。在這個(gè)變化過程中，風(fēng)力機(jī)和發(fā)電機(jī)將分別沿著V3風(fēng)速下功率曲線的dc軌跡和最優(yōu)功率曲線的be軌跡運(yùn)行。當(dāng)分別運(yùn)行至風(fēng)力機(jī)功率曲線和最優(yōu)功率曲線的交點(diǎn)c時(shí),功率將重新達(dá)到平衡。此時(shí),轉(zhuǎn)速穩(wěn)定在對(duì)應(yīng)于風(fēng)速V3下的最優(yōu)轉(zhuǎn)速n3,風(fēng)力機(jī)輸出最優(yōu)的機(jī)械功率P3。同理,如果風(fēng)速?gòu)母叩降妥兓瘯r(shí)，最大風(fēng)能捕獲過程和轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)過程與上述過程相反。
[0036]光伏發(fā)電采用最大功率點(diǎn)跟蹤控制是通過實(shí)時(shí)檢測(cè)光伏陣列的輸出功率，采用一定的控制算法預(yù)測(cè)當(dāng)前工況下光伏陣列可能的最大功率輸出，通過改變當(dāng)前的阻抗情況來滿足最大功率輸出的要求。這樣，即使光伏電池的結(jié)溫升高使得光伏陣列的輸出功率減少，系統(tǒng)仍能運(yùn)行在當(dāng)前工況下的最佳狀態(tài)，其具體控制過程如下:
[0037]1.通過實(shí)驗(yàn)測(cè)定各典型光照強(qiáng)度下光伏陣列的輸出特性曲線，即光伏陣列的電流和電壓的關(guān)系，并根據(jù)上述關(guān)系確定最大功率輸出點(diǎn)以及最大功率輸出點(diǎn)對(duì)應(yīng)的負(fù)載；
[0038]2.檢測(cè)光照強(qiáng)度，判斷當(dāng)前光照強(qiáng)度是否處于上一時(shí)刻速所在的典型光照強(qiáng)度范圍內(nèi)，如果是，控制光伏陣列按照上一時(shí)刻速所在的典型光照強(qiáng)度對(duì)應(yīng)的輸出特性曲線輸出，并保持負(fù)載與上一時(shí)刻所在的典型光照強(qiáng)度的最大功率輸出點(diǎn)對(duì)應(yīng)的負(fù)載；
[0039]3.否則，控制光伏陣列按照當(dāng)前時(shí)刻速所在的典型光照強(qiáng)度對(duì)應(yīng)的輸出特性曲線輸出，光伏陣列的輸出功率為當(dāng)前時(shí)刻光照強(qiáng)度所在的典型光照強(qiáng)度輸出特性曲線在上一時(shí)刻負(fù)載所對(duì)應(yīng)的功率，同時(shí)調(diào)整負(fù)載，使之等于當(dāng)前時(shí)刻速所在的典型光照強(qiáng)度輸出特性曲線上最大功率輸出點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的負(fù)載值，此時(shí)光伏陣列輸出功率就是該光照強(qiáng)度對(duì)應(yīng)的最大輸出功率。
[0040]本實(shí)施例中最大功率點(diǎn)跟蹤控制的原理如圖2所示，假定圖中曲線I和曲線2為兩不同光照強(qiáng)度下光伏陣列的輸出特性曲線，A點(diǎn)和B點(diǎn)分別為相應(yīng)的最大功率輸出點(diǎn)，并假定某一時(shí)刻，系統(tǒng)運(yùn)行在A點(diǎn)。當(dāng)光照強(qiáng)度發(fā)生變化，即光伏陣列的輸出特性曲線由曲線I上升為曲線2時(shí)，此時(shí)如果保持負(fù)載I不變，系統(tǒng)將運(yùn)行在A’點(diǎn)，這樣就偏離了相應(yīng)光照強(qiáng)度下的最大功率點(diǎn)。為了繼續(xù)追蹤最大功率點(diǎn)，應(yīng)將系統(tǒng)的負(fù)載特性由負(fù)載I變至負(fù)載2，以保證系統(tǒng)運(yùn)行在新的光照強(qiáng)度下的最大功率點(diǎn)B。同樣，如果光照強(qiáng)度變化使光伏陣列的輸出特性由曲線2減至曲線I，則相應(yīng)的工作點(diǎn)由B點(diǎn)變化到B’點(diǎn)，應(yīng)相應(yīng)的調(diào)整負(fù)載2至負(fù)載1，以保證系統(tǒng)在光照強(qiáng)度減小的情況下應(yīng)運(yùn)行在最大功率點(diǎn)A。
[0041]抽水蓄能的運(yùn)行按給定出力運(yùn)行，其控制過程如下，給定的出力即為風(fēng)光水互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)的凈負(fù)荷Ppl，凈負(fù)荷即系統(tǒng)的負(fù)荷值與風(fēng)力發(fā)電量和光伏發(fā)電量之和的差值。假定Pptfe為抽水蓄能機(jī)組的水輪機(jī)工況的額定功率，Pptpr為抽水蓄能機(jī)組的水泵工況的額定功率，Pptti為抽水蓄能機(jī)組的水輪機(jī)工況的啟動(dòng)功率和停機(jī)功率。
[0042]分兩種情況討論:
[0043](I)當(dāng)Ppl > 0 (用符號(hào)Pplp表示)時(shí)，抽水蓄能機(jī)組運(yùn)行在水輪機(jī)工況，再分三種情況討論:
[0044]①當(dāng)Pplp < Ppttl時(shí)，抽水蓄能機(jī)組不運(yùn)行；
[0045]②當(dāng)Ppttl ( Pplp < Ppttr時(shí)，抽水蓄能機(jī)組按凈負(fù)荷功率Ppl運(yùn)行在水輪機(jī)工況；
[0046]③當(dāng)Pptta ( Pplp時(shí)，抽水蓄能機(jī)組按水輪機(jī)工況的額定功率Pptfe運(yùn)行。
[0047](2)當(dāng)Ppl < 0 (用符號(hào)Ppld表示)時(shí)，抽水蓄能機(jī)組運(yùn)行在水泵工況，再分兩種情況討論:
[0048]①當(dāng)Ppld < Pptpr時(shí)，抽水蓄能機(jī)組不運(yùn)行；
[0049]②當(dāng)Ppld≤Pptpr時(shí)，抽水蓄能機(jī)組按水泵工況的額定功率Pptlff運(yùn)行。
[0050]其中，抽水蓄能機(jī)組按凈負(fù)荷功率Ppl運(yùn)行在水輪機(jī)工況的具體控制方式如下:[0051]①跟蹤復(fù)合系統(tǒng)的凈負(fù)荷Ppl ；
[0052]②根據(jù)水輪機(jī)工況的數(shù)學(xué)模型，計(jì)算水輪機(jī)水頭H，流量Q，導(dǎo)葉開度％ ；
[0053]③按導(dǎo)葉開度aQ控制。
[0054]實(shí)施例一
[0055]我們以某風(fēng)光水互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)為例，假設(shè)風(fēng)力發(fā)電機(jī)的容量為700kW,光伏陣列的容量為800kW，抽水蓄能機(jī)組的容量為420kW，利用該優(yōu)化方法對(duì)系統(tǒng)的運(yùn)行進(jìn)行調(diào)度。
[0056](I)風(fēng)力發(fā)電的優(yōu)化調(diào)度:
[0057]風(fēng)速數(shù)據(jù)每隔15分鐘采集一次，如圖3所示為一天的風(fēng)速數(shù)據(jù)。根據(jù)本發(fā)明提出的最大風(fēng)能捕獲控制策略對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)的運(yùn)行進(jìn)行控制，得到風(fēng)力發(fā)電機(jī)的輸出功率如圖4所示。
[0058](2)光伏發(fā)電的優(yōu)化調(diào)度:
[0059]太陽輻射量數(shù)據(jù)每隔15分鐘采集一次，如圖5所示。本發(fā)明提出的最大功率點(diǎn)跟蹤控制對(duì)光伏陣列進(jìn)行控制，得到光伏陣列輸出功率曲線如圖6所示。
[0060](3)抽水蓄能的優(yōu)化調(diào)度
[0061]系統(tǒng)凈負(fù)荷曲線如圖7所示。根據(jù)本發(fā)明提出的抽水蓄能的優(yōu)化調(diào)度方法，得到抽水蓄能機(jī)組的輸出功率變化曲線如圖8所示，圖中，正值表示可逆式水泵水輪機(jī)運(yùn)行在水輪機(jī)工況，負(fù)值表示可逆式水泵水輪機(jī)運(yùn)行在水泵工況。
[0062]抽水蓄能機(jī)組可以采用按流量運(yùn)行，或按出力運(yùn)行。由于本系統(tǒng)是平衡風(fēng)力發(fā)電和光伏發(fā)電之和與負(fù)荷之間的平衡，因此抽水蓄能機(jī)組采用按出力運(yùn)行，為此，文中提出了凈負(fù)荷的概念，即凈負(fù)荷為系統(tǒng)的負(fù)荷值與風(fēng)力發(fā)電量和光伏發(fā)電量之和的差值。凈負(fù)荷同時(shí)兼顧了風(fēng)能資源、太陽能資源和負(fù)荷的變化規(guī)律，為系統(tǒng)中抽水蓄能機(jī)組的運(yùn)行提供了能量依據(jù)。相比較其他的運(yùn)行方式，這種運(yùn)行方式能最大限度地利用風(fēng)能資源和太陽能資源，并且，抽水蓄能機(jī)組也能充分地平衡風(fēng)力發(fā)電和光伏發(fā)電之和與負(fù)荷之間的平衡，即抽水蓄能充分利用風(fēng)力發(fā)電和光伏發(fā)電之和供給負(fù)荷多余的電能抽水，也能根據(jù)風(fēng)力發(fā)電和光伏發(fā)電之和供給負(fù)荷不足電能值進(jìn)行發(fā)電。
【權(quán)利要求】
1.一種風(fēng)光水互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)的優(yōu)化調(diào)度方法,其特征在于，該風(fēng)光水互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)的優(yōu)化調(diào)度包括風(fēng)力發(fā)電的調(diào)度、光伏發(fā)電的調(diào)度和抽水蓄能的調(diào)度，其中風(fēng)力發(fā)電的調(diào)度采用最大風(fēng)能捕獲控制方法，光伏發(fā)電的調(diào)度采用最大功率點(diǎn)跟蹤控制方法，抽水蓄能的調(diào)度采用給定出力運(yùn)行控制， 所述風(fēng)力發(fā)電的調(diào)度采用最大風(fēng)能捕獲控制方法的步驟如下: 1)通過實(shí)驗(yàn)測(cè)定該風(fēng)電場(chǎng)中各典型風(fēng)速下風(fēng)力發(fā)電機(jī)組輸出的功率和發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速之間的關(guān)系，將上述關(guān)系存儲(chǔ)到相應(yīng)的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中，并根據(jù)上述關(guān)系確定每種典型風(fēng)速下的最佳輸出功率以及最佳輸出功率所對(duì)應(yīng)的發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速； 2)在風(fēng)力發(fā)電機(jī)開機(jī)時(shí)刻，檢測(cè)當(dāng)前風(fēng)電場(chǎng)風(fēng)速，控制風(fēng)力發(fā)電機(jī)組輸出的功率等于該風(fēng)速所屬典型風(fēng)速下最佳輸出功率，調(diào)整風(fēng)力發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速使之達(dá)到最佳輸出功率所對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)速； 3)在風(fēng)力發(fā)電機(jī)運(yùn)行過程中，實(shí)時(shí)檢測(cè)風(fēng)電場(chǎng)風(fēng)速，判斷當(dāng)前風(fēng)速是否處于上一時(shí)刻風(fēng)速所在的典型風(fēng)速范圍內(nèi)，如果是，控制風(fēng)力發(fā)電機(jī)組按照上一時(shí)刻所在典型風(fēng)速對(duì)應(yīng)的最佳輸出功率運(yùn)行； 4)否則，控制風(fēng)力發(fā)電機(jī)組按照當(dāng)前風(fēng)速所屬的典型風(fēng)速下當(dāng)前發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速對(duì)應(yīng)的功率輸出，同時(shí)調(diào)整發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速，使之達(dá)到當(dāng)前風(fēng)速所屬的典型風(fēng)速下最佳輸出功率所對(duì)應(yīng)的發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速，此時(shí)該風(fēng)力發(fā)電機(jī)的輸出功率就是當(dāng)前風(fēng)速所屬的典型風(fēng)速下最佳輸出功率； 所述光伏發(fā)電采用最大功率點(diǎn)跟蹤控制的步驟如下: A)通過實(shí)驗(yàn)測(cè)定各典型光照強(qiáng)度下光伏陣列的輸出特性曲線，即光伏陣列的電流和電壓的關(guān)系，并根據(jù)上述關(guān)系確定最大功率輸出點(diǎn)以及最大功率輸出點(diǎn)對(duì)應(yīng)的負(fù)載； B)檢測(cè)光照強(qiáng)度，判斷當(dāng)前光照強(qiáng)度是否處于上一時(shí)刻所在的典型光照強(qiáng)度范圍內(nèi)，如果是，控制光伏陣列按照上一時(shí)刻所在的典型光照強(qiáng)度對(duì)應(yīng)的輸出特性曲線輸出，并保持負(fù)載與上一時(shí)刻所在的典型光照強(qiáng)度的最大功率輸出點(diǎn)對(duì)應(yīng)的負(fù)載； C)否則，控制光伏陣列按照當(dāng)前時(shí)刻所在的典型光照強(qiáng)度對(duì)應(yīng)的輸出特性曲線輸出，同時(shí)調(diào)整負(fù)載，使之等于當(dāng)前時(shí)刻所在的典型光照強(qiáng)度輸出特性曲線上最大功率輸出點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的負(fù)載值，此時(shí)光伏陣列輸出功率就是該光照強(qiáng)度對(duì)應(yīng)的最大輸出功率； 所述抽水蓄能采用給定出力運(yùn)行控制的步驟如下: a)判斷給定的出力即風(fēng)光水互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)的凈負(fù)荷Ppl是否大于O，凈負(fù)荷Ppl是系統(tǒng)的負(fù)荷值與風(fēng)力發(fā)電量和光伏發(fā)電量之和的差值； b)如果給定的出力大于O，即Ppl> O，則控制抽水蓄能機(jī)組運(yùn)行在水輪機(jī)工況，如果給定的出力小于O，即Ppl < O，則控制抽水蓄能機(jī)組運(yùn)行在水泵工況。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)光水互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)的優(yōu)化調(diào)度方法，其特征在于，所述的運(yùn)行在水輪機(jī)工況的抽水蓄能機(jī)組如果其凈負(fù)荷Ppl小于抽水蓄能機(jī)組的水輪機(jī)工況的啟動(dòng)功率和停機(jī)功率Ppttl時(shí)，控制抽水蓄能機(jī)組不運(yùn)行；如果凈負(fù)荷Ppl大于等于抽水蓄能機(jī)組的水輪機(jī)工況的啟動(dòng)功率和停機(jī)功率Ppttl而小于抽水蓄能機(jī)組的水輪機(jī)工況的額定功率Ppto時(shí)，控制抽水蓄能機(jī)組按凈負(fù)荷功率Ppl運(yùn)行在水輪機(jī)工況；如果凈負(fù)荷Ppl大于等于抽水蓄能機(jī)組的水輪機(jī)工況的額定功率Pptfe時(shí)，控制抽水蓄能機(jī)組按水輪機(jī)工況的額定功率Pptfe運(yùn)行。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)光水互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)的優(yōu)化調(diào)度方法，其特征在于，所述的運(yùn)行在水泵工況的抽水蓄能機(jī)組如果其凈負(fù)荷Ppl小于抽水蓄能機(jī)組的水泵工況的額定功率Pptltt，控制抽水蓄能機(jī)組不運(yùn)行；如果其凈負(fù)荷Ppl不小于抽水蓄能機(jī)組的水泵工況的額定功率Pp_，控制抽水蓄能機(jī)組按水泵工況的額定功率Pptlff運(yùn)行。
【文檔編號(hào)】G05F1/67GK103488236SQ201310247419
【公開日】2014年1月1日 申請(qǐng)日期:2013年6月20日 優(yōu)先權(quán)日:2013年6月20日
【發(fā)明者】任巖, 陳德新, 顧波, 任林茂, 張漢敏, 劉清欣, 吳利樂 申請(qǐng)人:華北水利水電大學(xué)