專利名稱：一種風(fēng)光儲(chǔ)聯(lián)合并網(wǎng)發(fā)電協(xié)調(diào)控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)運(yùn)行和控制，是一種風(fēng)光儲(chǔ)聯(lián)合并網(wǎng)發(fā)電協(xié)調(diào)控制方法，應(yīng)用于風(fēng)光儲(chǔ)聯(lián)合發(fā)電建模仿真、并網(wǎng)運(yùn)行特性分析、與電網(wǎng)相互作用機(jī)理研究及最佳經(jīng)濟(jì)容量配比。

背景技術(shù)：
近年來，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，能源需求日益增長(zhǎng)。大量化石燃料產(chǎn)生的碳排放造成全球變暖，嚴(yán)重污染了人類賴以生存的環(huán)境。采用環(huán)境友好型新能源和清潔可再生能源代替?zhèn)鹘y(tǒng)化石燃料，符合國(guó)家提出的以人為本、走可持續(xù)的科學(xué)發(fā)展戰(zhàn)略思想。在我國(guó)風(fēng)能和太陽(yáng)能資源豐富、分布廣泛、易于開發(fā)，是理想的綠色替代能源。因此，風(fēng)光儲(chǔ)聯(lián)合并網(wǎng)發(fā)電協(xié)調(diào)控制對(duì)風(fēng)能和太陽(yáng)能資源高效開發(fā)利用及其與電網(wǎng)相互作用機(jī)理研究具有重要的實(shí)際意義。傳統(tǒng)的風(fēng)光儲(chǔ)聯(lián)合并網(wǎng)發(fā)電協(xié)調(diào)控制方法一方面是風(fēng)光儲(chǔ)單元通過公共逆變器連接的直流(DC)母線匯集能源，其缺點(diǎn)是，不適合系統(tǒng)遠(yuǎn)期規(guī)?；瘮U(kuò)展規(guī)劃；另一方面是通過調(diào)節(jié)逆變器直流側(cè)電壓和功率進(jìn)行協(xié)調(diào)控制，其缺點(diǎn)是，不利于大規(guī)模風(fēng)光儲(chǔ)分散開發(fā)利用，限制了可再生能源的高效利用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是，提供一種在分析風(fēng)能轉(zhuǎn)換單元、太陽(yáng)能光伏發(fā)電單元以及儲(chǔ)能單元數(shù)學(xué)模型特性基礎(chǔ)上，考慮到風(fēng)光資源具有時(shí)空互補(bǔ)性，提高電網(wǎng)對(duì)新能源吸納能力， 適應(yīng)性強(qiáng)，具有較高的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值的風(fēng)光儲(chǔ)聯(lián)合并網(wǎng)發(fā)電協(xié)調(diào)控制方法。本發(fā)明的目的是由以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的一種風(fēng)光儲(chǔ)聯(lián)合并網(wǎng)發(fā)電協(xié)調(diào)控制方法，其特征是，它包括以下步驟1)建立風(fēng)能轉(zhuǎn)換單元數(shù)學(xué)模型(1. 1)風(fēng)能轉(zhuǎn)換單元空氣動(dòng)力學(xué)數(shù)學(xué)模型為
PM=PairC^P)nR2Vl!2(1)其中PM為風(fēng)能轉(zhuǎn)換單元從風(fēng)中捕捉的能量轉(zhuǎn)化成的風(fēng)電機(jī)組機(jī)械功率，Pair為空氣密度，R為風(fēng)輪機(jī)葉輪半徑，λ為葉尖速比，β為槳距角，Cp為葉片的風(fēng)能轉(zhuǎn)換效率系數(shù)，是λ與β的函數(shù)，Vw*風(fēng)速；(1. 2)風(fēng)輪機(jī)與發(fā)電機(jī)的兩質(zhì)塊軸系數(shù)學(xué)模型方程為
權(quán)利要求
1. 一種風(fēng)光儲(chǔ)聯(lián)合并網(wǎng)發(fā)電協(xié)調(diào)控制方法，其特征是，它包括以下步驟 1)建立風(fēng)能轉(zhuǎn)換單元數(shù)學(xué)模型 (1.1)風(fēng)能轉(zhuǎn)換單元空氣動(dòng)力學(xué)數(shù)學(xué)模型為 Pyi= PairCv^, β)πΚ2νΙ 12(1)其中ΡΜ為風(fēng)能轉(zhuǎn)換單元從風(fēng)中捕捉的能量轉(zhuǎn)化成的風(fēng)電機(jī)組機(jī)械功率，Pm為空氣密度，R為風(fēng)輪機(jī)葉輪半徑， λ為葉尖速比， β為槳距角，Cp為葉片的風(fēng)能轉(zhuǎn)換效率系數(shù)，是λ與β的函數(shù)， Vw為風(fēng)速；(1. 2)風(fēng)輪機(jī)與發(fā)電機(jī)的兩質(zhì)塊軸系數(shù)學(xué)模型方程為 2Ητ ωτ I At = Tm- KsOs - ω <2Ηα ωα /dt = KsOs -TE-DGaG(2)/dt = ω0(ω - G)其中HT、He分別為風(fēng)輪機(jī)與發(fā)電機(jī)慣性常數(shù)， Ks為軸的剛度系數(shù)，DT、De分別為風(fēng)輪機(jī)轉(zhuǎn)子與發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的阻尼系數(shù)， θ s為兩質(zhì)塊之間相對(duì)角位移， TM、Te分別為風(fēng)輪機(jī)機(jī)械轉(zhuǎn)矩與發(fā)電機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩， ωτ、分別為風(fēng)輪機(jī)與發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速， Qci為同步轉(zhuǎn)速；(1.3)同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下雙饋感應(yīng)電機(jī)的電壓方程為Wsd =d ^sd/di- s ^sq+^zsd <.C3 ；磁鏈方程為 ^sd =lJsd +LJrdKq=AWq“、<(4)^rd =Md+Vsd ^rq =Mq+Vsq其中《3為坐標(biāo)系旋轉(zhuǎn)角速度， U、i、Ψ分別為繞組的電壓、電流及磁鏈， R為繞組的電阻，Ls, Lr分別為定子繞組與轉(zhuǎn)子繞組的自感， Lffl為定、轉(zhuǎn)子繞組之間的互感，下標(biāo)S、r分別代表電機(jī)的定子與轉(zhuǎn)子， 下標(biāo)d、q分別代表電機(jī)的d、q軸繞組， S為電機(jī)的轉(zhuǎn)差率；2)建立太陽(yáng)能光伏發(fā)電單元數(shù)學(xué)模型參考條 件下，考慮太陽(yáng)輻射強(qiáng)度與環(huán)境溫度變化的光伏陣列V-I方程式為 / = <v/sc-jl-c|expi1-lli + J/(5)P1 L ACfX J」I'Cl=(I-ImIIJ-^i-VmIC2Voc)^^ C2=(Vm/Voc-l)/(ln(l-Im/IJ) 式中'<-}dI = -a-G/Gief-(Tc-Tiei) + (G/Gref -1). Νζ% dV = P-dT-Rs-dI其中v、I分別為光伏陣列端電壓和端電流，V。。、Isc分別為光伏組件廠家提供的開路電壓與短路電流，vm、Iffl分別為最大功率點(diǎn)電壓與電流，α、β分別為參考輻射強(qiáng)度下，電流溫度變化系數(shù)與電壓溫度變化系數(shù)， Rs為組件的串聯(lián)電阻，Ν7、ΛΓ分別為光伏陣列中組件的并聯(lián)數(shù)和串聯(lián)數(shù)；3)建立儲(chǔ)能單元數(shù)學(xué)模型蓄電池組數(shù)學(xué)模型為Vb=Nb_sE0--^^-++(6)soc-nb_sqnlimdrNb-s"Cp=Ct(rb-25) Cr =l-0.025(rb-25) 式中HB義(I-T7)Cr/(0.2#Β_ρρη)SOC = ρ Jo χ 100%、 na其中soc為蓄電池組的荷電狀態(tài)，A、B分別為電壓變化系數(shù)和容量變化系數(shù)，K為極化電壓常數(shù)，Cp為極化反應(yīng)溫度補(bǔ)償因數(shù)，CkS電阻溫度補(bǔ)償因數(shù)，Tb為蓄電池溫度，Ct為極化反應(yīng)常數(shù)，Qn為蓄電池額定容量，Vn為電池額定電壓，Etl為蓄電池初始電勢(shì)，V為蓄電池端電壓，η為蓄電池效率，nb_s與nb_p分別為蓄電池串聯(lián)和并聯(lián)個(gè)數(shù)； 燃料電池?cái)?shù)學(xué)模型為
全文摘要
本發(fā)明是一種風(fēng)光儲(chǔ)聯(lián)合并網(wǎng)發(fā)電協(xié)調(diào)控制方法，其特點(diǎn)是，它包括的步驟有建立風(fēng)能轉(zhuǎn)換單元數(shù)學(xué)模型，風(fēng)能轉(zhuǎn)換單元數(shù)學(xué)模型包括風(fēng)能轉(zhuǎn)換單元空氣動(dòng)力學(xué)數(shù)學(xué)模型、風(fēng)輪機(jī)與發(fā)電機(jī)的兩質(zhì)塊軸系數(shù)學(xué)模型方程和同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下雙饋感應(yīng)電機(jī)的電壓方程；建立太陽(yáng)能光伏發(fā)電單元數(shù)學(xué)模型；建立儲(chǔ)能單元數(shù)學(xué)模型；聯(lián)合并網(wǎng)發(fā)電協(xié)調(diào)控制，聯(lián)合并網(wǎng)發(fā)電協(xié)調(diào)控制包括有功功率協(xié)調(diào)控制和無(wú)功功率協(xié)調(diào)控制。本發(fā)明是在科學(xué)合理的建立分析風(fēng)能轉(zhuǎn)換單元、太陽(yáng)能光伏發(fā)電單元以及儲(chǔ)能單元數(shù)學(xué)模型特性的基礎(chǔ)上，充分考慮了風(fēng)光資源所具有的時(shí)空互補(bǔ)性，進(jìn)而提高了電網(wǎng)對(duì)新能源吸納能力，具有適應(yīng)性強(qiáng)，實(shí)際應(yīng)用價(jià)值高，可使再生能源得到高效利用等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)H02J3/18GK102355006SQ20111029522
公開日2012年2月15日 申請(qǐng)日期2011年9月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月28日
發(fā)明者孔令國(guó), 孫正龍, 孫琦, 王雨薇, 蔡國(guó)偉, 韓宇航 申請(qǐng)人:東北電力大學(xué)