CN101915215A - 一种风光补储联合发电方法和客户端设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种风光补储联合发电方法和客户端设备，其中，所述方法包括：根据至少包括未来第N天天气预报数据的预测参数，计算未来第N天的风光发电功率与时间的第一对应关系；根据所述第一对应关系和风光补储联合发电设备的发电能力，获得符合输出有功功率控制要求的风光补储联合发电设备的输出功率与时间的第二对应关系；在未来第N天控制风光补储联合发电设备按照第二对应关系进行发电。通过预测未来第N天风光发电功率与时间的第一对应关系，能够根据风光补储联合发电设备的发电能力将第一对应关系处理成符合输出有功功率控制要求的第二对应关系，并在未来第N天按照第二对应关系的计划进行发电，由此稳定风电和光电输出的电能质量。

Description

一种风光补储联合发电方法和客户端设备

技术领域

本发明涉及电力技术领域，特别是涉及一种风光补储联合发电方法和客户端设备。

背景技术

发展新能源技术、减少CO₂排放，已经成为国际社会的基本共识。随着新能源在人们使用能源中比重的逐步提高，部分与新能源相关的问题逐步显现出来。

新能源中的风能、太阳能等，由于受到气候变化、风力大小等自然条件的影响，电能的输出断续且功率变化幅度大使电能的质量下降，使得原本绿色的风电和光电对电网来说成为一种“垃圾”电力。如何稳定电能质量成为新能源发展必须面对的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种风光补储联合发电方法和客户端设备，以稳定风电和光电输出的电能质量。

本发明提供了一种风光补储联合发电方法，包括：

根据至少包括未来第N天天气预报数据的预测参数，计算未来第N天的风光发电功率与时间的第一对应关系，N为正整数；

根据所述第一对应关系和风光补储联合发电设备的发电能力，获得符合输出有功功率控制要求的风光补储联合发电设备的输出功率与时间的第二对应关系；

在未来第N天控制风光补储联合发电设备按照第二对应关系进行发电。

所述计算第二对应关系具体可以包括：客户端根据所述第一对应关系和风光补储联合发电设备的发电能力，计算符合输出有功功率控制要求的风光补储联合发电设备的输出功率与时间的第二对应关系。

可选的，还包括：客户端将第二对应关系上传给调度中心，调度中心审核调整第二对应关系；则所述风光补储联合发电设备按照审核调整后的第二对应关系发电。

可选的，还包括：调度中心将审核调整后的第二对应关系下发给所述客户端。

所述计算第二对应关系具体可以包括：调度中心根据风光补储联合发电设备的发电能力和客户端上传的第一对应关系，计算符合输出有功功率控制要求的风光补储联合发电设备的输出功率与时间的第二对应关系。

可选的，还包括：调度中心将第二对应关系下发给所述客户端。

具体的，所述控制风光补储联合发电设备发电可以包括：客户端测量即时天气数据；客户端根据所述即时天气数据得到未来m分钟内的风光发电功率与时间的第三对应关系，m为正数；获得第二对应关系和第三对应关系在相同时间点的差值；参考所述差值控制风光补储联合发电设备发电。

具体的，所述控制风光补储联合发电设备发电可以包括：客户端测量即时天气数据；客户端根据所述即时天气数据得到未来m分钟内的风光发电功率与时间的第三对应关系，m为正数；调度中心根据所述客户端上传的第三对应关系，获得第二对应关系和第三对应关系在相同时间点的差值；调度中心参考所述差值控制风光补储联合发电设备发电。

优选的，所述预测参数还可以包括历史天气数据和风电场建模数据。

本发明还提供了一种客户端设备，包括：

预测模块，用于根据至少包括未来第N天天气预报数据的预测参数，计算未来第N天的风光发电功率与时间的第一对应关系，N为正整数；

发送模块，用于将所述第一对应关系发送给调度中心。

优选的，还可以包括：

接收模块，用于接收调度中心下发的风光补储联合发电设备的输出功率与时间的第二对应关系；所述第二对应关系由调度中心根据所述第一对应关系和风光补储联合发电设备的发电能力计算得出；

测量模块，用于测量即时天气数据；

则所述预测模块还用于：根据所述即时天气数据得到未来m分钟内的风光发电功率与时间的第三对应关系，m为正数。

优选的，还可以包括：

处理模块，用于获得第二对应关系和第三对应关系在相同时间点的差值；

控制模块，用于参考所述差值控制风光补储联合发电设备发电。

本发明还提供了一种客户端设备，包括：

预测模块，用于根据至少包括未来第N天天气预报数据的预测参数，计算未来第N天的风光发电功率与时间的第一对应关系，N为正整数；

决策模块，用于根据所述第一对应关系和风光补储联合发电设备的发电能力，计算符合输出有功功率控制要求的风光补储联合发电设备的输出功率与时间的第二对应关系；

发送模块，用于将第二对应关系发送给调度中心。

优选的，还可以包括：

接收模块，用于接收调度中心下发的审核调整后的第二对应关系；

测量模块，用于测量即时天气数据；

则所述预测模块还用于：根据所述即时天气数据得到未来m分钟内的风光发电功率与时间的第三对应关系，m为正数。

优选的，还可以包括：

处理模块，用于获得第二对应关系和第三对应关系在相同时间点的差值；

控制模块，用于参考所述差值控制风光补储联合发电设备发电。

本发明的风光补储联合发电方法和客户端设备，通过预测未来第N天风光发电功率与时间的第一对应关系，能够根据风光补储联合发电设备的发电能力将第一对应关系处理成符合输出有功功率控制要求的第二对应关系，并在未来第N天按照第二对应关系的计划进行发电，由此稳定风电和光电输出的电能质量，便于调度中心平衡和调度电力系统的功率，为电力市场交易提供可靠依据，提高了暂态稳定评估的评价结果。

附图说明

图1是本发明风光补储联合发电方法的第一实施例的流程示意图；

图2是本发明风光补储联合发电方法的第二实施例的流程示意图；

图3是本发明风光补储联合发电方法的第三实施例的流程示意图；

图4是本发明风光补储联合发电方法的第四实施例的流程示意图；

图5是本发明风光补储联合发电方法的第五实施例的流程示意图；

图6是本发明客户端设备的第一实施例的结构示意图；

图7是本发明客户端设备的第二实施例的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明实施例作进一步详细的说明。

实施例一

本实施例提供了一种风光补储联合发电方法，如图1所示，包括如下步骤：

S10，根据至少包括未来第N天天气预报数据的预测参数，计算未来第N天的风光发电功率与时间的第一对应关系，N为正整数；

所述天气预报数据包括风速、风向、温度、湿度、气压、太阳的直射和散射强度等。所述风光发电功率与时间的第一对应关系可以为一条曲线，也可以为二元列表，本发明对此不做限定。

S20，根据所述第一对应关系和风光补储联合发电设备的发电能力，获得符合输出有功功率控制要求的风光补储联合发电设备的输出功率与时间的第二对应关系；

所述风光补储联合发电设备即集合了风电、光电、补充发电(例如柴油发电)和蓄电池发电的发电体系。其中，风电和光电发电具有不确定和不可控性，而补充发电和蓄电池的发电能力相对比较稳定，便于控制。

对于不同装机容量的发电系统，其输出有功功率控制要求不完全相同。例如，对于装机容量为50MW的发电系统，其输出有功功率控制要求为发电设备1分钟内的输出功率波动不超过整个发电系统装机容量的20％；而对于装机容量为20MW的发电系统，其输出有功功率控制要求为发电设备1分钟内的输出功率波动不超过整个发电系统装机容量的30％。

若第一对应关系为风电与光电的叠加功率输出曲线，则风光发电功率随时间的波动非常剧烈，短时间内存在大幅度的波动。风光发电功率低的时候可以达到0，高的时候会超出整个发电系统的装机容量。若风光发电功率处于低功率运行，则会造成现有输配变设备利用率低的问题；若风光发电功率的波动幅度非常大，会对电网造成很大的冲击。

本发明使用补充发电和蓄电池对风光补储联合发电设备的输出功率进行调节，得到符合输出有功功率控制要求的平整曲线(即第二对应关系)。当风光发电功率高的时候，蓄电池可以将过高的电能以化学能的形式储存起来，当风光发电功率低的时候，蓄电池以电能的形式释放储存的化学能，若蓄电池释放的电能不足以使风光补储联合发电设备的输出功率符合输出有功功率控制要求时，启动补充发电。

每个客户端的风光补储联合发电设备的发电能力是确定的，客户端和调度中心都清楚掌握该客户端的风光补储联合发电设备的发电能力。

S30，在未来第N天控制风光补储联合发电设备按照第二对应关系进行发电。

下面通过四个具体实施例对风光补储联合发电方法进行介绍。

实施例二

本实施例提供了一种风光补储联合发电方法，如图2所示，包括：

S101，客户端根据至少包括未来第N天天气预报数据的预测参数，计算未来第N天的风光发电功率与时间的第一对应关系，N为正整数；

所述天气预报数据可以从数值天气预报服务商的服务器下载，未来第N天(例如未来第3天)的天气预报数据短期内不会有大的变化，因此计算出第一对应关系后通常不需再进行修正。预测参数还可以包括历史天气数据和风电场建模数据，历史数据是所述客户端历年的天气数据记录，在使用历史天气数据时可以选择历年的相同月份天气数据作为参考；风电场建模数据包括风电场的地形、地表植被及粗糙度、周围障碍物、风机本身的轮毂高度、风机功率曲线、机械传动等，风电场建模数据相对比较稳定。

S102，客户端将第一对应关系上传给调度中心；

S103，调度中心根据风光补储联合发电设备的发电能力和客户端上传的第一对应关系，计算符合输出有功功率控制要求的风光补储联合发电设备的输出功率与时间的第二对应关系；

调度中心在计算出第二对应关系后，还可以根据全局发电计划对各个客户端的第二对应关系进行调整。调度中心调整第二对应关系，需要保证第二对应关系在所述客户端的风光补储联合发电设备的发电能力范围内。

S104，调度中心将第二对应关系下发给客户端。

S105，在未来第N天，客户端控制风光补储联合发电设备按照第二对应关系进行发电。

步骤S105具体可以为：

客户端测量即时天气数据；所述即时天气数据包括风速、风向、气压、空气湿度、太阳的直射和散射强度等。

客户端根据所述即时天气数据得到未来m(m为正数，例如为小于30的正数)分钟内的风光发电功率与时间的第三对应关系；

获得第二对应关系和第三对应关系在相同时间点的差值；

参考所述差值控制风光补储联合发电设备发电。

所述控制可以通过客户端发送给风光补储联合发电设备的控制指令实现。

由于本实施例将风光补储联合发电的实际输出功率控制在符合输出有功功率控制要求的范围内，因此可以减少风电、光电这类新能源产生的电能对电网的冲击，为电网提供高品质的电能，增加了电网对新能源发电的容纳能力，提高电网企业对风电的吸收热情。由于风光补储联合发电的实际输出功率在符合输出有功功率控制要求的范围内，因此，风电、光电能够利用现有电网的输、配、变电系统，降低了使用风电、光电的整体投资，有利于可再生能源发电的良性发展。

实施例三

本实施例提供了一种风光补储联合发电方法，如图3所示，包括：

S201，客户端根据至少包括未来第N天天气预报数据的预测参数，计算未来第N天的风光发电功率与时间的第一对应关系，N为正整数；

S202，客户端将第一对应关系上传给调度中心；

S203，调度中心根据风光补储联合发电设备的发电能力和客户端上传的第一对应关系，计算符合输出有功功率控制要求的风光补储联合发电设备的输出功率与时间的第二对应关系；

S204，在未来第N天，调度中心控制风光补储联合发电设备按照第二对应关系进行发电。

步骤S204具体可以为：

客户端测量即时天气数据；

客户端根据所述即时天气数据得到未来m分钟内的风光发电功率与时间的第三对应关系；

调度中心根据所述客户端上传的第三对应关系，获得第二对应关系和第三对应关系在相同时间点的差值；

调度中心参考所述差值控制风光补储联合发电设备发电。

所述控制可以通过调度中心发送给风光补储联合发电设备的控制指令实现。

实施例四

本实施例提供了一种风光补储联合发电方法，如图4所示，包括：

S301，客户端根据至少包括未来第N天天气预报数据的预测参数，计算未来第N天的风光发电功率与时间的第一对应关系；

S302，客户端根据所述第一对应关系和风光补储联合发电设备的发电能力，计算符合输出有功功率控制要求的风光补储联合发电设备的输出功率与时间的第二对应关系；

S303，客户端将第二对应关系上传给调度中心；

S304，调度中心审核调整第二对应关系；

S305，调度中心将审核调整后的第二对应关系下发给所述客户端；

S306，在未来第N天，客户端控制风光补储联合发电设备按照审核调整后的第二对应关系进行发电。

步骤S306具体可以为：

客户端测量即时天气数据；

客户端根据所述即时天气数据得到未来m分钟内的风光发电功率与时间的第三对应关系；

获得审核调整后的第二对应关系和第三对应关系在相同时间点的差值；

参考所述差值控制风光补储联合发电设备发电。

实施例五

本实施例提供了一种风光补储联合发电方法，如图5所示，包括：

S401，客户端根据至少包括未来第N天天气预报数据的预测参数，计算未来第N天的风光发电功率与时间的第一对应关系；

S402，客户端根据所述第一对应关系和风光补储联合发电设备的发电能力，计算符合输出有功功率控制要求的风光补储联合发电设备的输出功率与时间的第二对应关系；

S403，客户端将第二对应关系上传给调度中心；

S404，调度中心审核调整第二对应关系；

S405，在未来第N天，调度中心控制风光补储联合发电设备按照审核调整后的第二对应关系进行发电。

步骤S405具体可以为：

客户端测量即时天气数据；

客户端根据所述即时天气数据得到未来m分钟内的风光发电功率与时间的第三对应关系；

调度中心根据所述客户端上传的第三对应关系，获得审核调整后的第二对应关系和第三对应关系在相同时间点的差值；

调度中心参考所述差值控制风光补储联合发电设备发电。

上述实施例三将决策和控制执行的功能集成在调度中心，客户端设备主要的功能是对未来第N天风光发电功率与时间的第一对应关系进行预测；实施例二将决策功能集成在调度中心，客户端集成有预测第一对应关系和控制执行的功能，在未来第N天控制风光补储联合发电设备发电时，可以避免调度中心的控制指令对外部网络带宽的大量占用，也可以避免外部网络的突发故障对正常发电控制的影响；实施例五将预测和决策功能集成在客户端，调度中心对客户端的决策结果进行审核调整，并在未来第N天对发电过程进行控制，因此调度中心仍然可以对电力系统的功率进行整体调度和平衡，而决策的负担降低了；实施例二在客户端集成了预测、决策和控制执行的功能，因此在降低调度中心的负担同时，避免控制指令对外部网络带宽的大量占用，也可以避免外部网络的突发故障对正常发电控制的影响。

在实际应用中，电力系统可以采用上述四个实施例的其中一种，也可以根据实地情况采用其中两种或两种以上的混合模式，均能实现稳定风电和光电输出的电能质量的目的。

本发明的风光补储联合发电方法，通过预测未来第N天风光发电功率与时间的第一对应关系，能够根据风光补储联合发电设备的发电能力将第一对应关系处理成符合输出有功功率控制要求的第二对应关系，并在未来第N天按照第二对应关系的计划进行发电，由此稳定风电和光电输出的电能质量，便于调度中心平衡和调度电力系统的功率，为电力市场交易提供可靠依据，提高了暂态稳定评估的评价结果。

本发明还提供了客户端设备的实施例：

实施例六

本实施例的客户端设备如图6所示，包括：

预测模块10，用于根据至少包括未来第N天天气预报数据的预测参数，计算未来第N天的风光发电功率与时间的第一对应关系；

发送模块20，用于将所述第一对应关系发送给调度中心。

所述客户端设备还可以包括：

接收模块30，用于接收调度中心下发的风光补储联合发电设备的输出功率与时间的第二对应关系；所述第二对应关系由调度中心根据所述第一对应关系和风光补储联合发电设备的发电能力计算得出；

测量模块40，用于测量即时天气数据；

则所述预测模块10还可以用于：根据所述即时天气数据得到未来m分钟内的风光发电功率与时间的第三对应关系。

所述客户端设备还可以包括：

处理模块50，用于获得第二对应关系和第三对应关系在相同时间点的差值；

控制模块60，用于参考所述差值控制风光补储联合发电设备发电。

本实施例的客户端设备，通过预测未来第N天风光发电功率与时间的第一对应关系，使调度中心能够预先将第一对应关系处理成符合输出有功功率控制要求的第二对应关系，由此客户端设备在未来第N天控制风光补储联合发电设备按照第二对应关系的计划进行发电，稳定了风电和光电输出的电能质量，便于调度中心平衡和调度电力系统的功率。

实施例七

本实施例提供了一种客户端设备，如图7所示，包括：

预测模块11，用于根据至少包括未来第N天天气预报数据的预测参数，计算未来第N天的风光发电功率与时间的第一对应关系；

决策模块22，用于根据所述第一对应关系和风光补储联合发电设备的发电能力，计算符合输出有功功率控制要求的风光补储联合发电设备的输出功率与时间的第二对应关系；

发送模块33，用于将第二对应关系发送给调度中心。

所述客户端设备还可以包括：

接收模块44，用于接收调度中心下发的审核调整后的第二对应关系；

测量模块55，用于测量即时天气数据；

则所述预测模块11还可以用于：根据所述即时天气数据得到未来m分钟内的风光发电功率与时间的第三对应关系。

所述客户端设备还可以包括：

处理模块66，用于获得第二对应关系和第三对应关系在相同时间点的差值；

控制模块77，用于参考所述差值控制风光补储联合发电设备发电。

本实施例的客户端设备，通过预测未来第N天风光发电功率与时间的第一对应关系，将第一对应关系处理成符合输出有功功率控制要求的第二对应关系，使得在未来第N天控制风光补储联合发电设备按照第二对应关系的计划进行发电，稳定了风电和光电输出的电能质量，便于调度中心平衡和调度电力系统的功率。

由于客户端设备的实施例与方法实施例的相似内容较多，因此描述的比较简略，相关内容请参见方法实施例，此处不再赘述。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个......”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围内。

Claims (15)

1.一种风光补储联合发电方法，其特征在于，包括：

根据至少包括未来第N天天气预报数据的预测参数，计算未来第N天的风光发电功率与时间的第一对应关系，N为正整数；

根据所述第一对应关系和风光补储联合发电设备的发电能力，获得符合输出有功功率控制要求的风光补储联合发电设备的输出功率与时间的第二对应关系；

在未来第N天控制风光补储联合发电设备按照第二对应关系进行发电。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述计算第二对应关系包括：

客户端根据所述第一对应关系和风光补储联合发电设备的发电能力，计算符合输出有功功率控制要求的风光补储联合发电设备的输出功率与时间的第二对应关系。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，还包括：客户端将第二对应关系上传给调度中心，调度中心审核调整第二对应关系；则所述风光补储联合发电设备按照审核调整后的第二对应关系发电。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，还包括：调度中心将审核调整后的第二对应关系下发给所述客户端。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述计算第二对应关系包括：

调度中心根据风光补储联合发电设备的发电能力和客户端上传的第一对应关系，计算符合输出有功功率控制要求的风光补储联合发电设备的输出功率与时间的第二对应关系。

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，还包括：调度中心将第二对应关系下发给所述客户端。

7.如权利要求4或6所述的方法，其特征在于，所述控制风光补储联合发电设备发电包括：

客户端测量即时天气数据；

客户端根据所述即时天气数据得到未来m分钟内的风光发电功率与时间的第三对应关系，m为正数；

获得第二对应关系和第三对应关系在相同时间点的差值；

参考所述差值控制风光补储联合发电设备发电。

8.如权利要求3或5所述的方法，其特征在于，所述控制风光补储联合发电设备发电包括：

客户端测量即时天气数据；

客户端根据所述即时天气数据得到未来m分钟内的风光发电功率与时间的第三对应关系，m为正数；

调度中心根据所述客户端上传的第三对应关系，获得第二对应关系和第三对应关系在相同时间点的差值；

调度中心参考所述差值控制风光补储联合发电设备发电。

9.如权利要求1-6任一项所述的方法，其特征在于，所述预测参数还包括历史天气数据和风电场建模数据。

10.一种客户端设备，其特征在于，包括：

预测模块，用于根据至少包括未来第N天天气预报数据的预测参数，计算未来第N天的风光发电功率与时间的第一对应关系，N为正整数；

发送模块，用于将所述第一对应关系发送给调度中心。

11.如权利要求10所述的客户端设备，其特征在于，还包括：

接收模块，用于接收调度中心下发的风光补储联合发电设备的输出功率与时间的第二对应关系；所述第二对应关系由调度中心根据所述第一对应关系和风光补储联合发电设备的发电能力计算得出；

测量模块，用于测量即时天气数据；

则所述预测模块还用于：根据所述即时天气数据得到未来m分钟内的风光发电功率与时间的第三对应关系，m为正数。

12.如权利要求11所述的客户端设备，其特征在于，还包括：

处理模块，用于获得第二对应关系和第三对应关系在相同时间点的差值；

控制模块，用于参考所述差值控制风光补储联合发电设备发电。

13.一种客户端设备，其特征在于，包括：

预测模块，用于根据至少包括未来第N天天气预报数据的预测参数，计算未来第N天的风光发电功率与时间的第一对应关系，N为正整数；

决策模块，用于根据所述第一对应关系和风光补储联合发电设备的发电能力，计算符合输出有功功率控制要求的风光补储联合发电设备的输出功率与时间的第二对应关系；

发送模块，用于将第二对应关系发送给调度中心。

14.如权利要求13所述的客户端设备，其特征在于，还包括：

接收模块，用于接收调度中心下发的审核调整后的第二对应关系；

测量模块，用于测量即时天气数据；

则所述预测模块还用于：根据所述即时天气数据得到未来m分钟内的风光发电功率与时间的第三对应关系，m为正数。

15.如权利要求14所述的客户端设备，其特征在于，还包括：

处理模块，用于获得第二对应关系和第三对应关系在相同时间点的差值；

控制模块，用于参考所述差值控制风光补储联合发电设备发电。

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