CN105375526B - 一种应用于光伏电站的智能型节能方法 - Google Patents
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Abstract
一种应用于光伏电站的智能型节能方法，所述方法包括：判断步骤，用于判断智能型节能系统是否具有人工设定形式；授时步骤，根据判断步骤的结果，用于每天接受来自GPS和北斗模块发来的授时信息，自行校正计时器，或者根据智能型节能系统所在位置及当前时刻，获得出该区域的日出、日落时刻；计时步骤，用于计时到日出/日落时刻，控制智能型节能系统开始/停止工作，使得光伏电站发电系统接入电网或者与电网脱离。该节能方法运行稳定、可靠、智能化程度高，实现了真正意义上的无人值守操作的效果。
Description
技术领域
本发明属于电力系统中，新能源发电领域，具体讲涉及一种应用于光伏电站的智能型节能方法。
背景技术
随着全球新能源装机容量的不断攀高，尤其是国内光伏发电装机容量的高速增长，目前中国已成为全球光伏发电装机容量全球第一的位置，预计2015年底光伏发电装机容量可达到49GW。但从目前已投入运营的，还是即将投入运营的集中式光伏电站还是分布式光伏电站来看，都存在一个通用性的问题，即光伏发电系统具有明显的时效性，白天发电、晚上停运。且无论白天还是晚上，光伏发电电站系统不和并网母线系统脱离，会造成当光伏电站不发电时，因电站内接入大量的升压变自身的铜损、铁损，造成光伏发电电站不发电时耗电巨大，运营成本较高的问题。之前的电站因国家政策支持及补贴的力度较大，这些运营成本，基本构不成太大压力，但随着电站自身光伏组件的衰减、设备发电效率的降低，这些自身耗电的成本，愈发凸显。还有因一些电站投资方，或者运营方并不清楚电站自身耗电问题，或者没有预估到自身耗电的严重性，在设计之初未关注到该问题，随着电站的运行，这些问题逐一显现出来。根据相关调研计算，光伏电站自身耗电的损失已经占到光伏电站自身运营成本的70%以上。刚开始因受政策补贴的时间限制，并没有引起投资人或者电站运营方的注意，甚至以上运营成本，在国家大力的扶持下，并没有显现。随着国家对新能源发电的补贴逐步的降低，光伏电站的投入与产出比的下滑，光伏电站收益时效性压力增大，光伏电站自身的运营成本越来越受到关注，因此解决光伏电站自身在不发电时的损耗尤为迫切，是减低光伏电站运维成本的有效策略。同时，根据电站自身发电特性，又特别所研制的装置必须具有高度可靠、解决效果明显、性价比高、安装便捷、维护方便、自身寿命长等特点。尤其是进入十二五后，我国光伏电站建设速度加快，国内光伏装机规模正在不断迅速扩大，但对成本的要求，投入与产出比的需求愈发强烈。 另一方面， 随着国家对光伏发电的补贴，大幅度降低大，市场竞争进一步加剧，光伏发电自身成本的压力更加突出；在这些新形势下，对光伏电站自身节能提出了更高要求。一种应用于光伏电站的智能型节能系统，对促进光伏电站自身运行成本的降低、保障光伏电站收益最大化及安全稳定优质经济运行具有重要意义。
现今由于光伏间歇性可再生新能源发电的超常规发展，大规模新能源发电并网对电力系统安全调度的影响已经显现，给电网运行调度带来了一系列新的挑战，尤其是光伏发电的大规模接入所带来的不发电时自身损耗巨大，增加了电网负荷，增加了电网调度的难度。因此解决光伏发电电站在晚上或者阴雨天不发电时自身损耗的问题，需要一种有效的技术手段解决这个问题。在未来，光伏电站用智能型节能方法是解决光伏电站运维节能，降低电网负荷的关键措施之一，实现智能化管理，研制应用于光伏电站的智能型节能方法将为保障大规模新能源发电接入电网发挥着重要作用。符合国家对建设节能型社会的趋势，也符合未来国家对光伏发电电站建设符合真正意义上新能源发电的要求。
发明内容
针对现有技术和新能源自身现状存在的问题，本发明提供一种应用于光伏电站的智能型节能方法。本发明具有极强的创新性。具有设计巧妙、功能全、治理效果明显，可自行运行或接受调度运行，工作稳定可靠、兼容性强、安装灵活、快捷、动态响应速度快等特点。可实现新能源发电的低成本运维、高可靠性并网。整个节能方法运行稳定、可靠、智能化程度高，实现了真正意义上的无人值守操作的效果。
本发明提供的一种应用于光伏电站的智能型节能方法，通过系统控制单元自行设定的不同工作模式，自适应不同电站、不同区域、不同应用场合来解决一些发电系统不发电时，自身较大损耗的问题。本发明主要应用于一些大型光伏电站、分布式发电、及一些有发电间歇性特点的领域，且自身在不发电时具有较大损耗的系统中，具有极大的市场前景和社会效应。
本发明的目的是采用下述技术方案实现的：
一种应用于光伏电站的智能型节能方法，用于光伏发电电站系统中，其特征在于，所述方法包括：
判断步骤，用于判断智能型节能系统是否具有人工设定形式；
授时步骤，根据判断步骤的结果，用于每天接受来自GPS和/或北斗模块发来的授时信息，自行校正计时器，或者根据智能型节能系统所在位置及当前时刻，获得出该区域的日出、日落时刻；
计时步骤，用于计时到日出/日落时刻，控制智能型节能系统开始/停止工作，使得光伏电站发电系统接入电网或者与电网脱离。
所述判断步骤中，具有人工设定形式时，智能型节能系统预先把世界各地不同经纬区段不同季节的日出、日落时刻录入智能型节能系统的存储器中。
所述判断步骤中，若判断出无人工设定，智能型节能系统会自动根据GPS模块和/或北斗模块的授时交互，根据系统所在位置及当前时刻，通过查表的形式来获得出该区域日出、日落时刻。
所述计时步骤中，智能型节能系统开始计时工作，当计时到设定的日出时刻时，智能型节能系统开始工作，将光伏发电系统切入电网，实现光伏发电电站并网发电运行；计时系统继续计时，当计时到设定的日落时刻时，智能型节能系统会自动将光伏电站切出电网。
还包括：检测并网电流、电压步骤，根据检测结果选择保持光伏电站并网接入状态或使得光伏发电电站与电网脱离。
还包括：远方控制步骤，远程收发控制指令，对智能型节能系统进行控制。
还包括：循环检测步骤，每隔一定时间，重复权利要求2的步骤，检测并网电流、电压步骤。
在所述计时步骤中包括：计数步骤，若智能型节能系统检测流过其内的电流或电压正常，保持发电状态；清零计时器。若异常，控制系统使能计数器加1，同时系统停止工作，使光伏发电系统脱离电网。
所述循环检测步骤中，每经过一次检测并网电流、电压步骤，计数器加1，计时一定时间后，重复权利要求8中的计数步骤。
附图说明
图1为光伏电站用智能型节能系统安装于光伏发电站总并网点系统示意图。
图2为光伏电站用智能型节能系统安装于光伏发电站多个并网点的系统示意图。
图3为基于GPS和/或北斗定位授时的判断控制方法示意图。
图4为基于GPS、北斗模块和自身检测系统的判断控制方法。
图5为基于GPS、北斗模块、自身检测系统和远方控制中心判断控制方法。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的详细说明。
如图1所示，光伏电站用智能型节能系统安装在光伏发电电站系统总并网母线和电网电压之间，安装于光伏发电站并网接入口升压变的高压侧，适用光伏发电站系统有且只有一个总并网点系统。其中总并网母线电压为三相交流10kV母线或者35kV母线电网系统，电网电压为三相交流110kV母线或者35kV母线电网系统。根据电站状态自行决策或者接受远方调度中心指令，控制光伏电站发电系统是否接入电网或者和电网脱离。
如图2所示，光伏电站用智能型节能系统也可串联接入光伏并网逆变器系统和电网母线之间，适用光伏发电站系统有多个并网点的系统。其中分并网母线电压为三相交流10kV母线或者35kV母线电网系统，节能系统会根据电站状态自行决策或者接受远方调度中心指令，控制光伏电站发电系统是否接入电网或者和电网脱离。
如图3、图4、图5所示，本发明的一种应用于光伏电站的智能型节能系统控制方法，用于控制智能型节能系统开始/停止工作，使得光伏电站发电系统接入电网或者与电网脱离，包含基于GPS和/或北斗定位授时的判断控制方法；基于GPS、北斗模块和自身检测系统的判断控制方法；基于GPS、北斗模块、自身检测系统和远方控制中心指令的判断控制方法。以上所述方法内置于系统控制单元，独立运行以满足不同客户不同需求。
基于GPS和/或北斗定位授时的判断控制方法，是节能控制系统基本运行模式，所述控制方法包括：判断步骤，用于判断智能型节能系统是否具有人工设定形式；授时步骤，根据判断步骤的结果，用于每天接受来自GPS和/或北斗模块发来的授时信息，自行校正计时器，或者根据节能系统所在位置及当前时刻，获得出该区域的日出、日落时刻；计时步骤，用于计时到日出/日落时刻，控制智能型节能系统开始/停止工作，使得光伏电站发电系统接入电网或者与电网脱离。一种实施方式见图3，系统会提前把世界各地不同经纬区段不同季节的日出、日落时刻提前录入系统控制单元存储器中。若系统判断出是通过人工设定的形式工作，系统内置计时器开始计时工作；当计时到设定的日出时刻时，系统开始工作，将光伏发电系统切入电网，实现光伏发电电站并网发电运行；计时系统继续计时，当计时到设定的日落时刻时，节能系统会自动将光伏电站切出电网，周而复始，自动运行，通过将系统不发电时切出电网，实现节能的目的。同时系统会每天凌晨时刻接受来自GPS和/或北斗模块发来的授时信息，自行校正计时器，防止系统计时系统偏差累计，造成误判。若判断出无人工设定，系统会自动根据GPS模块和/或北斗模块的授时交互，通过查表的形式来判断自行判断系统所在位置和当前时刻，根据系统所在位置及当前时刻，获得出该区域该时刻日出、日落时刻。系统开始计时，计时到日出时刻，自行判断决策系统内开关闭合，将光伏发电系统接入电网，实现光伏发电电站并网运行；系统继续开始计时，当计时到日落时刻，将光伏发电系统切出电网，实现光伏发电电站脱网停运；系统继续计时，直到下一个日出时刻，循环自动运行。
基于GPS、北斗模块和自身检测系统的判断控制方法，是节能控制系统中级运行模式，所述控制方法包括：判断步骤，用于判断智能型节能系统是否是人工设定形式；授时步骤，根据判断步骤的结果，用于每天凌晨时刻接受来自GPS和/或北斗模块发来的授时信息，自行校正计时器，或者根据节能系统所在位置及当前时刻，获得出该区域的日出、日落时刻；计时步骤，用于计时到日出/日落时刻，控制智能型节能系统开始/停止工作，使得光伏电站发电系统接入电网或者与电网脱离；检测并网电流、电压步骤，根据检测结果选择保持光伏电站并网接入状态或使得光伏发电电站与电网脱离。并网电流、电压信息能够根据光伏电站发电情况而实时变化，为了更准确、及时的控制光伏电站发电系统接入或脱离，还可以包括循环检测步骤，每隔一定时间，检测并网电流和电压。优选采用计数判断，一种实施方式见图4，其中循环检测的方式和时间间隔可以采用不同的方式，不限于图4的实施方式。系统会提前把世界各地不同经纬区段不同季节的日出、日落时刻提前录入系统控制单元存储器中。
若系统判断出是通过人工设定的形式工作，系统自动切换到基本运行模式。若判断出无人工设定，系统会自动根据GPS模块和/或北斗模块的授时交互，通过查表的形式来判断自行判断系统所在位置和时刻，根据系统所在位置及时刻，判断出该区域该当前时刻日出、日落时刻。
（1）系统开始计时，计时到日出时刻，同时置零计数器N，然后判断决策系统内开关闭合，将光伏发电系统接入电网，实现光伏发电电站并网运行；把计时器2清零，然后通过节能系统自身的电压、电流检测系统，判断光伏电站并网时流过节能系统的电流和并网电压是否正常，若正常保持光伏电站并网接入状态；若判断流过节能系统的电流或并网电压异常，系统会把计数器N加1，节能系统动作，使得光伏发电电站与电网脱离；控制系统继续判断计数器是否为1，若是，控制系统打开计时器2，计时10分钟，然后节能系统再次运行，使得光伏电站系统接入电网，进行并网发电，清零计时器2，同时节能系统再次检测流过系统内的并网电流和电压是否正常。
（2）若系统检测流过其内的电流或电压正常，保持发电状态；清零计时器2。若异常，控制系统使能计数器N加1，同时系统停止工作，使光伏发电系统脱离电网，控制系统继续判断计数器N是否等于1，若为否，继续判断计数器是否为2，若是，控制系统打开计时器2，计时20分钟，然后节能系统再次运行，使得光伏电站系统接入电网，进行并网发电，清零计时器2，同时节能系统再次检测流过系统内的并网电流和电压是否正常。
（3）若系统检测流过其内的电流或电压正常，保持发电状态；清零计时器2。若异常，控制系统使能计数器N加1，同时系统停止工作，使光伏发电系统脱离电网，控制系统继续判断计数器N是否等于1，若为否，继续判断计数器是否为2，若为否，继续判断计数器是否为3，若是，控制系统打开计时器2，计时30分钟，然后节能系统再次运行，使得光伏电站系统接入电网，进行并网发电，清零计时器2，同时节能系统再次检测流过系统内的并网电流和电压是否正常。
（4）若系统检测流过其内的电流或电压正常，保持发电状态；清零计时器2。若异常，控制系统使能计数器N加1，同时系统停止工作，使光伏发电系统脱离电网，控制系统继续判断计数器N是否等于1，若为否，继续判断计数器是否为2，若为否，继续判断计数器是否为3，
(5)若为否，继续判断计数器是否为4，若是，控制系统打开计时器2，计时60分钟，然后节能系统再次运行，使得光伏电站系统接入电网，进行并网发电，清零计时器2，同时节能系统再次检测流过系统内的并网电流和电压是否正常。
(6)若系统检测流过其内的电流或电压正常，保持发电状态；清零计时器2。若异常，控制系统使能计数器N加1，同时系统停止工作，使光伏发电系统脱离电网，控制系统继续判断计数器N是否等于1，若为否，继续判断计数器是否为2，若为否，继续判断计数器是否为3，若为否，继续判断计数器是否为4，若为否，继续判断计数器是否大于4若是，判断计时器1是否到了计时日落时刻，若否，控制系统打开计时器2，计时60分钟，然后节能系统再次运行，使得光伏电站系统接入电网，进行并网发电，清零计时器2，同时节能系统再次检测流过系统内的并网电流和电压是否正常。
(7)步骤6会一直持续检测，循环运行，直到计时器1计时到日落时刻，进入到计时到日落时刻，清零计数器，节能系统停止工作，将光伏发电电站切出电网系统，实现节能目的。
基于GPS、北斗模块、自身检测系统和远方控制中心判断控制方法，是节能控制系统高级运行模式，基于GPS和北斗定位授时的判断控制方法或基于GPS、北斗模块和自身检测系统的判断控制方法，还包括远方控制步骤，远程收发控制指令，对智能型节能系统进行控制。远方控制模式优先级最高，可以随时中断所处在的工作模式，一旦控制系统检测到远方控制中心的控制指令，优先响应远方控制中心的指令，执行对应的工作模式。例如，一种实施方式见图5所示。
系统会提前把世界各地不同经纬区段不同季节的日出、日落时刻提前录入系统控制单元存储器中。若系统判断出是通过人工设定的形式工作，系统自动切换到基本运行模式。若判断出无人工设定，系统会自动判断是否是远方控制模式，若是，系统直接接受远方控制模式，若为否，系统会自动根据GPS模块和/或北斗模块的授时交互，通过查表的形式来判断自行判断系统所在位置和时刻，根据系统所在位置及当前时刻，判断出该区域该时刻日出、日落时刻。
系统开始计时，计时到日出时刻，同时置零计数器N，然后判断决策系统内开关闭合，将光伏发电系统接入电网，实现光伏发电电站并网运行；把计时器2清零，然后通过节能系统自身的电压、电流检测系统，判断光伏电站并网时流过节能系统的电流和并网电压是否正常，若正常保持光伏电站并网接入状态；若判断流过节能系统的电流或并网电压异常，系统会把计数器N加1，节能系统动作，使得光伏发电电站与电网脱离；控制系统继续判断计数器是否为1，若是，控制系统打开计时器2，计时10分钟，然后节能系统再次运行，使得光伏电站系统接入电网，进行并网发电，清零计时器2，同时节能系统再次检测流过系统内的并网电流和电压是否正常。
若系统检测流过其内的电流或电压正常，保持发电状态；清零计时器2。若异常，控制系统使能计数器N加1，同时系统停止工作，使光伏发电系统脱离电网，控制系统继续判断计数器N是否等于1，若为否，继续判断计数器是否为2，若是，控制系统打开计时器2，计时20分钟，然后节能系统再次运行，使得光伏电站系统接入电网，进行并网发电，清零计时器2，同时节能系统再次检测流过系统内的并网电流和电压是否正常。
若系统检测流过其内的电流或电压正常，保持发电状态；清零计时器2。若异常，控制系统使能计数器N加1，同时系统停止工作，使光伏发电系统脱离电网，控制系统继续判断计数器N是否等于1，若为否，继续判断计数器是否为2，若为否，继续判断计数器是否为3，若是，控制系统打开计时器2，计时30分钟，然后节能系统再次运行，使得光伏电站系统接入电网，进行并网发电，清零计时器2，同时节能系统再次检测流过系统内的并网电流和电压是否正常。
若系统检测流过其内的电流或电压正常，保持发电状态；清零计时器2。若异常，控制系统使能计数器N加1，同时系统停止工作，使光伏发电系统脱离电网，控制系统继续判断计数器N是否等于1，若为否，继续判断计数器是否为2，若为否，继续判断计数器是否为3，若为否，继续判断计数器是否为4，若是，控制系统打开计时器2，计时60分钟，然后节能系统再次运行，使得光伏电站系统接入电网，进行并网发电，清零计时器2，同时节能系统再次检测流过系统内的并网电流和电压是否正常。
若系统检测流过其内的电流或电压正常，保持发电状态；清零计时器2。若异常，控制系统使能计数器N加1，同时系统停止工作，使光伏发电系统脱离电网，控制系统继续判断计数器N是否等于1，若为否，继续判断计数器是否为2，若为否，继续判断计数器是否为3，若为否，继续判断计数器是否为4，若为否，继续判断计数器是否大于4，若是，判断计时器1是否到了计时日落时刻，若否，控制系统打开计时器2，计时60分钟，然后节能系统再次运行，使得光伏电站系统接入电网，进行并网发电，清零计时器2，同时节能系统再次检测流过系统内的并网电流和电压是否正常。
上一个步骤会一直持续检测，循环运行，直到计时器1计时到日落时刻，进入到计时到日落时刻，清零计数器，节能系统停止工作，将光伏发电电站切出电网系统，实现节能目的。
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (4)
1.一种应用于光伏电站的智能型节能方法，所述光伏电站包括智能型节能系统，所述智能型节能系统安装在光伏发电电站系统总并网母线和电网母线之间，或者所述智能型节能系统串联接入光伏并网逆变器系统和电网母线之间，所述节能方法包括：
判断步骤，用于判断智能型节能系统是否具有人工设定形式；其中，具有人工设定形式时，智能型节能系统预先把世界各地不同经纬区段不同季节的日出、日落时刻录入智能型节能系统的存储器中；若判断出是通过人工设定的形式工作，智能型节能系统自动切换到基本运行模式，若判断出无人工设定，智能型节能系统会自动判断是否是远方控制模式，若是，智能型节能系统直接接受远方控制模式，若为否，智能型节能系统会自动根据GPS模块和北斗模块的授时交互，通过查表的形式来判断自行判断系统所在位置和时刻，根据智能型节能系统所在位置及时刻，判断出该区域该时刻日出、日落时刻；
授时步骤，根据判断步骤的结果，用于每天接受来自GPS和/或北斗模块发来的授时信息，自行校正计时器，或者根据智能型节能系统所在位置及当前时刻，获得出该区域的日出、日落时刻；
计时步骤，用于计时到日出/日落时刻，控制智能型节能系统开始/停止工作，使得光伏电站发电系统接入电网或者与电网脱离；
还包括：检测并网电流、电压步骤，根据检测结果选择保持光伏电站并网接入状态或使得光伏发电电站与电网脱离。
2.如权利要求1所述的一种应用于光伏电站的智能型节能方法，其特征在于， 计时步骤中，智能型节能系统开始计时工作，当计时到设定的日出时刻时，智能型节能系统开始工作，将光伏发电系统切入电网，实现光伏发电电站并网发电运行；计时系统继续计时，当计时到设定的日落时刻时，智能型节能系统会自动将光伏电站切出电网。
3.如权利要求1所述的一种应用于光伏电站的智能型节能方法，其特征在于，还包括：循环检测步骤，每隔一定时间，重复检测步骤，检测并网电流、电压步骤。
4.如权利要求3所述的一种应用于光伏电站的智能型节能方法，其特征在于，在计时步骤中包括：计数步骤，若智能型节能系统检测流过其内的电流或电压正常，保持发电状态；清零计时器；若异常，控制系统使能计数器加1，同时系统停止工作，使光伏发电系统脱离电网。
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