CN107689640A - 基于智慧园区的风光互补发电系统的节能控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于智慧园区的风光互补发电系统的节能控制方法，包括建立智慧园区的风光储发电系统；预测智慧园区的电力负荷、最大负荷、用电量规划；利用按峰谷电价的计费标准进行用电控制，实现削峰填谷的节能控制。本发明实现削峰填谷的节能控制，既可以达到用电的连续性和稳定性，又可以有效的实现削峰填谷，充分利用峰谷电价差，利用电能低谷时储能，用电高峰时释能，可以提高风光互补发电系统的运行经济指标，这种“削峰填谷”的作用成为时域优化，方法巧妙，思路清晰，具有良好的应用前景。
Description
技术领域
本发明涉及一种基于智慧园区的风光互补发电系统的节能控制方法，属于分布式电源技术领域。
背景技术
智慧园区是一种高级的发展模式，是发展趋势经济和推动科技进步的重要模式，近几年来得到了广泛的盛行。智慧园区的建设既要求理念高度和技术先进性，又强调实际效率与效益。因此，利用和围绕智慧园区能源中心，调整用能模式，优化用能结构，新能源组成的分布式微网和传统电网的协调互补控制策略应运而生。
目前，太阳能、风能等新能源正在逐步取代以煤炭、石油、天然气等为主的传统能源，这些可再生能源清洁环保，用之不尽，是能源优化整合的途径，很好的适用于智慧园区。多能源发电技术形成的微电网和智慧园区区的电网一起，为智慧园区本身供电，提高能源的利用效率，保障智慧园区的供电的可靠性和稳定性，实现更好的智能化和经济效益。
多源发电系统，能实现各种能源的优势互补，如风能-太阳能发电系统是目前园区新能源利用的主流方向。在智慧园区中低风速风力资源和太阳能资源比较普遍丰富，冬季太阳辐射小，风大，在自然资源配置上相互整合；风机架设高度高，分布分散，而太阳能主要利用低处空间，分布相对集中，二者可充分利用空间，两种发电形式结合，优化人员配置，降低运维成本，提高工作效益。
但是，如何实现智慧园区的风光互补发电的控制策略，对智慧园区分布式电源进行优化配置，以便达到节能环保的要求，是当前继续解决的问题。
发明内容
本发明目的是为了克服如何实现智慧园区的风光互补发电的控制策略的问题。本发明的基于智慧园区的风光互补发电系统的节能控制方法，利用按峰谷电价的计费标准进行用电控制，实现削峰填谷的节能控制，既可以达到用电的连续性和稳定性，又可以有效的实现削峰填谷，充分利用峰谷电价差，利用电能低谷时储能，用电高峰时释能，可以提高风光互补发电系统的运行经济指标，这种“削峰填谷”的作用成为时域优化，方法巧妙，思路清晰，具有良好的应用前景。
为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：
一种基于智慧园区的风光互补发电系统的节能控制方法，包括以下步骤，
步骤(A)，建立智慧园区的风光储发电系统，根据智慧园区内的风力和光照情况，选择以下三种运行模式，光伏储发电系统单独供电模式、风力储发电系统单独供电模式和光储发电系统互补发电模式；
步骤(B)，预测智慧园区的电力负荷、最大负荷、用电量规划，所述电力负荷，包括固定负荷、可转移负荷、可中断负荷、计划性负荷；
步骤(C)，利用按峰谷电价的计费标准进行用电控制，实现削峰填谷的节能控制。
前述的基于智慧园区的风光互补发电系统的节能控制方法，所述风光储发电系统，包括风力发电机组、光伏组件、蓄电池、控制器、逆变器、EMS能量控制柜、负载，所述风力发电机组、光伏组件分别将风能、光能转化为电能，接着对蓄电池进行充电，控制器通过逆变器将蓄电池中的电能直流电压转换为交流电压送至负载。
前述的基于智慧园区的风光互补发电系统的节能控制方法，步骤(C)，利用按峰谷电价的计费标准进行用电控制，实现削峰填谷的节能控制，过程如下，
(C1)当电价处于高峰计价时段，通过EMS能量管理柜选择风光储发电系统优先供电，将发出的电优先供智能园区的负荷使用；若此时负荷过多，风光储发电系统的电量不足以负荷用电量，启动风光储发电系统内的蓄电池供电，同时对于负荷采取措施；当此时负荷用电量仍然高于风光储发电系统和其内部的蓄电池可供电量时，通过电网协助供电；
(C2)，当电价处于低谷计价时段，若此时风光储发电系统若还有出力，继续风光储发电系统优先供电，同时对蓄电池进行充电，以便在电价处于高峰计价时段时使用。
前述的基于智慧园区的风光互补发电系统的节能控制方法，(C1)，若此时负荷过多，风光储发电系统的电量不足以负荷用电量，启动风光储发电系统内的蓄电池供电，同时对于负荷采取措施，措施如下：固定负荷保留，继续用电；可转移负荷进行用电转移，用电转移至电价处于低谷计价时段；可中断负荷进行用电中断，不再供电；此时若存在有计划性负荷时，计划性负荷用电。
前述的基于智慧园区的风光互补发电系统的节能控制方法，(C2)，当电价处于低谷计价时段，负荷使用优先级依次为固定负荷、计划性负荷、可转移负荷、可中断性负荷。
前述的基于智慧园区的风光互补发电系统的节能控制方法，所述固定负荷为智慧园区内不可断电的负荷；所述可转移负荷为智慧园区内可转移用电时间段的负荷；所述可中断负荷为智慧园区内允许中断性的用电设备或者用电单位；所述计划性负荷为智慧园区内季节性时段性的计划性负荷。
本发明的有益效果是：本发明的基于智慧园区的风光互补发电系统的节能控制方法，利用按峰谷电价的计费标准进行用电控制，实现削峰填谷的节能控制，既可以达到用电的连续性和稳定性，又可以有效的实现削峰填谷，充分利用峰谷电价差，利用电能低谷时储能，用电高峰时释能，可以提高风光互补发电系统的运行经济指标，这种“削峰填谷”的作用成为时域优化，方法巧妙，思路清晰，具有良好的应用前景。
附图说明
图1是本发明的基于智慧园区的风光互补发电系统的节能控制方法的流程图；
图2是本发明一实施例的风光储发电系统的结构示意图；
图3是本发明一实施例的风机和光伏预测出力的示意图；
图4是本发明一实施例的智慧园区负荷的构成和所占比重示意图；
图5是本发明一实施例的智慧园区三种负荷参与下蓄电池运行状况的曲线图；
图6是本发明一实施例的智慧园区三种负荷参与下从电网购电量的曲线图；
图7是本发明一实施例的智慧园区控制前后用电方式的对比图。
具体实施方式
下面将结合说明书附图，对本发明做进一步说明。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
如图1所示，本发明的基于智慧园区的风光互补发电系统的节能控制方法，包括以下步骤，
步骤(A)，建立智慧园区的风光储发电系统，根据智慧园区内的风力和光照情况，选择以下三种运行模式，光伏储发电系统单独供电模式、风力储发电系统单独供电模式和光储发电系统互补发电模式，所述风光储发电系统，包括风力发电机组、光伏组件、蓄电池、控制器、逆变器、EMS能量控制柜、负载，所述风力发电机组、光伏组件分别将风能、光能转化为电能，接着对蓄电池进行充电，控制器通过逆变器将蓄电池中的电能直流电压转换为交流电压送至负载；
步骤(B)，预测智慧园区的电力负荷、最大负荷、用电量规划，所述电力负荷，包括固定负荷、可转移负荷、可中断负荷、计划性负荷；
所述固定负荷为智慧园区内不可断电的负荷，如照明系统，是一种固定的不可或缺的重要组成部分，智慧园区不但对照明质量提出
了更高的要求，而且照明量也大，而传统的高耗能白炽灯对电能造成了很大程度的浪费，照明系统的节能措施有以下几点：一是更换较为节能的LED灯具，二是合理控制灯具的照明方式，当不再需要照明的场所，自动控制关闭照明；
所述可转移负荷为智慧园区内可转移用电时间段的负荷，如园区的印刷厂、体育馆、洗衣房等；
所述可中断负荷为智慧园区内允许中断性的用电设备或者用电单位，如园区的喷泉、高校的自习室选择性开放；
所述计划性负荷为智慧园区内季节性时段性的计划性负荷，比如在夏季或者冬季，耗电量最高的是空调，属于计划性负荷；
步骤(C)，利用按峰谷电价的计费标准进行用电控制，实现削峰填谷的节能控制，过程如下，
(C1)当电价处于高峰计价时段，通过EMS能量管理柜选择风光储发电系统优先供电，将发出的电优先供智能园区的负荷使用；若此时负荷过多，风光储发电系统的电量不足以负荷用电量，启动风光储发电系统内的蓄电池供电，同时对于负荷采取措施，措施如下：固定负荷保留，继续用电；可转移负荷进行用电转移，用电转移至电价处于低谷计价时段；可中断负荷进行用电中断，不再供电；此时若存在有计划性负荷时，计划性负荷用电；当此时负荷用电量仍然高于风光储发电系统和其内部的蓄电池可供电量时，通过电网协助供电；
(C2)，当电价处于低谷计价时段，若此时风光储发电系统若还有出力，继续风光储发电系统优先供电，同时对蓄电池进行充电，以便在电价处于高峰计价时段时使用，当电价处于低谷计价时段，负荷使用优先级依次为固定负荷、计划性负荷、可转移负荷、可中断性负荷。
根据本发明的基于智慧园区的风光互补发电系统的节能控制方法，介绍一具体实施例，选取某个智慧园区一个夏季用电高峰日进行研究，因是夏季用电高峰期，计划性负荷—空调属于必须性负荷，故归为固定负荷类型，微电网(风光储发电系统)为风电、光伏、蓄电池，如图2所示；风机和光伏预测出力，且风电额定功率40kw，光伏额定功率20kw，如图3所示；该智慧园区的负荷的构成和所占比重，如图4所示；
其中，表1为一天内24h各时段电价；表2为该智慧园区不同负荷参与的运行方式下情况分类；
表1一天24h各时段电价
表2不同负荷参与的运行方式
| 方式 | 固定负荷 | 可中断负荷 | 可转移负荷 |
| Day1 | 有 | 无 | 无 |
| Day2 | 有 | 无 | 有 |
| Day3 | 有 | 有 | 有 |
(1)选取第一天，负荷类型只有固定负荷，可中断负荷进行切断，可转移负荷由电价高的15-21时转移到电价低的6-14时段；
(2)选取第二天，负荷类型有固定负荷，可中断负荷进行切断，可转移负荷，在电价高的15-21时，并未转移；
(3)选取第三天，负荷类型有固定负荷，可中断负荷，可转移负荷在电价高的15-21时。
在上述的三种负荷参与下的蓄电池出力变化情况为图5，电网购电量为图6，通过图5-6可以明显看出三天中购电量的变化趋势，可中断负荷中断和可转移负荷进行转以后，购电量明显降低，电价高峰时段尤为明显。因此将负荷进行分类后优化使用，避开高峰时段，发挥蓄电池的储能调节作用，控制效果理想。
用电方式的曲线图为图7，从图7的曲线可以看出，用电需求明显平缓了，有效的实现“削峰填谷”。
综上所述，本发明的基于智慧园区的风光互补发电系统的节能控制方法，利用按峰谷电价的计费标准进行用电控制，实现削峰填谷的节能控制，既可以达到用电的连续性和稳定性，又可以有效的实现削峰填谷，充分利用峰谷电价差，利用电能低谷时储能，用电高峰时释能，可以提高风光互补发电系统的运行经济指标，这种“削峰填谷”的作用成为时域优化，方法巧妙，思路清晰，具有良好的应用前景。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征及优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (6)
1.基于智慧园区的风光互补发电系统的节能控制方法，其特征在于：包括以下步骤，
步骤（A），建立智慧园区的风光储发电系统，根据智慧园区内的风力和光照情况，选择以下三种运行模式，光伏储发电系统单独供电模式、风力储发电系统单独供电模式和光储发电系统互补发电模式；
步骤（B），预测智慧园区的电力负荷、最大负荷、用电量规划，所述电力负荷，包括固定负荷、可转移负荷、可中断负荷、计划性负荷；
步骤（C），利用按峰谷电价的计费标准进行用电控制，实现削峰填谷的节能控制。
2.根据权利要求1所述的基于智慧园区的风光互补发电系统的节能控制方法，其特征在于： 所述风光储发电系统，包括风力发电机组、光伏组件、蓄电池、控制器、逆变器、EMS能量控制柜、负载，所述风力发电机组、光伏组件分别将风能、光能转化为电能，接着对蓄电池进行充电，控制器通过逆变器将蓄电池中的电能直流电压转换为交流电压送至负载。
3.根据权利要求2所述的基于智慧园区的风光互补发电系统的节能控制方法，其特征在于：步骤（C），利用按峰谷电价的计费标准进行用电控制，实现削峰填谷的节能控制，过程如下，
（C1）当电价处于高峰计价时段，通过EMS能量管理柜选择风光储发电系统优先供电，将发出的电优先供智能园区的负荷使用；若此时负荷过多，风光储发电系统的电量不足以负荷用电量，启动风光储发电系统内的蓄电池供电，同时对于负荷采取措施；当此时负荷用电量仍然高于风光储发电系统和其内部的蓄电池可供电量时，通过电网协助供电；
（C2），当电价处于低谷计价时段，若此时风光储发电系统若还有出力，继续风光储发电系统优先供电，同时对蓄电池进行充电，以便在电价处于高峰计价时段时使用。
4.根据权利要求3所述的基于智慧园区的风光互补发电系统的节能控制方法，其特征在于：（C1），若此时负荷过多，风光储发电系统的电量不足以负荷用电量，启动风光储发电系统内的蓄电池供电，同时对于负荷采取措施，措施如下：固定负荷保留，继续用电；可转移负荷进行用电转移，用电转移至电价处于低谷计价时段；可中断负荷进行用电中断，不再供电；此时若存在有计划性负荷时，计划性负荷用电。
5.根据权利要求3所述的基于智慧园区的风光互补发电系统的节能控制方法，其特征在于：（C2），当电价处于低谷计价时段，负荷使用优先级依次为固定负荷、计划性负荷、可转移负荷、可中断性负荷。
6.根据权利要求1所述的基于智慧园区的风光互补发电系统的节能控制方法，其特征在于： 所述固定负荷为智慧园区内不可断电的负荷；所述可转移负荷为智慧园区内可转移用电时间段的负荷；所述可中断负荷为智慧园区内允许中断性的用电设备或者用电单位；所述计划性负荷为智慧园区内季节性时段性的计划性负荷。
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