CN115313459A - 光伏发电系统并网运行集控系统 - Google Patents

光伏发电系统并网运行集控系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了光伏发电系统并网运行集控系统，包括光伏发电端、中控中心、数据分析模块和优先级排序模块，本发明通过选用储能式光伏电站，通过采用储能式光伏电站，可以对每日发电并网后剩余的电量进行存储，避免了资源浪费情况的发生；通过对各个储能式光伏电站的发电能力、储能能力和满足电网的富裕占比进行分析并计算出每个储能式光伏电站基于电网需求的能力值，将所有储能式光伏电站满足电网需求的能力值按照从大到小的顺序进行一个优先级的排序，一方面避免了电网对每个储能式光伏电站并网电量调度不准确情况的发生，另一方面有利于电网对每个储能式光伏电站所需并网电量的合理分配。

Description

光伏发电系统并网运行集控系统
技术领域
本发明涉及光伏发电并网控制领域，具体涉及光伏发电系统并网运行集控系统。
背景技术
在能源日益紧缺和环境严重污染的今天，太阳能的利用备受重视，光伏并网发电，因此得到了前所未有的发展。近年来，智能电网中大量的分布式光伏发电设备与储能设备进入工厂、商业用户和家庭，使一些电力用户所使用的光伏发电设备可以作为电源侧在电力短缺时期为电网供电，然而分布式的用户光伏发电设备所提供的电能通常不能在任何时刻都全部被电网所消纳，电网只能选择性消纳一部分供电能力较强的用户侧光伏电源参与并网，因此光伏并网的主力还是光伏发电站。
而目前电网是依据光伏发电站的发电能力对每个光伏发电站的并网电量进行调度，这种调度方式没有考虑到每个光伏发电站的储能能力，因此这样的调度方式是不准确的，长此以往，会造成较大的能源浪费，且光伏电站满足电网的每日需求后可能还会有结余，如果不进行存储，也会导致资源的浪费。
为了解决上述问题，本发明提出了一种解决方案。
发明内容
本发明的目的在于提供光伏发电系统并网运行集控系统。
本发明所要解决的技术问题为：
(1)无法解决基于光伏电站的发电能力对每个光伏发电站的并网电量进行调度数据的不准确；
(2)无法对光伏发电站满足电网的每日需求后的剩余电量进行合理安排。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
光伏发电系统并网运行集控系统，包括：
光伏发电端用于监测和管理储能式光伏电站，所述光伏发电端包括若干个储能式光伏电站，每个储能式光伏电站都对应安装有一个光伏发电子系统；
所述光伏发电子系统包括光伏发电模块、储能模块、控制器、监测模块、并网模块和存储模块；
数据分析模块用于对储能式光伏电站的监测数据进行分析，具体分析步骤如下：
S11：首先选定一储能式光伏电站为待采样电站；
S12：获取待采样电站的发电指数SF；
S13：获取待采样电站的富裕占比P；
S14：获取待采样电站的储能能力指数SK；
S15:利用公式SN＝(SF+SK)*P获取待采样电站满足电网需求的能力值SN
S16：按照步骤S11到步骤S15，依次获取各个储能式光伏电站满足电网需求的能力值并将其传输到优先级排序模块；
所述优先级排序模块包括优先级排列表，所述优先级排序模块用于对所有储能式光伏电站的能力值进行排序存储；
中控中心用于依据各个储能式光伏电站满足电网的能力值控制并调度所有的光伏发电子系统。
进一步的，所述S13中待采样电站的富裕占比P的获取步骤如下：
S131：进行储能段划分，将一个储能周期划分为j个等时长的储能段，将一个储能周期j个储能段标记为E1、E2、...、Ej；
以储能段E1为例，获取t个储能周期该储能段内待采样电站并网后剩余的电量G1、G2、...、Gt，以及对应蓄电池中电量变化差值H1、H2、...、Ht；所述蓄电池中电量变化差值为进行剩余电量存储后的蓄电池电量减去存储前的蓄电池电量所得的差值；在本实施例中，一个储能段为1个小时；
S132：依次将蓄电池中电量变化差值H1、H2、...、Ht和0进行比较；将电量变化差值大于0的记为1，获取比较完全后记为1的个数λ；将电量变化差值小于0的记为-1，获取比较完全后记为-1的个数μ；将电量变化差值等于0的记为0，获取比较完全后记为0的个数φ；在本实施例中，λ、μ和φ满足条件λ+μ+φ＝t；
可得t个储能周期该储能段内待采样电站蓄电量变化差值的函数表达式
Figure BDA0003818719420000031
利用泊松分布
Figure BDA0003818719420000032
可得t个储能周期该储能段内待采样电站满足并网电量的富裕占比P1；
所述x代表t个储能周期该储能段记为1的电量变化差值；
S133：根据S132，依次获取t个储能周期n个储能段内待采样电站满足并网电量的富裕占比P2、P3、...、Pn；
计算获取t个储能周期n个储能段内待采样电站富裕占比的离散值Q，将Q与Q1进行大小比较，若Q>Q1，按照|Pp-P|从大到小的顺序依次删除对应Pp值并计算剩余离散值Q，直至Q≤Q1；所述P为参与离散值计算的富裕占比均值，1≤p≤n；所述Q1为预设阈值。
进一步的，所述S14中待采样电站的储能能力指数SK获取步骤如下：
S141：获取t个储能周期该储能段内待采样电站剩余电量的储能能力指数SK1；
将蓄电池中电量变化差值H1和0进行大小比较，若H1>0，则将H1对应的剩余电量G1取出；
依次将蓄电池中电量变化差值H1、H2、...、Ht和0进行比较，取出大于0的所有剩余电量，并记为M1、M2、...、Mo，1≤o<t；
利用公式
Figure BDA0003818719420000041
计算获取t个储能周期该储能段内待采样电站剩余电量的储能能力指数均值SK1；
S142：按照S141依次获取t个储能周期n个储能段内待采样电站储能能力指数记为SK2、...、SKj；并计算储能指数的离散值R，将R与R1进行大小比较，若R>R1，按照|Rr-SK|从大到小的顺序依次删除对应Rr值并计算剩余离散值R，直至R≤R1；所述SK为参与离散值计算的储能能力指数均值，1≤p≤n；所述R1为预设阈值；所述r的取值范围为[1,t]。
进一步的，所述储能模块存储光伏发电子系统并网后剩余的电量。
进一步的，所述并网模块用于储能式光伏电站发出的电能转化成可以被电网直接使用的交流电。
进一步的，所述监测模块对储能式光伏电站每日的光强度和电量进行监测。
本发明的有益效果：
(1)本发明通过选用储能式光伏电站，通过采用储能式光伏电站，可以对每日发电并网后剩余的电量进行存储，避免了资源浪费情况的发生；
(2)本发明通过对各个储能式光伏电站的发电能力和储能能力以及满足电网的富裕占比进行分析并计算出每个储能式光伏电站基于电网需求的能力值并将所有储能式光伏电站满足电网需求的能力值按照从大到小的顺序进行一个优先级的排序，一方面避免了电网对每个储能式光伏电站并网电量调度不准确情况的发生，另一方面有利于电网对每个储能式光伏电站所需并网电量的合理分配。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
图1是本发明的系统框图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，光伏发电系统并网运行集控系统，包括光伏发电端、中控中心、数据分析模块和优先级排序模块。
所述光伏发电端包括若干个储能式光伏电站，每个储能式光伏电站都对应安装有一个光伏发电子系统，所述光伏发电子系统用于监测和管理储能式光伏电站，所述光伏发电子系统包括光伏发电模块、储能模块、控制器、监测模块和并网模块。
所述光伏发电模块用于吸收太阳能，将太阳能转化为电能，所述光伏发电模块包括光伏板；
所述储能模块用于存储光伏发电子系统并网后剩余的电量，所述储能模块包括若干个蓄电池，优选为储能锂电池，容量大，有很长的使用寿命；在本发明的一个实施例中，蓄电池的数量依据储能式光伏电站的需求决定；
所述控制器生成并网条件获取指令并将其传输到中控中心；
所述中控中心用于控制并调度所有的光伏发电子系统，所述中控中心接收到控制器传输的并网条件获取指令后生成当前并入电网的交流电条件数据并将其传输到控制器，所述控制器接收到中控中心传输的交流电条件数据后生成并网指令，所述控制器将并网指令和交流电条件数据传输到并网模块；
所述并网模块用于储能式光伏电站发出的电能转化成可以被电网直接使用的交流电，所述并网模块包括并网储能式逆变器，所述并网模块接收到控制器传输的并网指令和交流电条件数据后按照交流电条件数据，控制并网储能式逆变器将当前储能式光伏电站的直流电转化为符合交流电条件数据的交流电，所述并网模块将转化后符合交流电条件数据的交流电并入电网中。
所述监测模块用于对储能式光伏电站每日的运行数据进行监测，所述监测模块包括若干个光照传感器和若干个电表，所述光照传感器安装在太阳能光伏板的框架上，避免遮挡到太阳能光伏板的任何位置，避免测量结果不准确情况的发生；所述光照传感器对太阳能光伏板每日的光强度进行监测生成光强度监测数据并对其进行存储。
所述电表用于对储能式光伏电站的电量进行监测并生成电量监测数据并对其进行存储。
所述数据分析模块用于对储能式光伏电站的监测数据进行分析，具体分析步骤如下：
S11：首先选定一储能式光伏电站为待采样电站；
S12：获取待采样电站的发电指数SF；
S121：进行光伏段划分，将一个光伏周期划分为n个等时长的光伏段；将一个光伏周期n个光伏段标记为L1、L2、...、Ln；
以光伏段L1为例，获取t个光伏周期该光伏段内待采样电站的发电总量A1、A2、...、At；在本实施例中，其中t个光伏周期是指以当前光伏周期为起点，向过去回溯t个工作周期；在本实施例中，n的取值为30天，表明一个光伏周期为三十天，一个光伏段为一天；
利用公式
Figure BDA0003818719420000071
计算获取待采样电站发电总量的离散值I，1≤i≤t；
若I≥I1，按照|Ai-Ap|从大到小的顺序依次删除对应Ai值并计算剩余Ai值对应的偏离值I，直至I<I1，所述I1为预设阈值，在本实施例中，具体取值为9.88kWh，当然管理人员可根据实际需求修改I1具体数值；将删除之后剩余的发电总量重新标定为核定发电总量B1、B2、...、Bi；
S122：获取t个光伏周期该光伏段内待采样电站核定发电总量对应的平均光强度C1、C2、...、Ci以及有效光照时间D1、D2、...、Di；
S123：利用公式
Figure BDA0003818719420000072
计算获取t个光伏周期该光伏段内待采样电站的发电能力指数SF1；
所述B为待采样电站在t个光伏周期该光伏段内核定发电总量均值；所述C为待采样电站在t个光伏周期该光伏段内核定发电总量对应的平均光强度均值；所述D为待采样电站在t个光伏周期该光伏段内的参与C计算的平均光强度对应的有效光照时间均值；
按照S121到S123获取待采样电站在t个光伏周期n个光伏段内的发电能力指数SF1、SF2、...、SFn；
利用公式SF＝(SF1+SF2+...+SFn)/n，计算获取待采样电站的发电能力指数SF；
S13：获取待采样电站的富裕占比P；
S131：进行储能段划分，将一个储能周期划分为j个等时长的储能段，将一个储能周期j个储能段标记为E1、E2、...、Ej；
以储能段E1为例，获取t个储能周期该储能段内待采样电站并网后剩余的电量G1、G2、...、Gt，以及对应蓄电池中电量变化差值H1、H2、...、Ht；所述蓄电池中电量变化差值为进行剩余电量存储后的蓄电池电量减去存储前的蓄电池电量所得的差值；在本实施例中，一个储能段为1个小时；
S132：依次将蓄电池中电量变化差值H1、H2、...、Ht和0进行比较；将电量变化差值大于0的记为1，获取比较完全后记为1的个数λ；将电量变化差值小于0的记为-1，获取比较完全后记为-1的个数μ；将电量变化差值等于0的记为0，获取比较完全后记为0的个数φ；在本实施例中，λ、μ和φ满足条件λ+μ+φ＝t；
可得t个储能周期该储能段内待采样电站蓄电量变化差值的函数表达式
Figure BDA0003818719420000081
利用泊松分布
Figure BDA0003818719420000082
可得t个储能周期该储能段内待采样电站满足并网电量的富裕占比P1，
所述x代表t个储能周期该储能段记为1的电量变化差值；
S133：根据S132，依次获取t个储能周期n个储能段内待采样电站满足并网电量的富裕占比P2、P3、...、Pn；
计算获取t个储能周期n个储能段内待采样电站富裕占比的离散值Q，将Q与Q1进行大小比较，若Q>Q1，按照|Pp-P|从大到小的顺序依次删除对应Pp值并计算剩余离散值Q，直至Q≤Q1；所述P为参与离散值计算的富裕占比均值，1≤p≤n；所述Q1为预设阈值；
S14:获取待采样电站的储能能力指数SK；
S141：获取t个储能周期该储能段内待采样电站剩余电量的储能能力指数SK1；
将蓄电池中电量变化差值H1和0进行大小比较，若H1>0，则将H1对应的剩余电量G1取出；
依次将蓄电池中电量变化差值H1、H2、...、Ht和0进行比较，取出大于0的所有剩余电量，并记为M1、M2、...、Mo，1≤o<t；
利用公式
Figure BDA0003818719420000091
计算获取t个储能周期该储能段内待采样电站剩余电量的储能能力指数均值SK1；
S142：按照S141依次获取t个储能周期n个储能段内待采样电站储能能力指数记为SK2、...、SKj；并计算储能指数的离散值R，将R与R1进行大小比较，若R>R1，按照|Rr-SK|从大到小的顺序依次删除对应Rr值并计算剩余离散值R，直至R≤R1；所述SK为参与离散值计算的储能能力指数均值，1≤p≤n；所述R1为预设阈值；所述r的取值范围为[1,t]；
S15：利用公式SN＝(SF+SK)*P获取待采样电站满足电网需求的能力值SN；
S16：按照步骤S11到步骤S15，依次获取各个储能式光伏电站满足电网需求的能力值并将其传输到优先级排序模块。
所述优先级排序模块包括优先级排列表，所述优先级排序模块接收到数据分析模块传输的所有储能式光伏电站的能力值后按照能力值由大到小的顺序进行优先级排序，储能式光伏电站的能力值越大，则代表该储能式光伏电站的优先级越高，满足电网需求的能力越高；
所述优先级排序模块对所有储能式光伏电站按照能力值的大小进行优先级排序后将其存储在优先级排列表。
所述中控中心生成调度指令并将其传输的优先级排序模块，所述优先级排序模块接收到中控中心传输的调度指令后生成能力值获取指令并将其传输到优先级排列表，所述优先级排列表接收到优先级排序模块传输的能力值获取指令后获取到各个储能式光伏电站的能力值并生成调度数据，所述优先级排列表将调度数据传输到中控中心，所述中控中心接收到优先级排列表中传输的调度数据后依据调度数据对并网后的光伏电站进行合理调度。
在说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上内容仅仅是对本发明所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。
以上对本发明的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。

Claims (7)

1.光伏发电系统并网运行集控系统，其特征在于，包括：
光伏发电端用于监测和管理储能式光伏电站，所述光伏发电端包括若干个储能式光伏电站，每个储能式光伏电站都对应安装有一个光伏发电子系统；
所述光伏发电子系统包括光伏发电模块、储能模块、控制器、监测模块、并网模块和存储模块；
数据分析模块用于对储能式光伏电站的监测数据进行分析，具体分析步骤如下：
S11：首先选定一储能式光伏电站为待采样电站；
S12：获取待采样电站的发电指数SF；
S13：获取待采样电站的富裕占比P；
S14：获取待采样电站的储能能力指数SK；
S15:利用公式SN＝(SF+SK)*P获取待采样电站满足电网需求的能力值SN；
S16：按照步骤S11到步骤S15，依次获取各个储能式光伏电站满足电网需求的能力值并将其传输到优先级排序模块；
所述优先级排序模块包括优先级排列表，所述优先级排序模块用于对所有储能式光伏电站的能力值进行排序存储；
中控中心用于依据各个储能式光伏电站满足电网的能力值控制并调度所有的光伏发电子系统。
2.根据权利要求1所述的光伏发电系统并网运行集控系统，其特征在于，待采样电站的发电指数SF的获取方式如下：
S121：进行光伏段划分，将一个光伏周期划分为n个等时长光伏段；将一个光伏周期n个光伏段标记为L1、L2、...、Ln；
以光伏段L1为例，获取t个光伏周期该光伏段内待采样电站的发电总量A1、A2、...、At；在本发明的一个实施例中，其中t个光伏周期是指以当前光伏周期为起点，向过去回溯t个工作周期；在本发明的一个实施例中，一个光伏周期为30天，一个光伏段为1天；
利用公式
Figure FDA0003818719410000021
计算获取待采样电站发电总量的偏离值I，1≤i≤t；
若I≥I1，按照|Ai-Ap|从大到小的顺序依次删除对应Ai值并计算剩余Ai值对应的偏离值I，直至I<I1；
获取参与剩余偏离值I计算的待采样电站筛选后的发电总量并标记为B1、B2、...、Bi；
S122：获取t个光伏周期该光伏段内待采样电站筛选后发电总量对应的平均光强度C1、C2、...、Ci以及平均光强度对应的有效光照时间D1、D2、...、Di；
S123：利用公式
Figure FDA0003818719410000022
计算获取t个光伏周期该光伏段内待采样电站的发电能力指数SF1；
所述B为待采样电站在t个光伏周期该光伏段内的经筛选后的发电总量均值，所述C为待采样电站在t个光伏周期该光伏段内的经筛选后的发电总量对应的平均光强度均值，所述D为待采样电站在t个光伏周期该光伏段内的参与C计算的平均光强度对应的有效光照时间均值；
按照步骤S121到S123获取待采样电站在t个光伏周期n个光伏段内的发电能力指数，将t个光伏周期n个光伏段内待采样电站的发电能力指数记为SF1、SF2、...、SFn；
利用公式SF＝(SF1+SF2+...+SFn)/n，计算获取待采样电站的发电能力均值SF。
3.根据权利要求1所述的光伏发电系统并网运行集控系统，其特征在于，所述S13中待采样电站的富裕占比P的获取步骤如下：
S131：进行储能段划分，将一个储能周期划分为j个等时长的储能段，将一个储能周期j个储能段标记为E1、E2、...、Ej；
以储能段E1为例，获取t个储能周期该储能段内待采样电站并网后剩余的电量G1、G2、...、Gt，以及对应蓄电池中电量变化差值H1、H2、...、Ht；所述蓄电池中电量变化差值为进行剩余电量存储后的蓄电池电量减去存储前的蓄电池电量所得的差值；在本实施例中，一个储能段为1个小时；
S132：依次将蓄电池中电量变化差值H1、H2、...、Ht和0进行比较；将电量变化差值大于0的记为1，获取比较完全后记为1的个数λ；将电量变化差值小于0的记为-1，获取比较完全后记为-1的个数μ；将电量变化差值等于0的记为0，获取比较完全后记为0的个数φ；在本实施例中，λ、μ和φ满足条件λ+μ+φ＝t；
可得t个储能周期该储能段内待采样电站蓄电量变化差值的函数表达式
Figure FDA0003818719410000031
利用泊松分布
Figure FDA0003818719410000032
可得t个储能周期该储能段内待采样电站满足并网电量的富裕占比P1；
所述x代表t个储能周期该储能段记为1的电量变化差值；
S133：根据S132，依次获取t个储能周期n个储能段内待采样电站满足并网电量的富裕占比P2、P3、...、Pn；
计算获取t个储能周期n个储能段内待采样电站富裕占比的离散值Q，将Q与Q1进行大小比较，若Q>Q1，按照|Pp-P|从大到小的顺序依次删除对应Pp值并计算剩余离散值Q，直至Q≤Q1；所述P为参与离散值计算的富裕占比均值，1≤p≤n；所述Q1为预设阈值。
4.根据权利要求1所述的光伏发电系统并网运行集控系统，其特征在于，所述S14中待采样电站的储能能力指数SK获取步骤如下：
S141：获取t个储能周期该储能段内待采样电站剩余电量的储能能力指数SK1；
将蓄电池中电量变化差值H1和0进行大小比较，若H1>0，则将H1对应的剩余电量G1取出；
依次将蓄电池中电量变化差值H1、H2、...、Ht和0进行比较，取出大于0的所有剩余电量，并记为M1、M2、...、Mo，1≤o<t；
利用公式
Figure FDA0003818719410000041
计算获取t个储能周期该储能段内待采样电站剩余电量的储能能力指数均值SK1；
S142：按照S141依次获取t个储能周期n个储能段内待采样电站储能能力指数记为SK2、...、SKj；并计算储能指数的离散值R，将R与R1进行大小比较，若R>R1，按照|Rr-SK|从大到小的顺序依次删除对应Rr值并计算剩余离散值R，直至R≤R1；所述SK为参与离散值计算的储能能力指数均值，1≤p≤n；所述R1为预设阈值；所述r的取值范围为[1,t]。
5.根据权利要求1所述的光伏发电系统并网运行集控系统，其特征在于，所述储能模块存储光伏发电子系统并网后剩余的电量。
6.根据权利要求1所述的光伏发电系统并网运行集控系统，其特征在于，所述并网模块用于储能式光伏电站发出的电能转化成可以被电网直接使用的交流电。
7.根据权利要求1所述的光伏发电系统并网运行集控系统，其特征在于，所述监测模块对储能式光伏电站每日的光强度和电量监测。
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