專利名稱：基于氣象信息的風(fēng)光聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)有功功率在線評(píng)估方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于實(shí)現(xiàn)風(fēng)光聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)有功功率特性在線評(píng)估方法，屬于新能源發(fā)電技術(shù)中的風(fēng)光聯(lián)合發(fā)電控制技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
全球能源緊張和環(huán)境惡化壓力的日益增加，發(fā)展新能源的需求越來越大。近年，我國(guó)新能源發(fā)電發(fā)展迅猛，技術(shù)最為成熟、商業(yè)化程度最高的風(fēng)電更是連續(xù)5年裝機(jī)翻番，截至2010年底，風(fēng)電總裝機(jī)容量接近4000萬kW ；此外，光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)也得到快速發(fā)展，截至 2008年底，我國(guó)光伏發(fā)電累計(jì)裝機(jī)容量140MW，并網(wǎng)光伏發(fā)電所占比例約20%。未來一段時(shí)間，我國(guó)風(fēng)電和光伏發(fā)電仍將快速發(fā)展，并將以新的方式發(fā)展。目前，我國(guó)已經(jīng)開始探索風(fēng)、光、儲(chǔ)等多種電源聯(lián)合發(fā)電方式，并且，在西藏等偏遠(yuǎn)缺電地區(qū)已出現(xiàn)了風(fēng)、光聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)，充分根據(jù)多種電源的不同發(fā)電特性的互補(bǔ)關(guān)系，降低風(fēng)力發(fā)電、光伏發(fā)電等新能源隨機(jī)、波動(dòng)性的影響。但仍未從根本上解決此類問題。隨著新能源發(fā)電比重的增加，將采取集中式和分布式同步發(fā)展的方式，在偏遠(yuǎn)地區(qū)多采用分布式接入的方式，由于對(duì)用戶直接供電，對(duì)發(fā)電可靠性要求較高。為解決上述問題，應(yīng)從多個(gè)技術(shù)層面入手，提高新能源發(fā)電控制關(guān)鍵技術(shù)水平是重要手段之一。而準(zhǔn)確掌握風(fēng)光互補(bǔ)聯(lián)合發(fā)電站的有功功率特性能夠?yàn)橄嚓P(guān)控制技術(shù)的發(fā)展提供支撐。要提高風(fēng)光互補(bǔ)聯(lián)合發(fā)電站有功功率特性分析的準(zhǔn)確性，應(yīng)從兩個(gè)方面入手，一方面，提高風(fēng)電場(chǎng)等值建模精度；另一方面，提高數(shù)據(jù)源的準(zhǔn)確性。其中，提高建模精度可以有效提高預(yù)測(cè)的精度；對(duì)于電站有功功率輸出特性評(píng)估的準(zhǔn)確性應(yīng)考慮輸入數(shù)據(jù)源的實(shí)時(shí)性和準(zhǔn)確性。隨著風(fēng)、光預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)技術(shù)和通信技術(shù)的發(fā)展，利用氣象測(cè)量設(shè)備(如測(cè)風(fēng)塔、測(cè)光設(shè)備等)實(shí)際測(cè)風(fēng)數(shù)據(jù)已經(jīng)能夠?qū)Χ唐?未來0-4小時(shí))的風(fēng)力發(fā)電、光伏發(fā)電的有功功率輸出進(jìn)行較為準(zhǔn)確的預(yù)測(cè)，預(yù)測(cè)偏差約為15% 30%?？梢姡脷庀鬁y(cè)量設(shè)備實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行風(fēng)、光互補(bǔ)電站的有功功率特性實(shí)時(shí)在線評(píng)估成為一種可能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是解決風(fēng)光聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)有功功率特性的在線評(píng)估問題，提供一種能夠利用氣象信息的風(fēng)光聯(lián)合發(fā)電有功功率特性在線評(píng)估方法。本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案如下基于氣象信息的風(fēng)光聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)有功功率特性在線評(píng)估方法，運(yùn)行于風(fēng)光互補(bǔ)電站及包含風(fēng)電、光伏發(fā)電等多種電源的聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)的監(jiān)控系統(tǒng)或中央能量管理系統(tǒng)，利用場(chǎng)站內(nèi)部發(fā)電元件的地理分布信息及通過氣象采集設(shè)備通訊獲取實(shí)測(cè)風(fēng)力及太陽輻照數(shù)據(jù)評(píng)估風(fēng)光聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)有功功率特性，其特征是包括如下步驟(1)選擇氣象采集設(shè)備安裝點(diǎn)為基點(diǎn)，坐標(biāo)Pmtl為(0，0)，正南方向?yàn)榛鶞?zhǔn)方向，角度％為0°，南偏東方向?yàn)檎掀鞣较驗(yàn)樨?fù)；
4
(2)選取樣本風(fēng)電機(jī)組及樣本光伏電池，并記錄其主要信息，包括樣本風(fēng)電機(jī)組的地理位置(xw，yw)、偏航方向、樣本光伏電池的地理位置(xs，ys)、傾角 、軸線方向 等；(3)提取測(cè)風(fēng)塔及測(cè)光設(shè)備的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，以測(cè)風(fēng)數(shù)據(jù)采集時(shí)間為參照，做時(shí)標(biāo)統(tǒng)一化處理；(4)根據(jù)測(cè)風(fēng)塔和測(cè)光設(shè)備測(cè)得的風(fēng)、光實(shí)測(cè)及預(yù)測(cè)信息預(yù)處理；(5)計(jì)算樣本風(fēng)電機(jī)組和光伏電池的有功功率輸出；(6)對(duì)風(fēng)、光聯(lián)合電站或所述包含風(fēng)電、光伏發(fā)電等多種電源的聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)的監(jiān)控系統(tǒng)或所述中央能量管理系統(tǒng)進(jìn)行近似等功率處理，求取風(fēng)、光聯(lián)合電站的有功功率輸出；(7)得到風(fēng)、光聯(lián)合電站有功功率特性曲線。其中，步驟⑷進(jìn)一步包括a、獲取特定時(shí)間周期(Imin)內(nèi)測(cè)風(fēng)塔的實(shí)時(shí)測(cè)風(fēng)數(shù)據(jù)、測(cè)光數(shù)據(jù)和預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)，測(cè)風(fēng)數(shù)據(jù)的初始時(shí)間Tw =、，風(fēng)速為Vw，風(fēng)向相對(duì)主迎風(fēng)方向的偏差為A，同時(shí)，得到所述樣本風(fēng)電機(jī)組的風(fēng)速為Vw，風(fēng)向相對(duì)主迎風(fēng)方向的偏差為A，測(cè)光數(shù)據(jù)的初始時(shí)間Ts =、，太陽入射角記為^s、直接輻射記為nbm，散射輻射記為ndm，反射輻射記為ngm，輻照量單位為 kw/m2，采集測(cè)光設(shè)備測(cè)得的云量監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，包括云團(tuán)厚度、相對(duì)于測(cè)光設(shè)備的方向、距離測(cè)光設(shè)備的位置，移動(dòng)方向、移動(dòng)速度，云團(tuán)距地面高度記為h，云層厚度記為1，云團(tuán)在地面的投影坐標(biāo)為(X。，y。)，移動(dòng)速度記為V。，進(jìn)入步驟b ；b、計(jì)算所述樣本風(fēng)電機(jī)組和所述樣本光伏電池相對(duì)于氣象采集設(shè)備的位置，包括距離dws及相對(duì)基準(zhǔn)方向的偏差角度aws，
權(quán)利要求
1.基于氣象信息的風(fēng)光聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)有功功率特性在線評(píng)估方法，其運(yùn)行于風(fēng)光互補(bǔ)電站或包含風(fēng)電、光伏發(fā)電等多種電源的聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)的監(jiān)控系統(tǒng)或中央能量管理系統(tǒng)， 該方法主要是利用場(chǎng)站內(nèi)部發(fā)電元件的地理分布信息及通過氣象采集設(shè)備通訊獲取實(shí)測(cè)風(fēng)力及太陽輻照數(shù)據(jù)評(píng)估風(fēng)光聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)有功功率特性，其特征是至少包括如下步驟(1)選擇氣象采集設(shè)備安裝點(diǎn)為基點(diǎn)，坐標(biāo)Pmtl為(0，0)，正南方向?yàn)榛鶞?zhǔn)方向，角度為0°，南偏東方向?yàn)檎?，南偏西方向?yàn)樨?fù)；(2)選取樣本風(fēng)電機(jī)組及樣本光伏電池，并記錄其主要信息，所述信息至少包括樣本風(fēng)電機(jī)組的地理位置(xw，yw)、偏航方向、樣本光伏電池的地理位置(xs，ys)、傾角 、軸線方向 af等；(3)提取測(cè)風(fēng)塔及測(cè)光設(shè)備的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，以測(cè)風(fēng)數(shù)據(jù)采集時(shí)間為參照，做時(shí)標(biāo)統(tǒng)一化處理；(4)根據(jù)所述測(cè)風(fēng)塔和所述測(cè)光設(shè)備測(cè)得的風(fēng)、光實(shí)測(cè)及預(yù)測(cè)信息預(yù)處理；(5)計(jì)算所述樣本風(fēng)電機(jī)組和所述樣本光伏電池的有功功率輸出；(6)對(duì)風(fēng)、光聯(lián)合電站或包含風(fēng)電、光伏發(fā)電等多種電源的聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)的監(jiān)控系統(tǒng)或中央能量管理系統(tǒng)進(jìn)行近似等功率處理，求取風(fēng)、光聯(lián)合電站的有功功率輸出；(7)得到風(fēng)、光聯(lián)合電站或包含風(fēng)電、光伏發(fā)電等多種電源的聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)的監(jiān)控系統(tǒng)或中央能量管理系統(tǒng)的有功功率特性曲線。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于氣象信息的風(fēng)光聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)有功功率特性在線評(píng)估方法，其特征是步驟(4)進(jìn)一步包括a、獲取特定時(shí)間周期(Imin)內(nèi)所述測(cè)風(fēng)塔的實(shí)時(shí)測(cè)風(fēng)數(shù)據(jù)、測(cè)光數(shù)據(jù)和預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)，測(cè)風(fēng)數(shù)據(jù)的初始時(shí)間Tw =、，風(fēng)速為Vw，風(fēng)向相對(duì)主迎風(fēng)方向的偏差為A，同時(shí)，得到樣本風(fēng)電機(jī)組的風(fēng)速為Vw，風(fēng)向相對(duì)主迎風(fēng)方向的偏差為A，測(cè)光數(shù)據(jù)的初始時(shí)間Ts =、，太陽入射角記為、直接輻射記為Hbm，散射輻射記為Hdffl，反射輻射記為Hgm，輻照量單位為kW/m2， 采集測(cè)光設(shè)備測(cè)得的云量監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，包括云團(tuán)厚度、相對(duì)于測(cè)光設(shè)備的方向、距離測(cè)光設(shè)備的位置，移動(dòng)方向、移動(dòng)速度，云團(tuán)距地面高度記為h，云層厚度記為1，云團(tuán)在地面的投影坐標(biāo)為(X。，y。)，移動(dòng)速度記為V。，進(jìn)入步驟b ；b、計(jì)算樣本風(fēng)電機(jī)組和樣本光伏電池相對(duì)于氣象采集設(shè)備的位置，包括距離dws及相對(duì)基準(zhǔn)方向的偏差角度iiws，
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于氣象信息的風(fēng)光聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)有功功率特性在線評(píng)估方法，其特征是步驟( 進(jìn)一步包括a、利用樣本風(fēng)速數(shù)據(jù)，計(jì)算所述樣本風(fēng)電機(jī)組輸出功率，考慮時(shí)標(biāo)，記為(Pws，TJ, _ 1 PnRWwC β)
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于氣象信息的風(fēng)光聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)有功功率特性在線評(píng)估方法，其特征是步驟(6)進(jìn)一步包括a、對(duì)所述風(fēng)、光聯(lián)合電站或所述包含風(fēng)電、光伏發(fā)電等多種電源的聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)的監(jiān)控系統(tǒng)或所述中央能量管理系統(tǒng)進(jìn)行近似等功率處理，得到風(fēng)電機(jī)組i的有功功率輸出為
全文摘要
基于氣象信息的風(fēng)光聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)有功功率特性在線評(píng)估方法，包括如下步驟一、選擇基準(zhǔn)點(diǎn)與基準(zhǔn)方向；二、選取樣本風(fēng)電機(jī)組及樣本光伏電池，并記錄其主要信息；三、提取測(cè)風(fēng)塔及測(cè)光設(shè)備的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，以測(cè)風(fēng)數(shù)據(jù)采集時(shí)間為參照，做時(shí)標(biāo)統(tǒng)一化處理；四、根據(jù)測(cè)風(fēng)塔和測(cè)光設(shè)備測(cè)得的風(fēng)、光實(shí)測(cè)及預(yù)測(cè)信息預(yù)處理；五、計(jì)算樣本風(fēng)電機(jī)組和光伏電池的有功功率輸出；六、對(duì)風(fēng)、光聯(lián)合電站進(jìn)行近似等功率處理，求取風(fēng)、光聯(lián)合電站的有功功率輸出；七、得到風(fēng)、光聯(lián)合電站有功功率特性曲線。本方法以特定時(shí)間周期(1min)實(shí)測(cè)氣象數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，綜合考慮設(shè)備地理位置分布，評(píng)估未來0～5min的風(fēng)光聯(lián)合電站有功功率特性曲線。有效提高有功功率特性分析的效率和準(zhǔn)確性，為風(fēng)光等多電源聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)的互補(bǔ)運(yùn)行策略及能效管理策略的制定和調(diào)整提供依據(jù)。
文檔編號(hào)F03D7/00GK102168647SQ20111006890
公開日2011年8月31日 申請(qǐng)日期2011年3月22日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月22日
發(fā)明者湯奕, 王 琦 申請(qǐng)人:蘇州市思瑪特電力科技有限公司