本發(fā)明涉及虛擬電廠技術(shù)領(lǐng)域，尤其是指一種虛擬電廠電能優(yōu)化選取調(diào)度方法。
背景技術(shù)：
隨著化石能源的日漸枯竭以及環(huán)境污染、氣候變化問題的日益明顯，大力開發(fā)新能源、實(shí)現(xiàn)各種能源的低碳利用已成為當(dāng)今能源革命的主題。風(fēng)電、太陽能發(fā)電等大規(guī)模新能源電力在電力系統(tǒng)中的比重不斷增加，使傳統(tǒng)電力系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、形態(tài)與運(yùn)行控制方式隨之產(chǎn)生根本性變革，包括發(fā)電廠、電網(wǎng)及用戶在內(nèi)的整個(gè)電力系統(tǒng)都需要與之相適應(yīng)。
近年來，在智能電網(wǎng)技術(shù)快速發(fā)展的背景下，虛擬電廠(virtualpowerplant，vpp)的概念逐漸受到國(guó)內(nèi)外學(xué)術(shù)界和工業(yè)界的關(guān)注。不論是一些歐美國(guó)家中越來越多的小型分布式能源的接入，還是我國(guó)面臨的大規(guī)模新能源電力的接入，都給電網(wǎng)帶來具有間歇性和隨機(jī)波動(dòng)性的沖擊，對(duì)電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)及運(yùn)行調(diào)度方式提出新的要求。為充分利用新能源電力并使之與傳統(tǒng)能源實(shí)現(xiàn)較好的互補(bǔ)與配合，需要構(gòu)建保證電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行、兼顧經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益的區(qū)域性多能源集成模式。與此同時(shí)，智能電網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展使得電網(wǎng)調(diào)度機(jī)構(gòu)甚至普通用電者都能采用先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)通信、實(shí)時(shí)檢測(cè)與計(jì)量等技術(shù)手段對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行狀況進(jìn)行監(jiān)控與分析。在上述背景下產(chǎn)生的虛擬發(fā)電廠概念，打破了傳統(tǒng)電力系統(tǒng)中物理概念上的發(fā)電廠之間、以及發(fā)電側(cè)和用電側(cè)之間的界限，充分利用網(wǎng)絡(luò)通信、智能量測(cè)、數(shù)據(jù)處理、智能決策等先進(jìn)技術(shù)手段，有望成為包含新能源接入的智能電網(wǎng)技術(shù)的支撐框架。
現(xiàn)有的虛擬電廠，在對(duì)各個(gè)發(fā)電方式進(jìn)行調(diào)配時(shí)，調(diào)配的手段較為單一，往往需要人工干預(yù)，導(dǎo)致效率較低，沒有發(fā)揮出虛擬電廠的潛力。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)中虛擬電廠在對(duì)各個(gè)發(fā)電方式進(jìn)行調(diào)配時(shí)，調(diào)配的手段較為單一，往往需要人工干預(yù)，導(dǎo)致效率較低的缺陷，提供一種虛擬電廠電能優(yōu)化選取調(diào)度方法。
本發(fā)明的目的是通過下述技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)：
一種虛擬電廠電能優(yōu)化選取調(diào)度方法，基于虛擬電廠電腦智能調(diào)配系統(tǒng)，包括以下步驟：
步驟1，系統(tǒng)獲取太陽能發(fā)電功率，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式構(gòu)建太陽能發(fā)電功率與時(shí)間函數(shù)，獲取潮汐發(fā)電功率，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式構(gòu)建潮汐發(fā)電功率與時(shí)間函數(shù)，獲取風(fēng)力發(fā)電功率；
步驟2，系統(tǒng)獲取當(dāng)前電網(wǎng)所需功率，并與當(dāng)前發(fā)電功率總和相比較，若當(dāng)前所需功率大于當(dāng)前發(fā)電功率，則跳轉(zhuǎn)至步驟3，若當(dāng)前所需功率小于或等于當(dāng)前發(fā)電功率，則跳轉(zhuǎn)至步驟4；
步驟3，系統(tǒng)控制太陽能發(fā)電、潮汐發(fā)電和風(fēng)力發(fā)電同時(shí)供電，且啟用備用發(fā)電系統(tǒng)，使太陽能發(fā)電、潮汐發(fā)電、風(fēng)力發(fā)電和備用發(fā)電功率滿足當(dāng)前所需功率；
步驟4，系統(tǒng)根據(jù)太陽能發(fā)電功率與時(shí)間函數(shù)和潮汐發(fā)電功率與時(shí)間函數(shù)獲取在當(dāng)前時(shí)間后設(shè)定的時(shí)間內(nèi)各函數(shù)的變化趨勢(shì)，系統(tǒng)根據(jù)天氣預(yù)報(bào)風(fēng)力變換判斷風(fēng)力發(fā)電功率的變化趨勢(shì)，若在設(shè)定的時(shí)間內(nèi)，某一個(gè)函數(shù)終止時(shí)間的值大于或等于當(dāng)前時(shí)間的值，或在設(shè)定的時(shí)間內(nèi)，風(fēng)力發(fā)電功率恒定，則系統(tǒng)優(yōu)先選取此函數(shù)對(duì)應(yīng)的發(fā)電種類或風(fēng)力發(fā)電，若在設(shè)定的時(shí)間內(nèi)，某一個(gè)函數(shù)的終止時(shí)間的值小于或等于當(dāng)前時(shí)間的值，或在設(shè)定的時(shí)間內(nèi)，風(fēng)力發(fā)電功率不恒定，則系統(tǒng)不選取此函數(shù)對(duì)應(yīng)的發(fā)電種類或不選取風(fēng)力發(fā)電，若系統(tǒng)選取的發(fā)電種類所發(fā)的功率仍大于當(dāng)前所需功率，則跳轉(zhuǎn)至步驟5，若系統(tǒng)選取的發(fā)電種類所發(fā)的功率小于當(dāng)前所需功率，則系統(tǒng)將對(duì)不選取的發(fā)電種類重新選取，直到系統(tǒng)選取的發(fā)電種類所發(fā)的功率大于或等于當(dāng)前所需功率，并跳轉(zhuǎn)至步驟5；
步驟5，系統(tǒng)配置太陽能發(fā)電、潮汐發(fā)電和風(fēng)力發(fā)電的優(yōu)先級(jí)，并按照優(yōu)先級(jí)配置各發(fā)電種類的發(fā)電功率。
在本方案中，虛擬電廠既保證了實(shí)際的使用需求，多余的電能也能存儲(chǔ)起來避免了浪費(fèi)，同時(shí)，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，能優(yōu)化選取最為科學(xué)的發(fā)電方式，提高了整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
作為一種優(yōu)選方案，太陽能發(fā)電功率與時(shí)間的函數(shù)為
其中，y1表示太陽能發(fā)電功率，t表示當(dāng)前的時(shí)間，單位為小時(shí)，k為太陽能發(fā)電最大功率，p為周期常數(shù)，使sin3p的值為1，sin6p的值為0；
潮汐發(fā)電功率與時(shí)間的函數(shù)為
其中，y2表示潮汐發(fā)電功率，s為潮汐發(fā)電最大功率，n為比例常數(shù)，m為修正數(shù)，其值的大小根據(jù)當(dāng)前時(shí)間的日期變化而變化，周期為30天；
風(fēng)力發(fā)電功率由風(fēng)葉轉(zhuǎn)速?zèng)Q定，當(dāng)風(fēng)葉轉(zhuǎn)速超過設(shè)定的閾值時(shí)，風(fēng)力發(fā)電功率即為額定發(fā)電功率，當(dāng)風(fēng)葉轉(zhuǎn)速未超過設(shè)定的閾值時(shí)，風(fēng)力發(fā)電功率為0。
作為一種優(yōu)選方案，備用發(fā)電系統(tǒng)包括水力發(fā)電、火力發(fā)電和/或儲(chǔ)能系統(tǒng)。
作為一種優(yōu)選方案，儲(chǔ)能系統(tǒng)與太陽能發(fā)電、潮汐發(fā)電和風(fēng)力發(fā)電相連接，太陽能發(fā)電、潮汐發(fā)電和風(fēng)力發(fā)電功率大于當(dāng)前所需功率時(shí)，多余的電量存儲(chǔ)至儲(chǔ)能系統(tǒng)，當(dāng)太陽能發(fā)電、潮汐發(fā)電和風(fēng)力發(fā)電功率小于當(dāng)前所需功率時(shí)，存儲(chǔ)系統(tǒng)開始輸送電能。
作為一種優(yōu)選方案，太陽能發(fā)電、潮汐發(fā)電和風(fēng)力發(fā)電的優(yōu)先級(jí)為太陽能發(fā)電≥潮汐發(fā)電＞風(fēng)力發(fā)電。
作為一種優(yōu)選方案，在步驟4中，若太陽能發(fā)電功率和潮汐發(fā)電功率大于或等于當(dāng)前需求功率，則太陽能發(fā)電和潮汐發(fā)電直接輸送當(dāng)前電網(wǎng)所需電能，風(fēng)力發(fā)電直接向存儲(chǔ)系統(tǒng)輸送電能。
作為一種優(yōu)選方案，若太陽能發(fā)電功率和潮汐發(fā)電功率與當(dāng)前需求功率的比值大于或等于1.2，則太陽能發(fā)電和潮汐發(fā)電也同時(shí)向儲(chǔ)能系統(tǒng)輸送電能。太陽能發(fā)電和潮汐發(fā)電仍有盈余時(shí)，可以向儲(chǔ)能系統(tǒng)輸送電能，保證了電能的科學(xué)合理利用。
作為一種優(yōu)選方案，若太陽能發(fā)電、潮汐發(fā)電和、風(fēng)力發(fā)電功率和儲(chǔ)能系統(tǒng)功率相加之和仍然小于當(dāng)前所需功率p實(shí)，則系統(tǒng)判斷功率缺口p缺與當(dāng)前所需功率時(shí)p實(shí)的比值，并根據(jù)比值限制用戶的實(shí)際使用需求。此設(shè)計(jì)在輸送功率不足時(shí)，盡可能滿足了各個(gè)用戶的實(shí)際使用需求。
作為一種優(yōu)選方案，系統(tǒng)將當(dāng)前所需功率對(duì)應(yīng)的用戶分級(jí)，分級(jí)包括高需求用戶和低需求用戶，當(dāng)功率缺口p缺與當(dāng)前所需功率時(shí)p實(shí)的比值小于或等于0.2時(shí)，系統(tǒng)對(duì)高需求用戶進(jìn)行限制功率輸出；當(dāng)功率缺口p缺與當(dāng)前所需功率時(shí)p實(shí)的比值大于0.2且小于或等于0.6時(shí)，系統(tǒng)對(duì)所有用戶進(jìn)行限制功率輸出，當(dāng)功率缺口p缺與當(dāng)前所需功率時(shí)p實(shí)的比值大于0.6時(shí)，系統(tǒng)停止對(duì)高需求用戶進(jìn)行功率輸出，對(duì)低需求用戶進(jìn)行限制輸出。
作為一種優(yōu)選方案，存儲(chǔ)系統(tǒng)開始輸送電能時(shí)，同時(shí)系統(tǒng)根據(jù)太陽能發(fā)電功率與時(shí)間函數(shù)和潮汐發(fā)電功率與時(shí)間函數(shù)獲取在當(dāng)前時(shí)間后設(shè)定的時(shí)間內(nèi)各函數(shù)的變化趨勢(shì)，系統(tǒng)根據(jù)天氣預(yù)報(bào)風(fēng)力變換判斷風(fēng)力發(fā)電功率的變化趨勢(shì)，若在設(shè)定的時(shí)間內(nèi)某一個(gè)函數(shù)的終止時(shí)間的值小于或等于當(dāng)前時(shí)間的值，或在設(shè)定的時(shí)間內(nèi)，風(fēng)力發(fā)電功率不恒定，則儲(chǔ)能系統(tǒng)限制輸送功率，實(shí)際的輸送功率和存儲(chǔ)系統(tǒng)存儲(chǔ)的電能大小成正比。
本發(fā)明的有益效果是，虛擬電廠電能智能調(diào)配方法能夠合理調(diào)配太陽能發(fā)電、風(fēng)力發(fā)電、潮汐發(fā)電和儲(chǔ)能系統(tǒng)的發(fā)電功率，大大優(yōu)化了發(fā)電效率，滿足了實(shí)際的使用需求。且本發(fā)明易于實(shí)現(xiàn)、實(shí)用性較強(qiáng)。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步描述。
實(shí)施例：一種虛擬電廠電能優(yōu)化選取調(diào)度方法，基于虛擬電廠電腦智能調(diào)配系統(tǒng)，包括以下步驟：
步驟1，系統(tǒng)獲取太陽能發(fā)電功率，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式構(gòu)建太陽能發(fā)電功率與時(shí)間函數(shù)，獲取潮汐發(fā)電功率，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式構(gòu)建潮汐發(fā)電功率與時(shí)間函數(shù)，獲取風(fēng)力發(fā)電功率；
步驟2，系統(tǒng)獲取當(dāng)前電網(wǎng)所需功率，并與當(dāng)前發(fā)電功率總和相比較，若當(dāng)前所需功率大于當(dāng)前發(fā)電功率，則跳轉(zhuǎn)至步驟3，若當(dāng)前所需功率小于或等于當(dāng)前發(fā)電功率，則跳轉(zhuǎn)至步驟4；
步驟3，系統(tǒng)控制太陽能發(fā)電、潮汐發(fā)電和風(fēng)力發(fā)電同時(shí)供電，且啟用備用發(fā)電系統(tǒng)，使太陽能發(fā)電、潮汐發(fā)電、風(fēng)力發(fā)電和備用發(fā)電功率滿足當(dāng)前所需功率；
步驟4，系統(tǒng)根據(jù)太陽能發(fā)電功率與時(shí)間函數(shù)和潮汐發(fā)電功率與時(shí)間函數(shù)獲取在當(dāng)前時(shí)間后設(shè)定的時(shí)間內(nèi)各函數(shù)的變化趨勢(shì)，系統(tǒng)根據(jù)天氣預(yù)報(bào)風(fēng)力變換判斷風(fēng)力發(fā)電功率的變化趨勢(shì)，若在設(shè)定的時(shí)間內(nèi)，某一個(gè)函數(shù)終止時(shí)間的值大于或等于當(dāng)前時(shí)間的值，或在設(shè)定的時(shí)間內(nèi)，風(fēng)力發(fā)電功率恒定，則系統(tǒng)優(yōu)先選取此函數(shù)對(duì)應(yīng)的發(fā)電種類或風(fēng)力發(fā)電，若在設(shè)定的時(shí)間內(nèi)，某一個(gè)函數(shù)的終止時(shí)間的值小于或等于當(dāng)前時(shí)間的值，或在設(shè)定的時(shí)間內(nèi)，風(fēng)力發(fā)電功率不恒定，則系統(tǒng)不選取此函數(shù)對(duì)應(yīng)的發(fā)電種類或不選取風(fēng)力發(fā)電，若系統(tǒng)選取的發(fā)電種類所發(fā)的功率仍大于當(dāng)前所需功率，則跳轉(zhuǎn)至步驟5，若系統(tǒng)選取的發(fā)電種類所發(fā)的功率小于當(dāng)前所需功率，則系統(tǒng)將對(duì)不選取的發(fā)電種類重新選取，直到系統(tǒng)選取的發(fā)電種類所發(fā)的功率大于或等于當(dāng)前所需功率，并跳轉(zhuǎn)至步驟5；
步驟5，系統(tǒng)配置太陽能發(fā)電、潮汐發(fā)電和風(fēng)力發(fā)電的優(yōu)先級(jí)，并按照優(yōu)先級(jí)配置各發(fā)電種類的發(fā)電功率。
在本方案中，虛擬電廠既保證了實(shí)際的使用需求，多余的電能也能存儲(chǔ)起來避免了浪費(fèi)，同時(shí)，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，能優(yōu)化選取最為科學(xué)的發(fā)電方式，提高了整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
作為一種優(yōu)選方案，太陽能發(fā)電功率與時(shí)間的函數(shù)為
其中，y1表示太陽能發(fā)電功率，t表示當(dāng)前的時(shí)間，單位為小時(shí)，k為太陽能發(fā)電最大功率，p為周期常數(shù)，使sin3p的值為1，sin6p的值為0；
潮汐發(fā)電功率與時(shí)間的函數(shù)為
其中，y2表示潮汐發(fā)電功率，s為潮汐發(fā)電最大功率，n為比例常數(shù)，m為修正數(shù)，其值的大小根據(jù)當(dāng)前時(shí)間的日期變化而變化，周期為30天；
風(fēng)力發(fā)電功率由風(fēng)葉轉(zhuǎn)速?zèng)Q定，當(dāng)風(fēng)葉轉(zhuǎn)速超過設(shè)定的閾值時(shí)，風(fēng)力發(fā)電功率即為額定發(fā)電功率，當(dāng)風(fēng)葉轉(zhuǎn)速未超過設(shè)定的閾值時(shí)，風(fēng)力發(fā)電功率為0。
作為一種優(yōu)選方案，備用發(fā)電系統(tǒng)包括水力發(fā)電、火力發(fā)電和/或儲(chǔ)能系統(tǒng)。
作為一種優(yōu)選方案，儲(chǔ)能系統(tǒng)與太陽能發(fā)電、潮汐發(fā)電和風(fēng)力發(fā)電相連接，太陽能發(fā)電、潮汐發(fā)電和風(fēng)力發(fā)電功率大于當(dāng)前所需功率時(shí)，多余的電量存儲(chǔ)至儲(chǔ)能系統(tǒng)，當(dāng)太陽能發(fā)電、潮汐發(fā)電和風(fēng)力發(fā)電功率小于當(dāng)前所需功率時(shí)，存儲(chǔ)系統(tǒng)開始輸送電能。
作為一種優(yōu)選方案，太陽能發(fā)電、潮汐發(fā)電和風(fēng)力發(fā)電的優(yōu)先級(jí)為太陽能發(fā)電≥潮汐發(fā)電＞風(fēng)力發(fā)電。
作為一種優(yōu)選方案，在步驟4中，若太陽能發(fā)電功率和潮汐發(fā)電功率大于或等于當(dāng)前需求功率，則太陽能發(fā)電和潮汐發(fā)電直接輸送當(dāng)前電網(wǎng)所需電能，風(fēng)力發(fā)電直接向存儲(chǔ)系統(tǒng)輸送電能。
作為一種優(yōu)選方案，若太陽能發(fā)電功率和潮汐發(fā)電功率與當(dāng)前需求功率的比值大于或等于1.2，則太陽能發(fā)電和潮汐發(fā)電也同時(shí)向儲(chǔ)能系統(tǒng)輸送電能。太陽能發(fā)電和潮汐發(fā)電仍有盈余時(shí)，可以向儲(chǔ)能系統(tǒng)輸送電能，保證了電能的科學(xué)合理利用。
作為一種優(yōu)選方案，若太陽能發(fā)電、潮汐發(fā)電和、風(fēng)力發(fā)電功率和儲(chǔ)能系統(tǒng)功率相加之和仍然小于當(dāng)前所需功率p實(shí)，則系統(tǒng)判斷功率缺口p缺與當(dāng)前所需功率時(shí)p實(shí)的比值，并根據(jù)比值限制用戶的實(shí)際使用需求。此設(shè)計(jì)在輸送功率不足時(shí)，盡可能滿足了各個(gè)用戶的實(shí)際使用需求。
作為一種優(yōu)選方案，系統(tǒng)將當(dāng)前所需功率對(duì)應(yīng)的用戶分級(jí)，分級(jí)包括高需求用戶和低需求用戶，當(dāng)功率缺口p缺與當(dāng)前所需功率時(shí)p實(shí)的比值小于或等于0.2時(shí)，系統(tǒng)對(duì)高需求用戶進(jìn)行限制功率輸出；當(dāng)功率缺口p缺與當(dāng)前所需功率時(shí)p實(shí)的比值大于0.2且小于或等于0.6時(shí)，系統(tǒng)對(duì)所有用戶進(jìn)行限制功率輸出，當(dāng)功率缺口p缺與當(dāng)前所需功率時(shí)p實(shí)的比值大于0.6時(shí)，系統(tǒng)停止對(duì)高需求用戶進(jìn)行功率輸出，對(duì)低需求用戶進(jìn)行限制輸出。
作為一種優(yōu)選方案，存儲(chǔ)系統(tǒng)開始輸送電能時(shí)，同時(shí)系統(tǒng)根據(jù)太陽能發(fā)電功率與時(shí)間函數(shù)和潮汐發(fā)電功率與時(shí)間函數(shù)獲取在當(dāng)前時(shí)間后設(shè)定的時(shí)間內(nèi)各函數(shù)的變化趨勢(shì)，系統(tǒng)根據(jù)天氣預(yù)報(bào)風(fēng)力變換判斷風(fēng)力發(fā)電功率的變化趨勢(shì)，若在設(shè)定的時(shí)間內(nèi)某一個(gè)函數(shù)的終止時(shí)間的值小于或等于當(dāng)前時(shí)間的值，或在設(shè)定的時(shí)間內(nèi)，風(fēng)力發(fā)電功率不恒定，則儲(chǔ)能系統(tǒng)限制輸送功率，實(shí)際的輸送功率和存儲(chǔ)系統(tǒng)存儲(chǔ)的電能大小成正比。