一種光伏發電參與的功率就地消納方法技術

本發明專利技術公開了一種光伏發電參與的功率就地消納方法，首先調研戶用光伏發電電源安裝容量、歷史輸出情況及并網電量，根據區域用戶歷史用電情況，確定戶用光伏發電量，并制定目標函數；其次基于歷史數據，預測日前光電電源輸出及用戶用電情況，根據預測數據及用戶生活習慣等，分析用戶側可控負荷用電特性、需求響應特性；根據目標函數及可轉移負荷用電特性，設計儲能裝置容量、輸入/輸出功率等參數；最后制定出切實可行的儲能裝置充放電時間表。本發明專利技術就地消納提高電網電能質量、經濟利益最大化、有利于清潔能源的發展。

A photovoltaic power in local consumption method

The invention discloses a photovoltaic power in the local consumption, the first survey of household solar PV power installed capacity and power grid, historical output, according to the situation of regional electricity users, determine the household photovoltaic power generation, and formulate the objective function; the second is based on historical data, the prediction before the photoelectric power output and the users of electricity, according to the forecast data and user habits, the user side analysis of controllable load characteristics, electricity demand response; according to the objective function and transfer of power load characteristics, design of storage capacity, input / output power parameters; finally, to develop a viable energy storage device for charging and discharging schedule. The local consumption improve power quality and economic benefit maximization, is conducive to the development of clean energy.

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及新能源光電并網領域，尤其涉及光伏發電參與的功率就地消納技術。
技術介紹
隨著化石能源逐漸枯竭和環境污染問題加劇,近年來許多國家加大了可再生能源發電的發展力度,尤其是太陽能發電,以期緩解能源和環境問題。太陽能具有“能量密度低、間歇性、空間分布隨時變化”等特點，因此其發電出力具有間歇性和可控性差的特征，若大量并網運行給電力系統運行的安全性和經濟性帶來很大挑戰，從而導致“棄光”現象普遍出現。國家能源局指出國內光伏發電站被“棄光限電”的比例甚至高達40％,可再生能源發電資源浪費嚴重,這對可再生能源行業的發展帶來了嚴重的負面影響。目前國內關于光伏發電利用的研究主要在光電轉換效率方面，主要技術包括將光電轉換為其他形式的能源儲存和利用可控負荷參與調節，然而這種方法容易造成供配電系統中線路雙向潮流，且成本高昂，不利于提高光電利用率和經濟利益的最大化。
技術實現思路
本專利技術所需解決的技術問題是提供一種提高就地消納光伏發電系統所產生的電能能力的方案，以減少供配電系統中線路雙向潮流，實現光電利用率和經濟利益的最大化。為了實現上述目的，本專利技術采用如下技術方案：一種光伏發電參與的功率就地消納方法，包括以下步驟：步驟一：光伏發電量預測：設立光電電源消納及電網需求的目標函數：minΣt=0T(PPV(t)-PL(t))+---(1-1)]]>(x)+=0,x<0(x)+=x,x≥0---(1-2)]]>PL(t)=Σi=1npit---(1-3)]]>所述T為研究周期內優化時段數；PPV(t)為t時段內分布式光伏輸出功率；PL(t)表示t時段內所有用電負荷總功率；(PPV(t)-PL(t))+表示當光伏輸出功率與總用電功率的差，(x)+表示(PPV(t)-PL(t))+，x＜0，表示此時電網用電量大于輸入量，此時電網電量無結余；x＞0時，表示此時電網電量有結余，需要對多余的電量進行存儲；步驟二：基于歷史數據，在MATLAB中擬合生成預測日前分布式光伏發電曲線PPV(t)和日前可轉移負荷PTL(t)用電特性；步驟三：根據步驟一得到的目標函數及步驟二得到的可轉移負荷用電特性，設計儲能裝置容量PC、輸入/輸出功率PI/PO；PC=maxΣt=0T(PPV(t)-PL(t))]]>PI/PO＝avg(PPV(t))輸入/輸出功率值取為光伏發電功率的平均值；步驟四：根據步驟三得到的儲能裝置容量PC、輸入/輸出功率PI/PO，制定出儲能裝置充放電時間表；當PPV(t)>PL(t)時，實現儲能啟動輸入；當PPV(t)≤PL(t)且在8:00～21:00時段內儲能啟動輸出，當超出這一時段是儲能不啟動。該方法分析并引用用戶用電負荷模型，目前居民負荷分為不可控負荷、可轉移負荷及可中斷負荷三大類。不可控負荷其通斷電將影響居民正常生活；可轉移負荷一般要求在固定時間內完成工作需求即可；可中斷負荷短時斷電不會影響居民的正常生活。因此，可轉移負荷與可中斷負荷統稱為可控負荷，配合儲能系統進行調節。新能源發電的隨機性、可調度性差等特點，并網時對電網沖擊較大，使電網的不可控性和調峰容量裕度增大，引起電網頻率偏差、電壓波動、饋線潮流變化。采用就地消納方案可防止這一情況發生；供配電側，大量的新能源并網使電網輸電線路過負荷，促進分布式電源消納，延緩或避免輸配電網設備改造投資，在原有電網架構基礎上實現電力供需平衡，提高配電網供電能力。用電側，通過儲能設備響應價格激勵，減少用電成本。電網與用戶實現互利共贏，利益最大化；從電能利用效率上提高太陽能利用率，減少其“棄用比例”，加快光伏發電的推廣。進一步，步驟一的目標函數中，T＝48，即負荷控制時段間隔為每30min/次，一共進行48次測試。將間隔設置為每30min/次既保證測試的精度，也保證不會給測試儀器帶來頭太大負擔，損耗儀器。進一步，所述步驟二還包括以下步驟：步驟2.1：實時監測時段t內，光電電源輸出功率PPV(t)，對PPV(t)求導，得到功率波動ΔPPV(t)；步驟2.2：判斷分布式PV輸出功率波動ΔPPV(t)是否滿足波動范圍要求，0＜ΔPPV(t)≤0.1為滿足要求，返回步驟2.1監測下一時段功率狀態；ΔPPV(t)＞0.1，執行步驟2.3；步驟2.3：通過MATLAB修正預測日前分布式光伏發電曲線PPV(t)在該點的值，使之滿足平抑PV電源波動性需求，然后進入下一時段功率監測。該方案是一個實時反饋的補充方法，其對實際運行中的用電情況進行不斷調整，使得步驟二中得到的曲線更為精確可靠，其原因在于光伏發電的輸出電量或者輸出功率受光照強度的波動而波動，其電能質量將受到影響。提供既定或實時的功率調節，能夠平抑光伏發電出力，提高電能質量，減少輸電線路雙向潮流。本專利技術的優點是：1、就地消納提高電網電能質量。新能源發電的隨機性、可調度性差等特點，并網時對電網沖擊較大，使電網的不可控性和調峰容量裕度增大，引起電網頻率偏差、電壓波動、饋線潮流變化。采用就地消納方案可防止這一情況發生。2、經濟利益最大化。供配電側，大量的新能源并網使電網輸電線路過負荷，促進分布式電源消納，延緩或避免輸配電網設備改造投資，在原有電網架構基礎上實現電力供需平衡，提高配電網供電能力。用電側，通過儲能設備響應價格激勵，減少用電成本。電網與用戶實現互利共贏，利益最大化。3、有利于清潔能源的發展。從電能利用效率上提高太陽能利用率，減少其“棄用比例”，加快光伏發電的推廣。附圖說明圖1是日前用電負荷調度方法流程圖。圖2是實時需求響應方法流程圖。圖3是典型PV輸出功率曲線。圖4是典型家用負荷功率曲線。圖5是所設計的儲能裝置充電功率曲線。圖6是光伏發電功率變化率曲線。具體實施方式下面結合附圖，對本專利技術作進一步說明。如圖1-6所示，本專利技術方法包括以下步驟：步驟一：首先調研戶用光伏發電電源安裝容量、歷史輸出情況及并網電量，根據區域用戶歷史用電情況，確定戶用光伏發電量，并設立光電電源消納及電網需求的目標函數：minΣt=0T(PPV(t)-PL(t))+---(1-1)]]>(x)+=0,x<0(x)+=x,x≥0---(1-2)]]>PL(t)=Σi=1npit---(1-3)]]>所述T為研究周期內優化時段數，T＝48，即負荷控制時段間隔為每30min/...

【技術保護點】
一種光伏發電參與的功率就地消納方法，其特征是，包括以下步驟：步驟一：光伏發電量預測：設立光電電源消納及電網需求的目標函數：minΣt=0T(PPV(t)-PL(t))+---(1-1)]]>(x)+=0,x<0(x)+=x,x≥0---(1-2)]]>PL(t)=Σi=1npit---(1-3)]]>所述T為研究周期內優化時段數；PPV(t)為t時段內分布式光伏輸出功率；PL(t)表示t時段內所有用電負荷總功率；(PPV(t)?PL(t))+表示當光伏輸出功率與總用電功率的差，(x)+表示(PPV(t)?PL(t))+，x＜0，表示此時電網用電量大于輸入量，此時電網電量無結余；x＞0時，表示此時電網電量有結余，需要對多余的電量進行存儲；步驟二：基于歷史數據，在MATLAB中擬合生成預測日前分布式光伏發電曲線PPV(t)和日前可轉移負荷PTL(t)用電特性；步驟三：根據步驟一得到的目標函數及步驟二得到的可轉移負荷用電特性，設計儲能裝置容量PC、輸入/輸出功率PI/PO；PC=maxΣt=0T(PPV(t)-PL(t))]]>PI/PO＝avg(PPV(t))輸入/輸出功率值取為光伏發電功率的平均值；步驟四：根據步驟三得到的儲能裝置容量PC、輸入/輸出功率PI/PO，制定出儲能裝置充放電時間表；當PPV(t)>PL(t)時，實現儲能啟動輸入；當PPV(t)≤PL(t)且在8:00～21:00時段內儲能啟動輸出，當超出這一時段是儲能不啟動。...

【技術特征摘要】
1.一種光伏發電參與的功率就地消納方法，其特征是，包括以下步驟：
步驟一：光伏發電量預測：設立光電電源消納及電網需求的目標函數：
minΣt=0T(PPV(t)-PL(t))+---(1-1)]]>(x)+=0,x<0(x)+=x,x≥0---(1-2)]]>PL(t)=Σi=1npit---(1-3)]]>所述T為研究周期內優化時段數；PPV(t)為t時段內分布式光伏輸出功率；PL(t)
表示t時段內所有用電負荷總功率；(PPV(t)-PL(t))+表示當光伏輸出功率與總用
電功率的差，(x)+表示(PPV(t)-PL(t))+，x＜0，表示此時電網用電量大于輸入量，
此時電網電量無結余；x＞0時，表示此時電網電量有結余，需要對多余的電量
進行存儲；
步驟二：基于歷史數據，在MATLAB中擬合生成預測日前分布式光伏發電曲
線PPV(t)和日前可轉移負荷PTL(t)用電特性；
步驟三：根據步驟一得到的目標函數及步驟二得到的可轉移負荷用電特性，
設計儲能裝置容量PC、輸入/輸出功率PI/PO；
PC=maxΣt=0T(PPV(t)-PL(t))]]>PI/PO＝avg(PPV(t...

【專利技術屬性】
技術研發人員：湯奕，伏祥運，劉明，王華雷，杜先波，王琦，譚敏剛，居佳琪，
申請(專利權)人：東南大學，
類型：發明
國別省市：江蘇;32