一种离网型风光储系统容量配置方法

技术领域

本发明属于新能源技术领域，尤其涉及一种离网型风光储系统容量配置方法。

背景技术

日益严重的能源危机已成为制约社会发展的重要因素，新能源的开发受到越来越多的关注，在众多新能源技术开发中，离网型风光储系统能够利用风能和太阳能的天然互补性，提高单独风力发电和太阳能发电的可靠性，具有广泛的应用前景。

为平衡离网型风光储系统供电可靠性与经济性之间的矛盾，在满足可靠性的前提下尽量节约投资，提高经济性，需要对离网型风光储系统的容量进行优化配置。最初对于离网型风光储系统容量进行的优化配置，只是根据设计者的经验进行简单的组合，并没有考虑详细的风机，太阳能电池，蓄电池模型，可靠性与经济性不理想，只能用于对可靠性要求不高的用户。现有技术已经对风光储系统的各部分模型的工作原理进行了详细的分析，建立了风力发电机，太阳能电池板，蓄电池的数学模型来优化离网型风光储系统容量的配置，使得离网型风光储系统的可靠性和经济性大大提高。

然而，现有技术在进行离网型风光储系统容量配置计算时，存在没有电蓄热装置模型，或电蓄热装置模型过于简单的情况，使得离网型风光储系统容量配置的计算过程失真，最终造成离网型风光储系统的容量配置存在一定误差，不能更好地适用于离网型风光储系统的规划设计与满足实际工程使用需求。

发明内容

为解决现有技术中没有电蓄热模型导致离网型风光储系统容量配置计算过程失真的问题，本发明公开了一种离网型风光储系统容量配置方法。

本发明公开了一种离网型风光储系统容量配置方法，包括以下步骤：

步骤1、输入离网型风光储系统的容量配置参数，所述容量配置参数包括发电模型参数、电储能模型参数和电蓄热模型参数；

步骤2、根据所述容量配置参数确定预设时间段内所述离网型风光储系统的总弃电量；

步骤3、修改发电模型参数和电储能模型参数，重复步骤2和步骤3，直至达到预设次数，得到多个总弃电量；

步骤4、根据所述多个总弃电量，确定所述离网型风光储系统的最佳容量配置参数。

所述步骤2具体包括：

步骤21、根据所述容量配置参数，确定预设时间段内所述离网型风光储系统的逐时源荷能量差；

步骤22、根据所述逐时源荷能量差，确定逐时弃电量；

步骤23、根据所述逐时弃电量确定所述预设时间段内的总弃电量。

所述步骤21具体包括：

根据第一公式确定预设时间段内所述离网型风光储系统的逐时源荷能量差，所述第一公式为：

ΔE＝P

式中：△E为逐时源荷能量差，P

所述步骤22具体包括：

步骤221、根据初始时刻的源荷能量差、电储能模型参数和电蓄热模型参数确定初始时刻的弃电量及下一时刻储能电池的剩余容量和电蓄热体的剩余容量；

步骤222、根据下一时刻的源荷能量差、储能电池的剩余容量、电蓄热体的剩余容量，确定下一时刻的弃电量、再下一时刻储能电池的剩余容量和电蓄热体的剩余容量，重复步骤221和步骤222直至得到预设时间段内逐时弃电量。

所述电储能模型参数包括储能PCS功率、电池转换效率、最大充电深度和初始时刻储能电池的可充入容量；

所述电蓄热模型参数包括电蓄热体额定加热功率、电热转换效率和初始时刻电蓄热体的可充入容量。

所述步骤221具体包括：

2211、若初始时刻的源荷能量差大于或等于0，则根据所述初始时刻的源荷能量差与储能PCS功率和电蓄热体额定加热功率之和确定初始时刻的弃电量及下一时刻储能电池的剩余容量和电蓄热体的剩余容量；

2222、若初始时刻的源荷能量差小于0，则初始时刻的弃电量为0，下一时刻储能电池的剩余容量为初始时刻储能电池的可充入容量，电蓄热体的剩余容量为初始时刻电蓄热体的可充入容量。

所述步骤2211具体包括：

22111、若所述初始时刻的源荷能量差小于储能PCS功率与电蓄热体额定加热功率之和，则根据初始时刻的源荷能量差、电储能模型参数和电蓄热模型参数确定初始时刻的弃电量及下一时刻储能电池的剩余容量和电蓄热体的剩余容量；

22112、若所述初始时刻的源荷能量差大于储能PCS功率与电蓄热体额定加热功率之和，则根据电储能模型参数和电蓄热模型参数确定初始时刻的弃电量及下一时刻储能电池的剩余容量和电蓄热体的剩余容量。

所述修改发电模型参数和电储能模型参数，具体包括：

修改所述发电模型的风机逐时发电量和光伏逐时发电量；

修改所述电储能模型的储能变流器功率和电池额定容量。

优选地，所述步骤4具体包括：

将所述多个总弃电量中的最小值对应的离网型风光储系统的容量配置参数确定为最佳容量配置参数。

相较于现有技术，本发明具有如下有益效果：

(1)本发明通过在现有风光储系统中加入电蓄热模型，使电能、热能产销与存储的计算过程更全面，系统的装机容量配比更精确，减少了工程整体投资，提高了系统能量转换效率；

(2)本发明以逐时源荷能量差与初始容量配比各参数的大小关系为约束条件，充分考虑了离网型风光储系统实际运行中的各种模型内的热量产销情况，使得本发明的配置计算方法更符合实际，误差更小；

(3)本发明在保证各负荷供给的情况下，以最少弃电量作为最佳装机容量配比的判断条件，减少了能源的浪费，平衡了离网型风光储系统的可靠性与经济性，对离网型风光储系统的投资建设有着更科学的参考价值。

附图说明

图1是实时源荷能量差同时小于储能PCS功率和储能电池可充入容量时的系统容量配置模型；

图2-图5是实时源荷能量差小于储能PCS功率，且大于储能电池可充入容量时的系统容量配置模型；

图6-图7是实时源荷能量差大于储能PCS功率且储能PCS功率小于储能电池可充入容量时的系统容量配置模型；

图8-图11是实时源荷能量差大于储能PCS功率且储能PCS功率大于储能电池可充入容量时的系统容量配置模型；

图12-图15是实时源荷能量差大于储能PCS功率和电蓄热体额定加热功率之和时的系统容量配置模型。

具体实施方式

以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本发明实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本发明。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本发明的描述。

本发明公开了一种离网型风光储系统容量配置方法，包括以下步骤：

步骤1、输入离网型风光储系统的容量配置参数，容量配置参数包括发电模型参数、电储能模型参数和电蓄热模型参数；

电储能模型参数包括储能PCS功率、电池转换效率η

电蓄热模型参数包括电热转换效率η

发电模型参数包括风机、光伏逐小时功率；

此外，风光储模型还包括负荷模型，负荷模型参数包括逐时电负荷、热负荷；

本发明通过在现有风光储系统中加入电蓄热模型，使电能、热能产销与存储的计算过程更全面，系统的装机容量配比更精确，减少了工程整体投资，提高了系统能量转换效率。

步骤2、根据容量配置参数确定预设时间段内离网型风光储系统的总弃电量；

步骤2具体包括：

步骤21、根据容量配置参数，确定预设时间段内离网型风光储系统的逐时源荷能量差；

步骤21具体包括：

根据第一公式确定预设时间段内离网型风光储系统的逐时源荷能量差，第一公式为：

ΔE＝P

式中：△E为逐时源荷能量差，P

步骤22具体包括：

步骤221、根据初始时刻的源荷能量差、电储能模型参数和电蓄热模型参数确定初始时刻的弃电量及下一时刻储能电池的剩余容量和电蓄热体的剩余容量；

步骤222、根据下一时刻的源荷能量差、储能电池的剩余容量、电蓄热体的剩余容量，确定下一时刻的弃电量、再下一时刻储能电池的剩余容量和电蓄热体的剩余容量，重复步骤221和步骤222直至得到预设时间段内逐时弃电量。

在步骤221和步骤222中，本实施例根据源荷能量实时匹配关系，当ΔE＞0时，表示风、光出力满足电负荷、热负荷的同时，有多余能量用来储存，其存储量由储能PCS功率、电池剩余容量、电锅炉额定加热功率及蓄热体剩余容量共同确定；当ΔE＝0时，风、光出力刚好满足电负荷、热负荷实时所需，无多余可存储能量，在建立电量平衡模型时，将其与ΔE＞0归为一类。故步骤221具体包括：

2211、若初始时刻的源荷能量差大于或等于0，则根据初始时刻的源荷能量差与储能PCS功率和电蓄热体额定加热功率之和确定初始时刻的弃电量及下一时刻储能电池的剩余容量和电蓄热体的剩余容量；

2212、若初始时刻的源荷能量差小于0，则初始时刻的弃电量为0，下一时刻储能电池的剩余容量为初始时刻储能电池的可充入容量，电蓄热体的剩余容量为初始时刻电蓄热体的可充入容量。

当实时源荷能量差小于储能PCS功率与电蓄热体额定加热功率之和，系统实时有多余能量可用来存储，且多余量小于储能PCS额定功率与电锅炉额定加热功率之和，不会由后两者的功率之和的限制直接导致弃电。能量流根据负荷、电储、热储的优先顺序。故步骤2211具体包括：

22111、若初始时刻的源荷能量差小于储能PCS功率与电蓄热体额定加热功率之和，则根据初始时刻的源荷能量差、电储能模型参数和电蓄热模型参数确定初始时刻的弃电量及下一时刻储能电池的剩余容量和电蓄热体的剩余容量；

在22111的条件下，系统实时有多余能量可用来存储，且多余量小于储能PCS额定功率与电锅炉额定加热功率之和，不会由后两者的功率之和的限制直接导致弃电。能量流根据负荷、电储、热储的优先顺序，有如下几种情况：

1)如图1所示，当ΔE≤P

2)如图2-图5所示，当ΔE≤P

3)如图6、图7所示，当ΔE＞P

4)如图8-图11所示，当ΔE＞P

式中：Eq为弃电量，

所述第一公式为：

所述第二公式为：ΔE

所述第三公式为：

图2-图11中每一幅图对应的下一时刻储能电池容量C

22112、若初始时刻的源荷能量差大于储能PCS功率与电蓄热体额定加热功率之和(即ΔE＞P

如图12-图15所示，22112具体为：当ΔE＞P

本发明以逐时源荷能量差与初始容量配比各参数的大小关系为约束条件，充分考虑了离网型风光储系统实际运行中的各种模型内的热量产销情况，使得本发明的配置计算方法更符合实际，误差更小。

修改发电模型参数和电储能模型参数，具体包括：

修改发电模型的风机逐时发电量和光伏逐时发电量；

修改电储能模型的储能变流器功率和电池额定容量。

步骤22、根据逐时源荷能量差，确定逐时弃电量；

步骤23、根据逐时弃电量确定预设时间段内的总弃电量。

步骤3、修改发电模型参数和电储能模型参数，重复步骤2和步骤3，直至达到预设次数，得到多个总弃电量；

步骤4、根据多个总弃电量，确定离网型风光储系统的最佳容量配置参数。

优选地，步骤4具体包括：

将多个总弃电量中的最小值对应的离网型风光储系统的容量配置参数确定为最佳容量配置参数。

本发明在保证各负荷供给的情况下，以最少弃电量作为最佳装机容量配比的判断条件，减少了能源的浪费，平衡了离网型风光储系统的可靠性与经济性，对离网型风光储系统的投资建设有着更科学的参考价值。

在另一个实施例中，当实时源荷能量差小于0时，电负荷、热负荷实时功率需求大于风、光出力，系统中能量不足部分分别由电化学储能系统放电、蓄热体放热进行补充，电化学储能系统及蓄热体释放能量大小的边界条件为储能PCS功率、储能电池放电深度DOD、蓄热体剩余容量C

(1)当|ΔE|≤P

|ΔE|≤P

(2)当|ΔE|＞P

|ΔE|＞P

①当|ΔE|-P

②当|ΔE|-P

相较于现有技术，本发明具有如下有益效果：

(1)本发明通过在现有风光储系统中加入电蓄热模型，使电能、热能产销与存储的计算过程更全面，系统的装机容量配比更精确，减少了工程整体投资，提高了系统能量转换效率；

(2)本发明以逐时源荷能量差与初始容量配比各参数的大小关系为约束条件，充分考虑了离网型风光储系统实际运行中的各种情况，使得本发明的配置计算方法更符合实际，误差更小；

(3)本发明在保证各负荷供给的情况下，以最少弃电量作为最佳装机容量配比的判断条件，减少了能源的浪费，平衡了离网型风光储系统的可靠性与经济性，对离网型风光储系统的投资建设有着更科学的参考价值。

以上所述，仅是本申请的几个实施例，并非对本申请做任何形式的限制，虽然本申请以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限制本申请，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本申请技术方案的范围内，利用上述揭示的技术内容做出些许的变动或修饰均等同于等效实施案例，均属于技术方案范围内。