CN108448652A - 一种新能源与电网配合供电方法及其校验装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种新能源与电网配合供电方法及其校验装置，包括以下步骤：1）检测新能源的运行环境，将运行环境参数发送到控制单元；2）所述控制单元计算当前运行环境下新能源可输出的有功功率最大值，并接收负荷中心的需求功率，求取所述可输出的有功功率最大值与需求功率的第一差值；如果第一差值大于零，则直接使用新能源供电；如果第一差值小于零，则调用储能器件，求取第一差值与储能器件功率值的第二差值，如果第二差值小于零，则使用新能源与储能器件配合供电，如果第二差值大于零，则调用电网供电；3）跟踪输出功率，对输出功率进行校验，反馈输出功率是否满足负荷中心需求功率。本发明能够配合供电，满足负荷需求，安全稳定运行。
Description
技术领域
本申请属于新能源供电技术领域，特别涉及一种新能源与电网配合供电方法及其校验装置。
背景技术
近年来，随着新能源发电的成本的不断降低及光伏并网技术、风电并网技术的成熟，大规模光伏发电以及风光互补配合储能元件越来越受到国际社会的青睐。大规模光伏电站、风电场跟随着不同地理环境正在广泛应用，如利用单个光伏电池板和单个风力发电机与电网配合给路灯供电，既充分利用了自然界的清洁能源，又能稳定有效的给路灯供电，其是小型风光互补***，然而，对于集中利用太阳能或风能，将光伏电能或风能进行远距离输送到负荷中心，风光***对电网电压稳定性产生不利影响。有些光伏***仅采用定功率控制，解决光伏接入引起的电网电压越限问题， 但只能实现单向降出力运行，无法对***稳定性进行有效验证。有些通过储能装置，抑制光伏***有功出力的波动对电网电压稳定性的影响，但需要额外的储能装置及复杂的控制技术。
对于大型利用新能源***，如何高效将新能源与电网配合，以使满足负荷需求，及时根据负荷需求调整新能源供电的稳定性，这是现阶段新能源供电的难题。
发明内容
为解决上述技术问题：一种新能源与电网配合供电方法，包括以下步骤：
1）检测新能源的运行环境，将运行环境参数发送到控制单元；
2）所述控制单元计算当前运行环境下新能源可输出的有功功率最大值，并接收负荷中心的需求功率，求取所述可输出的有功功率最大值与需求功率的第一差值；如果第一差值大于零，则直接使用新能源供电；如果第一差值小于零，则调用储能器件，求取第一差值与储能器件功率值的第二差值，如果第二差值小于零，则使用新能源与储能器件配合供电，如果第二差值大于零，则调用电网供电；
3）跟踪输出功率，对输出功率进行校验，反馈输出功率是否满足负荷中心需求功率。
所述的新能源与电网配合供电方法，所述新能源包括光伏发电单元和风力发电单元，所述运行环境参数包括风力大小、光照强度、光伏发电单元机械转矩、风力发电单元机械转矩、控制单元检测响应时间。
所述的新能源与电网配合供电方法，所述光伏发电单元输出功率值为：
其中，n为并联光伏发电单元个数，为第i个光伏发电单元有功输出对并网点电压幅值的灵敏度，为光伏发电单元的效率因子，其与最大功率跟踪的检测时间和控制光伏发电跟踪太阳的转动结构的反应时间相关，r1、r2、ri、···rn为不同光伏发电单元的有功灵敏度；Pn为第n个光伏发电单元输出额定功率；
所述风力发电单元输出功率值为：
其中，m为并联风力发电单元个数，为第i个风力发电单元有功输出对并网点电压幅值的灵敏度，为风力发电单元的效率因子，其与检测最大风力接触面积和控制风力发电单元跟踪最大风力接触面积的转动结构的反应时间相关，为风力发电单元无功补偿单元的补充速率因子， r1、r2、ri、···rn为不同风力发电单元的有功灵敏度，为第m个风力发电单元输出额定功率。
所述的新能源与电网配合供电方法，所述控制单元计算当前运行环境下新能源可输出的有功功率最大值计算方式具体包括：Psmax= Ppvmax+Pgmax
。
所述的新能源与电网配合供电方法，所述储能器件包括超级电容和蓄电池，所述超级电容输出最大功率为Pcmax，所述蓄电池输出的最大功率为Pbmax ，Pcmax=Uc*Ic*tc,
Pbmax= Ub*Ib*tb，
Uc、Ic分别为超级电容可输出的电压、电流值，tc为超级电容的放电时间，Ub、Ib分别为蓄电池可输出的电压、电流值，tb为蓄电池的放电时间，tc<tb。
所述的新能源与电网配合供电方法，所述如果第一差值大于零，则直接使用新能源供电；如果第一差值小于零，则调用储能器件，求取第一差值与储能器件功率值的第二差值，如果第二差值小于零，则使用新能源与储能器件配合供电，如果第二差值大于零，则调用电网供电具体包括：负荷中心需求功率为P*
如果第一差值大于零，则直接使用新能源供电，即当P*< Psmax时，此时，由新能源供电；
如果第一差值小于零，则调用储能器件当P*> Psmax时，(P*- Psmax)< Pcmax时，由全部由新能源、超级电容供电；
(P*- Psmax)> Pcmax时,当需求供电时间t>tb时，按照新能源输出的最大值给负荷中心提供功率；
当需求供电时间tc<t<tb时,先由新能源、超级电容供电tc时间，然后由新能源、蓄电池供电tb-tc时间；
当需求供电时间t<tc时,计算新能源、超级电容供电t时间的功率值Pt= Ppvmax+t*Pcmax/tc,则蓄电池需要输出的功率值的电流值,
比较Ibt与Ib的大小，
如果Ibt<Ib或者Ibt=Ib，则控制蓄电池按照Ibt电流值输出电流；
如果Ibt>Ib,则输出警示信息，同时控制蓄电池按照Ib电流值输出，从电网调用(Ibt-Ib)Ub功率值。
一种如上述任意一项所述的新能源与电网配合供电方法的校验装置，输出功率测量单元，差值计算模块，计时单元，控制单元，功率跟踪模块；所述输出功率测量单元用于测量新能源与电网、储能器件的输出功率值，所述差值计算模块用于计算所述输出功率值与负荷中心需求功率值的差值，所述计时单元用于计算输出功率的具体时间，并计算与用户需求功率的剩余时间，所述控制单元用于根据用于需求功率值以及用户需求功率的剩余时间，控制功率跟踪模块进行输出功率跟踪。
所述的校验装置，所述控制模块依据剩余时间以及剩余功率计算输出到负荷中心的电流值，比较所述电流值与第一电流阈值的大小，如果大于第一电流阈值，则提高输出功率的电压值，比较所述电压值与第一电压阈值的大小，如果大于所述第一电压阈值，则反馈无法再预定时间内完成功率；如果小于或等于所述第一电压阈值，大于第二电压阈值，则进行功率输出预警，加大功率输出跟踪强度，调高功率跟踪一个等级，如果小于第二电压阈值，则保持当前供电功率；如果小于第一电流阈值，大于第二电流阈值，则调高功率跟踪一个等级，如果小于第二电流阈值，则保持当前功率输出。
所述的校验装置，所述新能源包括光伏发电单元和风力发电单元。
所述的校验装置，所述预警通过显示装置提示用户，并记录调高跟踪等级的发生时间。
本申请能够根据新能源负载的需求灵活控制有功的输出，尤其是针对新能源功能不足时，配合电能存储器件以及电网进行快速功率输出，极大限度的维持了新能源供电的时间以及供电的效率值，根据新能源与电能存储器件、电网的配合，满足负载的供电时间要求；同时，考虑安全因素，防止电能存储器件超负荷运行，在安全范围内控制电能存储器件的功率供应。针对功率进行跟踪，及时预警，确保满足供电需求的同时，***处于稳定运行阶段，较好的对新能源与电网进行配合供电时进行供电功率的校验。
附图说明
图1为本申请新能源与电网配合供电方法示意图。
图2为本申请新能源与电网配合供电校验装置示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本申请作进一步详细描述，有必要在此指出的是，以下具体实施方式只用于对本申请进行进一步的说明，不能理解为对本申请保护范围的限制，该领域的技术人员可以根据上述申请内容对本申请作出一些非本质的改进和调整。
如图1所示，为本申请新能源与电网配合供电方法示意图。包括以下步骤：
1）检测新能源的运行环境，将运行环境参数发送到控制单元；
2）所述控制单元计算当前运行环境下新能源可输出的有功功率最大值，并接收负荷中心的需求功率，求取所述可输出的有功功率最大值与需求功率的第一差值；如果第一差值大于零，则直接使用新能源供电；如果第一差值小于零，则调用储能器件，求取第一差值与储能器件功率值的第二差值，如果第二差值小于零，则使用新能源与储能器件配合供电，如果第二差值大于零，则调用电网供电；
3）跟踪输出功率，对输出功率进行校验，反馈输出功率是否满足负荷中心需求功率。
所述的新能源与电网配合供电方法，所述新能源包括光伏发电单元和风力发电单元，所述运行环境参数包括风力大小、光照强度、光伏发电单元机械转矩、风力发电单元机械转矩、控制单元检测响应时间。
所述的新能源与电网配合供电方法，所述光伏发电单元输出功率值为：
其中，n为并联光伏发电单元个数，为第i个光伏发电单元有功输出对并网点电压幅值的灵敏度，为光伏发电单元的效率因子，其与最大功率跟踪的检测时间和控制光伏发电跟踪太阳的转动结构的反应时间相关，r1、r2、ri、···rn为不同光伏发电单元的有功灵敏度；Pn为第n个光伏发电单元输出额定功率；
所述风力发电单元输出功率值为：
其中，m为并联风力发电单元个数，为第i个风力发电单元有功输出对并网点电压幅值的灵敏度，为风力发电单元的效率因子，其与检测最大风力接触面积和控制风力发电单元跟踪最大风力接触面积的转动结构的反应时间相关，为风力发电单元无功补偿单元的补充速率因子， r1、r2、ri、···rn为不同风力发电单元的有功灵敏度，为第m个风力发电单元输出额定功率。
所述的新能源与电网配合供电方法，所述控制单元计算当前运行环境下新能源可输出的有功功率最大值计算方式具体包括：Psmax= Ppvmax+Pgmax
。
所述的新能源与电网配合供电方法，所述储能器件包括超级电容和蓄电池，所述超级电容输出最大功率为Pcmax，所述蓄电池输出的最大功率为Pbmax ，Pcmax=Uc*Ic*tc,
Pbmax= Ub*Ib*tb，
Uc、Ic分别为超级电容可输出的电压、电流值，tc为超级电容的放电时间，Ub、Ib分别为蓄电池可输出的电压、电流值，tb为蓄电池的放电时间，tc<tb。
所述的新能源与电网配合供电方法，所述如果第一差值大于零，则直接使用新能源供电；如果第一差值小于零，则调用储能器件，求取第一差值与储能器件功率值的第二差值，如果第二差值小于零，则使用新能源与储能器件配合供电，如果第二差值大于零，则调用电网供电具体包括：负荷中心需求功率为P*
如果第一差值大于零，则直接使用新能源供电，即当P*< Psmax时，此时，由新能源供电；
如果第一差值小于零，则调用储能器件当P*> Psmax时，(P*- Psmax)< Pcmax时，由全部由新能源、超级电容供电；
(P*- Psmax)> Pcmax时,当需求供电时间t>tb时，按照新能源输出的最大值给负荷中心提供功率；
当需求供电时间tc<t<tb时,先由新能源、超级电容供电tc时间，然后由新能源、蓄电池供电tb-tc时间；
当需求供电时间t<tc时,计算新能源、超级电容供电t时间的功率值Pt= Ppvmax+t*Pcmax/tc,则蓄电池需要输出的功率值的电流值,
比较Ibt与Ib的大小，
如果Ibt<Ib或者Ibt=Ib，则控制蓄电池按照Ibt电流值输出电流；
如果Ibt>Ib,则输出警示信息，同时控制蓄电池按照Ib电流值输出，从电网调用(Ibt-Ib)Ub功率值。
控制模块将该(Ibt-Ib)Ub通过转换为数字代码，发送到负载需求终端，由用户选择是否保留这部分功率，如果用户选择仍然保留该部分功率，则发送验证，提供用户是否可以延长供电时间，计算延长的具体时间，，其中，将延长具体时间t1发送给用户，如果用户确定延长，则执行延长操作，如果用户选择不延长，则(Ibt-Ib)Ub的功率通过电网紧急调用，或者，通过启动光伏电站的备用电源紧急调用，完成后，迅速对备用电源进行能量补充，或者回馈电网该部分功率。
如图2所示，为本申请新能源与电网配合供电校验装置示意图。包括输出功率测量单元，差值计算模块，计时单元，控制单元，功率跟踪模块；所述输出功率测量单元用于测量新能源与电网、储能器件的输出功率值，所述差值计算模块用于计算所述输出功率值与负荷中心需求功率值的差值，所述计时单元用于计算输出功率的具体时间，并计算与用户需求功率的剩余时间，所述控制单元用于根据用于需求功率值以及用户需求功率的剩余时间，控制功率跟踪模块进行输出功率跟踪。
所述的校验装置，所述控制模块依据剩余时间以及剩余功率计算输出到负荷中心的电流值，比较所述电流值与第一电流阈值的大小，如果大于第一电流阈值，则提高输出功率的电压值，比较所述电压值与第一电压阈值的大小，如果大于所述第一电压阈值，则反馈无法再预定时间内完成功率；如果小于或等于所述第一电压阈值，大于第二电压阈值，则进行功率输出预警，加大功率输出跟踪强度，调高功率跟踪一个等级，如果小于第二电压阈值，则保持当前供电功率；如果小于第一电流阈值，大于第二电流阈值，则调高功率跟踪一个等级，如果小于第二电流阈值，则保持当前功率输出。
所述的校验装置，所述新能源包括光伏发电单元和风力发电单元。
所述的校验装置，所述预警通过显示装置提示用户，并记录调高跟踪等级的发生时间。
本申请能够根据新能源负载的需求灵活控制有功的输出，尤其是针对新能源功能不足时，配合电能存储器件以及电网进行快速功率输出，极大限度的维持了新能源供电的时间以及供电的效率值，根据新能源与电能存储器件、电网的配合，满足负载的供电时间要求；同时，考虑安全因素，防止电能存储器件超负荷运行，在安全范围内控制电能存储器件的功率供应。针对功率进行跟踪，及时预警，确保满足供电需求的同时，***处于稳定运行阶段，较好的对新能源与电网进行配合供电时进行供电功率的校验。
Claims (10)
1.一种新能源与电网配合供电方法，其特征在于：包括以下步骤：
1）检测新能源的运行环境，将运行环境参数发送到控制单元；
2）所述控制单元计算当前运行环境下新能源可输出的有功功率最大值，并接收负荷中心的需求功率，求取所述可输出的有功功率最大值与需求功率的第一差值；如果第一差值大于零，则直接使用新能源供电；如果第一差值小于零，则调用储能器件，求取第一差值与储能器件功率值的第二差值，如果第二差值小于零，则使用新能源与储能器件配合供电，如果第二差值大于零，则调用电网供电；
3）跟踪输出功率，对输出功率进行校验，反馈输出功率是否满足负荷中心需求功率。
2.如权利要求1所述的新能源与电网配合供电方法，其特征在于：所述新能源包括光伏发电单元和风力发电单元，所述运行环境参数包括风力大小、光照强度、光伏发电单元机械转矩、风力发电单元机械转矩、控制单元检测响应时间。
3.如权利要求2所述的新能源与电网配合供电方法，其特征在于：所述光伏发电单元输出功率值为：
其中，n为并联光伏发电单元个数，为第i个光伏发电单元有功输出对并网点电压幅值的灵敏度，为光伏发电单元的效率因子，其与最大功率跟踪的检测时间和控制光伏发电跟踪太阳的转动结构的反应时间相关，r1、r2、ri、···rn为不同光伏发电单元的有功灵敏度；Pn为第n个光伏发电单元输出额定功率；
所述风力发电单元输出功率值为：
其中，m为并联风力发电单元个数，为第i个风力发电单元有功输出对并网点电压幅值的灵敏度，为风力发电单元的效率因子，其与检测最大风力接触面积和控制风力发电单元跟踪最大风力接触面积的转动结构的反应时间相关，为风力发电单元无功补偿单元的补充速率因子， r1、r2、ri、···rn为不同风力发电单元的有功灵敏度，为第m个风力发电单元输出额定功率。
4.如权利要求3所述的新能源与电网配合供电方法，其特征在于：所述控制单元计算当前运行环境下新能源可输出的有功功率最大值计算方式具体包括：Psmax= Ppvmax+Pgmax
。
5.如权利要求4所述的新能源与电网配合供电方法，其特征在于：所述储能器件包括超级电容和蓄电池，所述超级电容输出最大功率为Pcmax，所述蓄电池输出的最大功率为Pbmax ，Pcmax=Uc*Ic*tc,
Pbmax= Ub*Ib*tb，
Uc、Ic分别为超级电容可输出的电压、电流值，tc为超级电容的放电时间，Ub、Ib分别为蓄电池可输出的电压、电流值，tb为蓄电池的放电时间，tc<tb。
6.如权利要求5所述的新能源与电网配合供电方法，其特征在于：所述如果第一差值大于零，则直接使用新能源供电；如果第一差值小于零，则调用储能器件，求取第一差值与储能器件功率值的第二差值，如果第二差值小于零，则使用新能源与储能器件配合供电，如果第二差值大于零，则调用电网供电具体包括：负荷中心需求功率为P*
如果第一差值大于零，则直接使用新能源供电，即当P*< Psmax时，此时，由新能源供电；
如果第一差值小于零，则调用储能器件当P*> Psmax时，(P*- Psmax)< Pcmax时，由全部由新能源、超级电容供电；
(P*- Psmax)> Pcmax时,当需求供电时间t>tb时，按照新能源输出的最大值给负荷中心提供功率；
当需求供电时间tc<t<tb时,先由新能源、超级电容供电tc时间，然后由新能源、蓄电池供电tb-tc时间；
当需求供电时间t<tc时,计算新能源、超级电容供电t时间的功率值Pt= Ppvmax+t*Pcmax/tc,则蓄电池需要输出的功率值的电流值,
比较Ibt与Ib的大小，
如果Ibt<Ib或者Ibt=Ib，则控制蓄电池按照Ibt电流值输出电流；
如果Ibt>Ib,则输出警示信息，同时控制蓄电池按照Ib电流值输出，从电网调用(Ibt-Ib)Ub功率值。
7.一种如权利要求1-6任意一项所述的新能源与电网配合供电方法的校验装置，其特征在于：包括输出功率测量单元，差值计算模块，计时单元，控制单元，功率跟踪模块；所述输出功率测量单元用于测量新能源与电网、储能器件的输出功率值，所述差值计算模块用于计算所述输出功率值与负荷中心需求功率值的差值，所述计时单元用于计算输出功率的具体时间，并计算与用户需求功率的剩余时间，所述控制单元用于根据用于需求功率值以及用户需求功率的剩余时间，控制功率跟踪模块进行输出功率跟踪。
8.如权利要求7所述的校验装置，其特征在于，所述控制模块依据剩余时间以及剩余功率计算输出到负荷中心的电流值，比较所述电流值与第一电流阈值的大小，如果大于第一电流阈值，则提高输出功率的电压值，比较所述电压值与第一电压阈值的大小，如果大于所述第一电压阈值，则反馈无法再预定时间内完成功率；如果小于或等于所述第一电压阈值，大于第二电压阈值，则进行功率输出预警，加大功率输出跟踪强度，调高功率跟踪一个等级，如果小于第二电压阈值，则保持当前供电功率；如果小于第一电流阈值，大于第二电流阈值，则调高功率跟踪一个等级，如果小于第二电流阈值，则保持当前功率输出。
9.如权利要求8所述的校验装置，其特征在于，所述新能源包括包括光伏发电单元和风力发电单元。
10.如权利要求9所述的校验装置，其特征在于，所述预警通过显示装置提示用户，并记录调高跟踪等级的发生时间。
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