大型光伏电站的电压电能情况预估方法

文档序号:8362033阅读:445来源:国知局
大型光伏电站的电压电能情况预估方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及电力系统技术领域,电力发电站初期建设和运行期的评估,具体地,涉 及一种大型光伏电站的电压电能情况预估方法。
【背景技术】
[0002] 目前,随着人类的发展,能源问题成为影响人类生存质量的重要问题。解决能源 问题的一个主要方法是大力发展清洁能源、优化能源结构。相比于火力、水利发电,以风 能和太阳能发电为代表的新能源有着独特的优势,比如清洁无污染、可再生、受地域影响小 等等。在此背景下,国家开始重视并大力扶持光伏产业,光伏产业得到很快的发展。预计 "十三五"期间,将大幅提高可再生能源比重,到2020年,风电和光伏发电装机分别达2亿和 1亿千瓦以上。前者是"十二五"目标的一倍,后者是"十二五"目标的五倍。在未来几十年 里光伏发电有着广阔的前景。
[0003] 光伏电站一般宽阔边远地域、戈壁滩原,分布面积广,且数量多,局部环境存在差 异,且受光照温度等外部环境影响较大,容易引起输出电压的较大波动,影响输出电压的质 量和输出电能总容量。而且,太阳能光伏发电系统是由一系列太阳能组件电池串并联而成 的,在运行过程中,由于阴影、碎片、污垢、鸟粪、电池板老化、电池板尺寸不统一、云雾遮盖 或其他因素,太阳能组件效率会有不同程度的下降,而单个组件效率下降或损坏会带来系 统整体的效率大幅下降。
[0004] 随着光伏电站越建越多,光伏电站的选址工作也越来越收到重视,业主看到一块 差不多的地方后,一般会找专业的技术人员帮忙评估选址是否适合做光伏电站。现行的对 光伏电站的选址并没有一个合适的标准,技术人员操作起来也比较随意。一般选址人员考 虑的因素主要包括地形地貌、大致面积、政策情况等等,很少从电力角度上去进行评估的。
[0005] 而且,太阳能光伏发电系统是由一系列太阳能组件电池串并联而成的,在运行过 程中,由于占地面面积大,局部环境存在差异,且受光照温度等外部环境影响较大,容易引 起输出电压的较大波动,影响输出电压的质量和输出电能总容量。此外,光伏电站的结构和 设备的选型也影响着输出电能的质量。比如不同逆变器的MPPT算法对太阳能发电的最大 功率点跟踪的速度和精度有很大差异,不合适的算法甚至可以直接引起电压闪变的出现。 又比如快速变化的天气环境或者复杂的云系情况会导致每块电池板的出力程度差异大,影 响电站的整体出力,引起电压波动。
[0006] 电压闪变是电压质量的一个非常重要的指标。电压波动造成灯光照度不稳定(灯 光闪烁)的人眼视感反应称为闪变,换言之,闪变反映了电压波动引起的灯光闪烁对人视 感产生的影响。电压闪变的危害表现在:①照明灯光闪烁,引起人的视觉不适和疲劳,影 响工效;②电视机画面亮度变化,垂直和水平幅度摇动;③电动机转速不均匀,影响产品质 量;④使电子仪器、电子计算机、自动控制设备等工作不正常;⑤影响对电压波动较敏感的 工艺或试验结果。中国国家标准GB12326 - 90《电能质量电压允许波动和闪变》规定在公 共供电点的电压波动允许值。
[0007] 由于缺乏一个从电力角度出发的严格评估方法,现行的光伏电站在建设前期及, 更注重对整体地形地貌的评估,最多对电站的发电规模加以估算,很少会对电能和电压质 量进行评估。以至于很多光伏电站在并网前才发现某些问题,达不到并网要求,这时候再去 寻找问题,更换设备或者改造电站,大大延缓了工期,增大了成本。

【发明内容】

[0008] 本发明的目的在于,针对上述问题,提出一种大型光伏电站的电压电能情况预估 方法,以实现充分利用太阳能资源,降低成本,获得更大的经济效益和社会效益的优点。
[0009] 为实现上述目的,本发明采用的技术方案是:
[0010] 一种大型光伏电站的电压电能情况预估方法,包括以下步骤:
[0011] 步骤1、利用采集的光伏电站周围的环境数据经过二元插值方法对采集的环境数 据处理,得到光伏电站内部各个地点的环境模型;
[0012] 步骤2、建立光伏电池模型,并结合上述步骤1建立的环境模型,确定每块电池板 上的环境数据与建立的光伏电池模型相结合,确定光伏电池发电的情况与环境的定量关 系,从而建立光伏陈列模型;
[0013] 步骤3、对连接到光伏电池的逆变器进行建模,即逆变器模型;
[0014] 步骤4、对逆变器连接的电网侧进行建模,即电网侧模型;
[0015] 步骤5、将上述步骤2建立的光伏陈列模型、步骤3建立的逆变器模型和步骤4建 立的电网侧模型进行整合从而建立光伏电站的电压电能情况预估模型,即将光伏陈列模型 的输出数据作为逆变器模型的输入数据,将逆变器模型的输出数据作为电网侧模型的输入 数据;
[0016] 步骤6、对上述步骤5中的光伏电站的电压电能情况预估模型的电压和电流进行 检测,从而计算出光伏电站的电能输出情况以及电压质量。
[0017] 优选的,上述步骤1中二元插值方法具体为:
[0018] 设实值函数:f(x,y),其函数值为环境实测的温度或光照度值;
[0019] 定义在矩形区域:D = {a < X < b,c < y < d}此为光伏阵列区域;
[0020] 插值节点集:即光伏环境测点所在坐标位置,
[0021] Z = {(xi, yj) |a < x0 < xl < . . . < xn < . . . < b, c < yO < yl < . . . < ym < …< d},
[0022] 取在Z上线性无关的函数组:
【主权项】
1. 一种大型光伏电站的电压电能情况预估方法,其特征在于,包括以下步骤: 步骤1、利用采集的光伏电站周围的环境数据经过二元插值方法对采集的环境数据处 理,得到光伏电站内部各个地点的环境模型; 步骤2、建立光伏电池模型,并结合上述步骤1建立的环境模型,确定每块电池板上的 环境数据与建立的光伏电池模型相结合,确定光伏电池发电的情况与环境的定量关系,从 而建立光伏陈列模型; 步骤3、对连接到光伏电池的逆变器进行建模,即逆变器模型; 步骤4、对逆变器连接的电网侧进行建模,即电网侧模型; 步骤5、将上述步骤2建立的光伏陈列模型、步骤3建立的逆变器模型和步骤4建立 的电网侧模型进行整合从而建立光伏电站的电压电能情况预估模型,即将光伏陈列模型的 输出数据作为逆变器模型的输入数据,将逆变器模型的输出数据作为电网侧模型的输入数 据; 步骤6、对上述步骤5中的光伏电站的电压电能情况预估模型的电压和电流进行检测, 从而计算出光伏电站的电能输出情况以及电压质量。
2. 根据权利要求1所述的大型光伏电站的电压电能情况预估方法,其特征在于,上述 步骤1中二元插值方法具体为: 设实值函数:f(x,y),其函数值为环境实测的温度或光照度值;定义在矩形区域:D = {a < X < b,c < y < d},此为光伏阵列区域; 插值节点集:即光伏环境测点所在坐标位置, Z = {(xi, yi) |a < xO < xl < . . . < xn < . . . < b, c < yO < yl < . . . < ym < ..·< d},取在Z上线性无关的函数组:
使其满足插值条件Pnm(Xpyj) = f(Xi,yj)其中i = 0, 1···η ;j = 0, 1…m.满足插值条 件的二元插值函数是唯一存在的; 当f Ui, yP随时间动态变化时,其二元插值多项式也随时间动态变化,即

3.根据权利要求1或2所述的大型光伏电站的电压电能情况预估方法,其特征在于,所 述光伏电池模型具体为: 任意太阳辐射强度R和环境温度Ta的条件下,太阳电池板的温度为:
其中系数a、b与电池板的性质有关为常数, 设在参考条件下,Isc为短路电流,Voc为开路电压,Im,Vm分别为最大功率点的电流和 电压,则当光伏阵列的电压为V,其对应的电流为I
若考虑到辐射强度变化和温度的影响
其中,Rref与Tref分别表示太阳辐射和光伏电池温度参考值,Rs为光伏模块的串联电 阻,α为电流变化温度系数,β为电压变化温度系数,R光伏模块的串联电阻。
【专利摘要】本发明公开了一种大型光伏电站的电压电能情况预估方法,包括,利用采集的光伏电站周围的环境数据经过二元插值方法对采集的环境数据处理,得到光伏电站内部各个地点的环境模型;建立光伏陈列模型;建立逆变器模型;建立电网侧模型;将建立的光伏陈列模型、逆变器模型和电网侧模型进行整合从而建立光伏电站的电压电能情况预估模型,即将光伏陈列模型的输出数据作为逆变器模型的输入数据,将逆变器模型的输出数据作为电网侧模型的输入数据;对的光伏电站的电压电能情况预估模型的电压和电流进行检测,从而计算出光伏电站的电能输出情况以及电压质量。实现充分利用太阳能资源,降低成本,获得更大的经济效益和社会效益的优点。
【IPC分类】G06Q50-06
【公开号】CN104680424
【申请号】CN201510050089
【发明人】马明, 汪宁渤, 何世恩, 马彦宏, 韩旭杉, 韩自奋, 贾怀森, 张鹏, 刘光途, 赵龙, 周强, 王定美, 张健美, 吕清泉, 王明松, 陈钊, 张艳丽, 丁坤, 李津, 周识远, 路亮, 黄蓉, 张金平, 摆念宗
【申请人】国家电网公司, 国网甘肃省电力公司, 甘肃省电力公司风电技术中心
【公开日】2015年6月3日
【申请日】2015年1月30日
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