本发明涉及一种风电场与光伏电场并网发电的容量优化配置方法，属于新能源并网技术领域。
背景技术：
随着新能源技术的快速发展，风电场与光伏电场是得到广泛应用的新能源。但是，由于风电场与光伏电场在发电过程中，受到外界和自身的影响，导致并网时，存在非线性和不可控的问题，尤其针对大容量的风电场与光伏电场，在并网时，会对电网的电能质量带来不良的影响。
在风电场与光伏电场系统设计过程中，确定容量是一个关键问题，不仅会直接影响其的工程造价，还能确保风电场与光伏电场在并网时，提供稳定的输出，因此，风电场与光伏电场优化配置成为了建设新能源发电系统的关键。
当下如何寻求风电场与光伏电场容量的最优化配置，能够使得风电场与光伏电场在并网时，保证稳定的输出，以提高电网的可靠性，并减少工程造价是当前需要解决的问题。
技术实现要素：
本发明目的是为了克服现有的风电场与光伏电场并网发电的容量优化配置存在的问题。本发明的风电场与光伏电场并网发电的容量优化配置方法，能够使得风电场与光伏电场在并网时，保证稳定的输出，并提高电网的可靠性，减少工程造价，具有良好的应用前景。
为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：
一种风电场与光伏电场并网发电的容量优化配置方法，包括以下步骤，
步骤(a)，对风电场与光伏电场装机布置容量进行优化配置
(a1)，根据风电场、光伏电场安装地点的经纬度信息，并获取安装前两年内各月的太阳辐照度均值、风速均值；
(a2)根据配电网并网的电网参数，配置风机、光伏板的参数，并确定负荷信息；
(a3)设在配电网中风电场与光伏电场的装机布置容量为wfs，wfs＝wf+ws，其中，wf为风电场的装机布置容量、ws为光伏电场的装机布置容量，通过配电网的失负荷概率lolp作为配电网的可靠性rfs的评价指标，可靠性rfs最优时，lolp最小，为了实现minlolp，需要满足以下约束条件，如公式(1)所示，
其中，函数φ(s,d,y0,w,wf,ws)为基于序列运算理论的配电网lolp求取函数，s为参与供需平衡过程的资源，该资源包括发电厂、风电场、光伏电场；d为参与供需平衡过程的负荷；y0为配电网的电网参数；w为配电网所在地区的气象数据，气象数据为安装前两年内各月的太阳辐照度均值、风速均值；wfmin与wfmax分别表示风电场装机布置容量的最小限额与最大限额，wsmin与wsmax分别表示风电场装机布置容量的最小限额与最大限额；
(a4)，根据(a3)，将本代种群最优的染色体不经过交叉、变异，直接复制进入下一代种群，为保持种群规模不变，将下一代最差的染色体删去，同时，求公式(1)最优的解决策变量wfs，使得整个配电系统的可靠性rfs最优，则lolp最小；
步骤(b)，对风电场与光伏电场储能容量进行优化配置
(b1)，对风电场的输出有功功率pw，经过低通滤波器得到有功功率目标曲线；
(b2)，通过风电场的电池单元充电状态，对低通滤波器内的平滑时间常数进行修正，同时，根据风电场的储能单元输出功率pb的正负符号，结合平滑时间常数的修正，最终得到风电场的输出功率参考值，该输出功率参考值为目标功率；
(b3)，风电场的输出功率参考值拆分为多个功率给定子输出功率pfcn，再根据监测到的所有蓄电池模块的情况，来对各蓄电池组进行功率分配，在确保输出目标功率的基础上，减小各个蓄电池组的充放电次数，延长使用寿命，完成风电场储能容量的优化配置；
(b4)，建立光伏电场内的储能单元优化目标，如公式(2)所示，
f＝min{escn,pscn}(2)
其中，escn为光伏电场内的储能单元的总容量，pscn为光伏电场内的储能单元的最大充电功率；
(b5)，以配电网的稳态安全运行为光伏电场内的储能单元优化目标的约束条件，如公式(3)所示，
其中，pi、qi分别为节点i光伏板的有功出力和无功出力，pimin、pimax、qimin、qimax分别为节点i光伏板的有功出力和无功出力的上、下限；sij为配电网并网时流过线路ij的潮流，sijmax为线路ij允许流过的最大功率；ui为节点i光伏板的电压幅值，uimin和uimax分别表示节点i光伏板电压幅值的上下限；
(b6)，根据储能单元优化目标的约束条件，根据公式(4)，计算得到光伏电场的并网日平均并网功率spv，光伏电场的并网日最大并网功率spvmax，光伏电场的并网日最大并网功率spvmin，
其中，v＝24小时，pv(t)为光伏电场的并网实时功率；
△s为计算步长，光伏电场内的储能单元的总容量escn，光伏电场内的储能单元的最大充电功率pscn，如公式(5)、(6)所示，
pscn＝spvmax-spdvmax(6)
其中，spdvmax为配电网允许的光伏电场的最大并网功率；
步骤(c)，将风电场内的风机呈正方形分布，风电场的逆变器位于正方形的中心处；将光伏电场内的光伏板呈圆形分布，且光伏电场内的逆变器位于圆形圆心处。
前述的一种风电场与光伏电场并网发电的容量优化配置方法，(a1)根据风电场、光伏电场安装地点的经纬度信息，是通过经纬度信息结合该处的气象数据，获取安装前两年内各月的太阳辐照度均值、风速均值。
前述的一种风电场与光伏电场并网发电的容量优化配置方法，(a3)，基于序列运算理论的配电网lolp求取函数，具体过程计算过程如下，
(a31)，把所有风电场内的风机和光伏电场内光伏板统一为发电资源，必将各发电资源依次排列成供需匹配有序集q；
(a32)，确定风电场与光伏电场装机布置容量的平均容量公因子δc；
(a33)，确定各发电资源的初始剩余裕度概率分布和各需求的初始剩余裕度概率分布；
(a34)，判断有序集q是否为空，若是，则此时表明供需已平衡，执行(a36)；否则，执行(a35)；
(a35)，取出当前有序集q的第一个元素，令该元素对应的发电资源与需求进行一次供需平衡修正，修正后此时的各发电资源的初始剩余裕度概率分布和各需求的初始剩余裕度概率分布，并从当前有序集q删除该元素，并重复执行(a34)；
(a37)，根据此时各需求对应的初始剩余裕度概率分布，计算得到配电网lolp，公式如下，
其中，n为需求的数量，n为第n个需求，lolpn为第n个需求的失负荷概率，prn(0)为第n个需求的初始剩余裕度概率分布。
前述的一种风电场与光伏电场并网发电的容量优化配置方法，(a4)，同时，采取轮盘赌选择、多点交叉和多点变异，得到公式(1)最优的解决策变量wfs。
前述的一种风电场与光伏电场并网发电的容量优化配置方法，(b1)，所述低通滤波器为五阶巴特沃斯有源低通滤波器。
前述的一种风电场与光伏电场并网发电的容量优化配置方法，(b3)，在确保输出目标功率的基础上，减小各个蓄电池组的充放电次数，延长使用寿命，完成风电场储能容量的优化配置，需要满足风电场的储能单元输出功率pb与风电场的输出功率参考值保持为1：4，各蓄电池组的储能时间为5小时。
本发明的有益效果是：本发明的风电场与光伏电场并网发电的容量优化配置方法，通过对风电场与光伏电场装机布置容量进行优化配置，对风电场与光伏电场储能容量进行优化配置，并将风电场内的风机呈正方形分布，风电场的逆变器位于正方形的中心处，将光伏电场内的光伏板呈圆形分布，且光伏电场内的逆变器位于圆形圆心处，能够使得风电场与光伏电场在并网时，保证稳定的输出，提高电网的可靠性，减少工程造价，具有良好的应用前景。
附图说明
图1是本发明的风电场与光伏电场并网发电的容量优化配置方法的流程图。
具体实施方式
下面将结合说明书附图，对本发明做进一步说明。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
如图1所示，一种风电场与光伏电场并网发电的容量优化配置方法，其特征在于：包括以下步骤，
步骤(a)，对风电场与光伏电场装机布置容量进行优化配置
(a1)，根据风电场、光伏电场安装地点的经纬度信息，并获取安装前两年内各月的太阳辐照度均值、风速均值，具是是通过经纬度信息结合该处的气象数据，获取安装前两年内各月的太阳辐照度均值、风速均值；
(a2)根据配电网并网的电网参数，配置风机、光伏板的参数，并确定负荷信息；
(a3)设在配电网中风电场与光伏电场的装机布置容量为wfs，wfs＝wf+ws，其中，wf为风电场的装机布置容量、ws为光伏电场的装机布置容量，通过配电网的失负荷概率lolp作为配电网的可靠性rfs的评价指标，可靠性rfs最优时，lolp最小，为了实现minlolp，需要满足以下约束条件，如公式(1)所示，
其中，函数φ(s,d,y0,w,wf,ws)为基于序列运算理论的配电网lolp求取函数，s为参与供需平衡过程的资源，该资源包括发电厂、风电场、光伏电场；d为参与供需平衡过程的负荷；y0为配电网的电网参数；w为配电网所在地区的气象数据，气象数据为安装前两年内各月的太阳辐照度均值、风速均值；wfmin与wfmax分别表示风电场装机布置容量的最小限额与最大限额，wsmin与wsmax分别表示风电场装机布置容量的最小限额与最大限额，函数φ(s,d,y0,w,wf,ws)的具体过程计算过程如下，
(a31)，把所有风电场内的风机和光伏电场内光伏板统一为发电资源，必将各发电资源依次排列成供需匹配有序集q；
(a32)，确定风电场与光伏电场装机布置容量的平均容量公因子δc；
(a33)，确定各发电资源的初始剩余裕度概率分布和各需求的初始剩余裕度概率分布；
(a34)，判断有序集q是否为空，若是，则此时表明供需已平衡，执行(a36)；否则，执行(a35)；
(a35)，取出当前有序集q的第一个元素，令该元素对应的发电资源与需求进行一次供需平衡修正，修正后此时的各发电资源的初始剩余裕度概率分布和各需求的初始剩余裕度概率分布，并从当前有序集q删除该元素，并重复执行(a34)；
(a37)，根据此时各需求对应的初始剩余裕度概率分布，计算得到配电网lolp，公式如下，
其中，n为需求的数量，n为第n个需求，lolpn为第n个需求的失负荷概率，prn(0)为第n个需求的初始剩余裕度概率分布；
(a4)，根据(a3)，将本代种群最优的染色体不经过交叉、变异，直接复制进入下一代种群，为保持种群规模不变，将下一代最差的染色体删去，采取轮盘赌选择、多点交叉和多点变异，得到公式(1)最优的解决策变量wfs，使得整个配电系统的可靠性rfs最优，则lolp最小；
步骤(b)，对风电场与光伏电场储能容量进行优化配置
(b1)，对风电场的输出有功功率pw，经过低通滤波器得到有功功率目标曲线，这里优选五阶巴特沃斯有源低通滤波器，设计方便，且滤波小更好，能够得到精确的有功功率目标曲线；
(b2)，通过风电场的电池单元充电状态，对低通滤波器内的平滑时间常数进行修正，同时，根据风电场的储能单元输出功率pb的正负符号，结合平滑时间常数的修正，最终得到风电场的输出功率参考值，该输出功率参考值为目标功率；
(b3)，风电场的输出功率参考值拆分为多个功率给定子输出功率pfcn，再根据监测到的所有蓄电池模块的情况，来对各蓄电池组进行功率分配，在确保输出目标功率的基础上，减小各个蓄电池组的充放电次数，延长使用寿命，完成风电场储能容量的优化配置，还需要满足风电场的储能单元输出功率pb与风电场的输出功率参考值保持为1：4，各蓄电池组的储能时间为5小时；
(b4)，建立光伏电场内的储能单元优化目标，如公式(2)所示，
f＝min{escn,pscn}(2)
其中，escn为光伏电场内的储能单元的总容量，pscn为光伏电场内的储能单元的最大充电功率；
(b5)，以配电网的稳态安全运行为光伏电场内的储能单元优化目标的约束条件，如公式(3)所示，
其中，pi、qi分别为节点i光伏板的有功出力和无功出力，pimin、pimax、qimin、qimax分别为节点i光伏板的有功出力和无功出力的上、下限；sij为配电网并网时流过线路ij的潮流，sijmax为线路ij允许流过的最大功率；ui为节点i光伏板的电压幅值，uimin和uimax分别表示节点i光伏板电压幅值的上下限；
(b6)，根据储能单元优化目标的约束条件，根据公式(4)，计算得到光伏电场的并网日平均并网功率spv，光伏电场的并网日最大并网功率spvmax，光伏电场的并网日最大并网功率spvmin，
其中，v＝24小时，pv(t)为光伏电场的并网实时功率；
△s为计算步长，光伏电场内的储能单元的总容量escn，光伏电场内的储能单元的最大充电功率pscn，如公式(5)、(6)所示，
pscn＝spvmax-spdvmax(6)
其中，spdvmax为配电网允许的光伏电场的最大并网功率；
步骤(c)，将风电场内的风机呈正方形分布，风电场的逆变器位于正方形的中心处；将光伏电场内的光伏板呈圆形分布，且光伏电场内的逆变器位于圆形圆心处，此种分布，使整个电缆总用量使用到最小，从而减小线损，降低造价，还能提高风电场和光伏电场的能量转换效率，并使单台逆变器的输入端与光伏组件或者风机组件的功率能够按照逆变器额定功率的1.1倍进行配置，充分提高逆变器的输出功率。
综上所述，本发明的风电场与光伏电场并网发电的容量优化配置方法，通过对风电场与光伏电场装机布置容量进行优化配置，对风电场与光伏电场储能容量进行优化配置，并将风电场内的风机呈正方形分布，风电场的逆变器位于正方形的中心处，将光伏电场内的光伏板呈圆形分布，且光伏电场内的逆变器位于圆形圆心处，能够使得风电场与光伏电场在并网时，保证稳定的输出，提高电网的可靠性，减少工程造价，具有良好的应用前景。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征及优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。