一种风-光-抽蓄-海水淡化复合系统能量管理方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及可再生能源综合利用系统能量管理领域，特别是涉及一种风-光-抽 蓄-海水淡化复合系统能量管理方法。
【背景技术】
[0002] 环境污染和能源紧缺是人类生存亟待解决的两大难题。在全球变暖的碳减排压力 和化石能源不可持续的危机之下，世界各国以风能、太阳能为代表的可再生能源开发利用 步伐日益加快。随着可再生新能源发电占比的不断提高，稳定发电出力波动、增强可调节 性、改善电网消纳能力等面临巨大挑战。
[0003] 可再生能源发电系统的核心问题是解决发电出力与负荷的平衡问题。储能技术是 消除可再生能源大规模开发利用瓶颈的关键技术，可弥补风电、光伏发光电的不可预测性， 提尚能源利用效率，改善电网电能质量。
[0004] 抽水蓄能是目前唯一商业最成熟的大规模储能技术，能够很好的起到削峰填谷的 作用。由于太阳能和风能在时间分布上具有很强的互补性，风光天然的互补性可以有效的 减小峰谷差，从而可以降低对抽水蓄能的要求，使抽水蓄能机组的规模大大降低，降低投 资，以更好的适应市场的要求。
[0005] 海岛的核心需求是用能、用水。可再生能源系统与海水淡化结合，可以有效解决海 岛的用能、用水问题。同时，海水淡化对可再生能源系统出力具有很好的适应性，能够在系 统的能量平衡方面承担重要的角色。
[0006] 基于上述分析，提出了一种针对风-光-抽蓄-海水淡化复合系统的能量管理方法， 可以有效克服风力发电、光伏发电的随机性、波动性问题，可为解决海岛及偏远地区的用 能、用水问题提供一种有效途径。
【发明内容】
[0007] 本发明所要解决的技术问题是针对【背景技术】中所涉及到的缺陷，提供一种风_光_ 抽蓄-海水淡化复合系统能量管理方法。
[0008] 本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：
[0009] -种风-光-抽蓄-海水淡化复合系统能量管理方法，风-光-抽蓄-海水淡化复合系 统包含风力发电部分、光伏发电部分、抽水蓄能电站和海水淡化系统，其中，抽水蓄能电站 的抽水蓄能机组包含用于发电的水轮机机组和用于抽水的水栗机组；
[0010] 所述管理方法包含以下具体步骤：
[0011] 步骤1)，以小时平均风速为单位采集风速数据，以小时平均光照强度为单位采集 光照资源数据；
[0012] 步骤2)，根据风速数据、光照强度数据、风机数量Nw、光伏组件数量NPV计算出风力 发电部分、光伏发电部分出力；
[0013] 步骤3)，确定风-光-抽蓄-海水淡化复合系统中的常规负荷?"。，即t时刻风-光- 抽蓄-海水淡化复合系统中除去海水淡化系统的机组负荷外的基本生产和生活用电负荷， 以小时平均负荷为单位；
[0014] 步骤4)，确定海水淡化系统中海水淡化需求及海水淡化机组运行数量，计算风-光-抽蓄-海水淡化复合系统的剩余功率，进而根据剩余功率控制抽水蓄能电站中抽水蓄能 机组工作。
[0015] 作为本发明一种风-光-抽蓄-海水淡化复合系统能量管理方法进一步的优化方 案，所述步骤4)中，当前淡水蓄水池蓄水量充足时的具体步骤如下：
[0016] 步骤4.1)根据以下公式确定当前淡水蓄水池蓄水量充足：
[0017] Sd(t_l )_Sd,min > Qw(t)
[0018] Nd(t)=0
[0019] 其中，Sd(t-l)为第t-1小时末淡水蓄水池蓄水量，Sd,min为保证应急用水淡水蓄水 池的最小蓄水量，Q w(t)为第t小时海岛用水需求量，Nd(t)为第t时刻海水淡化机组运行数 量；
[0020] 步骤4.2)，不启动海水淡化机组，Pd(t) = 0，其中，Pd(t)为t时段海水淡化系统用电 负荷；
[0021] 步骤4.3)，根据以下公式计算风-光-抽蓄-海水淡化复合系统的剩余功率：
[0022] Δ P = Pw(t)+Ppv(t)nAD-Pd(t)-Pi(t)
[0023] 其中，ΔΡ为剩余功率，Pw(t)为t时段风力发电部分输出功率，Ppv(t)为t时段光伏 发电部分输出功率，nAD为光伏逆变器转换效率；
[0024] 步骤4.4)，根据剩余功率控制抽水蓄能电站中抽水蓄能机组工作：
[0025]当ΔΡ = 〇时，即风、光发电系统输出功率等于海水淡化负荷及常规负荷时，抽水蓄 能电站中抽水蓄能机组不运行；
[0026]当ΔΡ>〇时，即风、光发电系统输出功率大于海水淡化负荷及常规负荷时，抽水蓄 能电站中抽水蓄能机组工作于水栗工况，利用剩余功率进行抽水，Pp (t) = Pw( t) +Ppv (t) nAD-Pi(t)，PP(t)为t时刻水栗工况所消耗的功率；
[0027] 当ΔΡ<〇时，即风、光发电系统输出功率小于海水淡化负荷及常规负荷时，抽水蓄 能电站中抽水蓄能机组工作于水轮机工况，进行发电，PdOiPKOHPwUHPpvUhADhPt (t)为t时刻水轮机工况出力。
[0028] 作为本发明一种风-光-抽蓄-海水淡化复合系统能量管理方法进一步的优化方 案，所述步骤4)中，当前淡水蓄水池蓄水量不足，且在满足用户用水需求前提下，抽水蓄能 电站中全部机组开启在一小时内无法超过蓄水池上限时的具体步骤如下：
[0029] 步骤4.a)，根据以下公式确定当前淡水蓄水池蓄水量不足，且在满足用户用水需 求前提下，抽水蓄能电站中全部机组开启在一小时内无法超过蓄水池上限：
[0030] Sd(t-l)-Sd,min<Qw(t)
[0031] Sd(t-l)+Nd(t)XOd-Qw(t) <Sd,max
[0033] Pd,min(t) =Nd,min(t) X PdO
[0034] Nd,max(t) =Nd
[0035] Pd，max(t) =Nd，max(t) XPdO
[0036] 其中，Sd(t-l)为第t_l小时末淡水蓄水池蓄水量，Sd,min为保证应急用水淡水蓄水 池的最小蓄水量，Sd,m ax为淡水蓄水池的蓄水上线，Qw(t)为第t小时海岛用水需求量，Nd(t) 为第t时刻海水淡化机组运行数量，0d为单台海水淡化机组每小时产水量，Nd,min(t)为第t小 时可开启的海水淡化机组数量下限，Nd, max(t)为第t小时可开启的海水淡化机组数量上限， Nd为海水淡化机组总数量，Pd0为单台海水淡化机组额定功率，Pd, min( t)为第t小时海水淡化 负荷功率下限，pd,max(t)为第t小时海水淡化负荷功率上限；
[0037] 步骤4.b)，根据以下公式计算风-光-抽蓄-海水淡化复合系统的剩余功率：
[0038] Δ P = Pw(t)+Ppv(t)nAD-Pd(t)-Pi(t)
[0039] 步骤4.c)，根据剩余功率控制抽水蓄能电站中抽水蓄能机组工作：
[0040] Pw(t)+Ppv(t)riAD-Pd,max(t)-Pl(t) S Δ P < Pw(t)+Ppv(t)riAD_Pd,min(t)-Pl(t)
[0041] 当ΔΡ = 〇时，即风、光发电系统输出功率等于海水淡化负荷及常规负荷时，抽水蓄 能电站中抽水蓄能机组不运行；
[0042] 当ΔΡ>〇时，即风、光发电系统输出功率大于海水淡化负荷及常规负荷时，抽水蓄 能电站中抽水蓄能机组工作于水栗工况，利用剩余功率进行抽水：
[0043] Pp(t)=Pw(t)+Ppv(t)nAD-(Pi(t)+Pd(t))
[0044] Pd,min(t) <Pd(t) <Pd,max(t)
[0045] 其中Pp(t)为t时刻水栗工况所消耗的功率；
[0046] 当ΔΡ<〇时，即风、光发电系统输出功