专利名称：一种多能互补发电系统的优化配置方法
技术领域：
本发明涉及一种多能互补发电系统的优化配置方法，属于新能源发电技术领域。
技术背景
随着常规能源的短缺，常规能源发电成本飞速上涨，电能的紧缺严重制约了经济 发展，迫切需要开发可再生能源发电。目前，可再生能源发电如风电和太阳能发电技术发展 迅猛，电能成本下降。但是风能和太阳能都相对不稳定、存在间歇性。风光互补系统是将风 力发电和太阳能发电结合起来，能有效克服风力发电和太阳能发电的间歇性和不稳定的缺 点。采用抽水蓄能对风光互补发电系统进行储能，能提高系统的储电能力、稳定性和环保 性。因此，将抽水蓄能和风光互补发电系统结合起来，建立风光抽蓄多能互补发电系统。
在风光抽蓄多能互补发电系统的设计过程中，系统的优化配置非常重要。风能资 源、太阳能资源、抽水蓄能的容量和负荷之间有复杂的匹配关系，风光抽蓄多能互补发电系 统的容量配置就是根据这些复杂的匹配关系来配置系统中各部件的容量，以提高系统的供 电可靠性和降低成本。对以抽水蓄能作为风光互补发电系统的储能装置的多能互补发电系 统来讲，要同时考虑年负荷、年风能资源、年太阳能资源，和月负荷、月风能资源、月太阳能 资源，以及日负荷、日风能资源、日太阳能资源。发明内容
本发明的目的是提供一种多能互补发电系统的优化配置方法，以解决目前多能互 补发电系统在配置时不能很好兼顾风能资源、太阳能资源和抽水蓄能的容量和负荷之间匹 配关系所导致的系统可靠性低以及成本高的问题。
本发明为解决上述技术问题而提供一种多能互补发电系统的优化配置方法，该配 置方法的步骤如下
I).根据系统的年负荷曲线，按年负荷最低失电率初步配置风力发电机和光伏阵 列的容量；
2).根据初步配置好容量的风机发电机和光伏阵列的月平均发电量以及本年的负 荷月平均值计算净负荷，根据净负荷的月平均值，在保证负荷失电率满足孤网系统要求下 对抽水蓄能机组的容量进行初步配置；
3).选取负荷失电率高的典型月负荷日平均用电量对初步配置的系统容量进行校 核，调整抽水蓄能机组容量以保证月负荷不失电且盈余量最小；
4).选取典型日负荷平均小时用电量对月校核后的系统容量进行校核，调整抽水 蓄能机组容量以保证日负荷不失电，根据月校核调整后的抽水蓄能机组容量仍不能满足负 荷需要，则需配备一定容量的蓄电池。
所述步骤I)的实现步骤如下
1.根据年负荷月平均用电量曲线，先不考虑光伏发电，只利用风力发电供给负荷， 配置风力发电机的容量；
I1.根据年负荷月平均用电量曲线，先不考虑风力发电，只利用光伏发电供给负荷，配置光伏阵列的容量；
II1.根据系统的年负荷曲线，建立风光互补的优化模型如下
权利要求
1.一种多能互补发电系统的优化配置方法，其特征在于该配置方法的步骤如下 1).根据系统的年负荷曲线，按年负荷最低失电率初步配置风力发电机和光伏阵列的容量； 2).根据初步配置好容量的风机发电机和光伏阵列的月平均发电量以及本年的负荷月平均值计算净负荷，根据净负荷的月平均值，在保证负荷失电率满足孤网系统要求下对抽水蓄能机组的容量进行初步配置； 3).选取负荷失电率高的典型月负荷日平均用电量对初步配置的系统容量进行校核，调整抽水蓄能机组容量以保证月负荷不失电且盈余量最小； 4).选取典型日负荷平均小时用电量对月校核后的系统容量进行校核，调整抽水蓄能机组容量以保证日负荷不失电，根据月校核调整后的抽水蓄能机组容量仍不能满足负荷需要，则需配备一定容量的蓄电池。
2.根据权利要求1所述的多能互补发电系统的优化配置方法，其特征在于所述步骤O的实现步骤如下1.根据年负荷月平均用电量曲线，先不考虑光伏发电，只利用风力发电供给负荷，配置风力发电机的容量； I1.根据年负荷月平均用电量曲线，先不考虑风力发电，只利用光伏发电供给负荷，配置光伏阵列的容量； II1.根据系统的年负荷曲线，建立风光互补的优化模型如下
3.根据权利要求2所述的多能互补发电系统的优化配置方法，其特征在于所述步骤2)的实现步骤如下 ①根据风力发电机的容量P-.。。，利用风力发电的数学模型，确定风力发电机的年发电量月平均值 Ewin^q (i = 1，2，···，12); ②根据光伏阵列的容量PpvI，利用光伏发电的数学模型，确定光伏发电的年发电量月平均值 Epv.Qpi (i = 1,2,.. ,12)； ③将风力发电机和光伏阵列的年发电量月平均值与年负荷进行比较，得到多能互补发电系统负荷的盈亏量，分别计算负荷不足量Elp和盈余量Eld
4.根据权利要求1所述的多能互补发电系统的优化配置方法，其特征在于所述步骤2)的实现步骤如下 Α.选取I年中典型的月负荷曲线； B.根据初步配置的风力发电机、光伏阵列的容量，利用当月的日平均风速数据和太阳能辐射数据，分别求各典型月的风力发电和光伏发电的日平均发电量； C.将风力发电量和光伏发电量与负荷比较，得到系统电量的盈亏； D.据初步配置的抽水蓄能机组的容量，计算其抽水耗电量和发电量； Ε.比较系统电量的盈亏与抽水蓄能机组的抽水量和发电量，计算负荷的失电率和多余电能； F.根据负荷失电率和多余电能以及保证连续阴雨和无风天气的天数调整抽水蓄能机组的容量，使之当月的日平均累计亏欠量和保证连续阴雨天和无风天气的要求。
5.根据权利要求4所述的多能互补发电系统的优化配置方法，其特征在于所述步骤E中调整的实现过程如下 a).判断负荷的失电率和多余电能是否满足当月的日平均累计亏欠量及保证连续阴雨天和无风天气的要求，如果满足，则进行日负荷校核，进入步骤3)，如果不满足，则进入步骤b)； b).调整抽水蓄能机组的容量，重新根据月负荷进行校核，并判断调整后抽水蓄能机组的容量是否满足当月的日平均累计亏欠量和保证连续阴雨天和无风天气的要求； c).如果调整后抽水蓄能机组的容量仍不能满足当月的日平均累计亏欠量和保证连续阴雨天和无风天气的要求，则根据年负荷曲线，重新选择风力发电机和光伏阵列的容量，并配置相应的抽水蓄能机组的容量。
6.根据权利要求5所述的多能互补发电系统的优化配置方法，其特征在于所述每月保证连续阴雨和无风的天数为3 5天。
7.根据权利要求1所述的多能互补发电系统的优化配置方法，其特征在于所述步骤3)的实现步骤如下 A)选取I年中典型日负荷曲线； B)根据月校核过的风力发电机、光伏阵列的容量，利用日风速数据和太阳能辐射数据，分别求各典型日的风力发电和光伏发电的输出功率； C)将风力发电机和光伏阵列的输出功率之和与负荷比较，得到系统功率的盈亏； D)根据系统功率的盈亏分布，控制抽水蓄能机组的运行工况，根据月校核后配置的抽水蓄能机组的容量，计算其日输出功率曲线； E)根据抽水蓄能机组的输出功率和系统功率的盈亏,计算系统的小时负荷失电率,若小时负荷失电率不满足要求，则适当调整抽水蓄能机组的容量，重新进行日校核，直到各小时负荷失电率均满足要求。
8.根据权利要求4或7所述的多能互补发电系统的优化配置方法，其特征在于所述的负荷失电率为某个时段内不足电能LPS与负荷所需电能匕_总和之比，用公式表示为
全文摘要
本发明涉及一种多能互补发电系统的优化配置方法，属于新能源发电技术领域。本发明首先根据系统的年负荷曲线，利用粒子群优化方法初步优化配置风力发电机的容量和光伏阵列的容量，再根据选取的负荷失电率等可靠性指标，初步配置抽水蓄能的容量；然后进行月校核；最后进行日校核，得到了满足多能互补发电系统的可靠性指标且发电成本最低的最优配置模型。该方法简单、效率高，且兼顾了局部优化和全局优化，收敛性好且精度高。
文档编号H02J3/12GK103023035SQ201210486738
公开日2013年4月3日 申请日期2012年11月26日 优先权日2012年11月26日
发明者任岩, 郑源, 任林茂, 李延频, 张兰金, 顾波, 刘雪枫, 张洋, 李士辉, 李君 , 张汉敏, 李延谱 申请人:华北水利水电学院