一种分布式风光抽蓄互补发电控制系统及方法
【专利摘要】本发明涉及一种分布式风光抽蓄互补发电控制系统及方法，属于新能源互补发电控制领域。本发明通过对分布式风光抽蓄互补发电系统的数据进行实时采集，对系统的运行状态进行实时监测，并通过对实时数据的处理，控制抽水蓄能机组运行在相应的工况，使风力发电和光伏发电直接用于系统负载，多余电能用于抽水蓄能，不足电能由抽水蓄能发电供给，并根据检测到的数据和分析结果，对分布式风光抽蓄互补发电系统进行智能控制，从而实现对系统的智能调度。
【专利说明】一种分布式风光抽蓄互补发电控制系统及方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种分布式风光抽蓄互补发电控制系统及方法，属于新能源互补发电控制领域。
【背景技术】
[0002]分布式风光抽蓄复合发电系统一般用于孤岛、高原等电网达不到的地方，可以解决当地的用电问题；或者用于有风、光、水等条件的企业、学校、商务楼宇等地方，可以缓解城市用电高峰。专利《风光互补发电储能装置》(申请号:201110048421.8，授权号:CN102116244B)公开了一种风光互补发电储能装置，该装置利用抽水蓄能对风光互补发电系统进行储能，即为风光抽蓄互补发电系统，但该系统并没有给出这三种能量之间的控制过程。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是提供一种分布式风光抽蓄互补发电控制系统及方法，以解决目前分布式风光抽蓄互补发电系统缺乏智能控制的问题。
[0004]本发明为解决上述技术问题而提供一种分布式风光抽蓄互补发电控制系统，该互补发电控制系统包括主控计算机和数据采集单元，采集单元包括用于设置在风力发电机组、光伏阵列、抽水蓄能机组和负荷处各个测点的功率采集器，采集单元的输出端与主控计算机的输入端相连，主控计算机用于根据采集到数据控制抽水蓄能机组运行在相应的工况。
[0005]所述的测点包括各个风力发电机组测点、光伏阵列的各个光伏板测点、各个抽水蓄能机组测点和每种负荷处测点，每个测点处均设置有功率采集器。
[0006]所述的主控计算机包括用于自动巡回监测各监测点数据的数据自动巡回检测模块，用于对采集单元采集到的数据进行分析、比较以及判断风光抽蓄互补发电系统各部件运行状态的数据分析模块和用于根据数据检测和分析结果控制风光抽蓄互补发电系统运行状态的控制模块。
[0007]主控计算机和采集单元之间还设置有数据转换单元，该数据转换单元的输入端与采集单元的输出端相连，数据转换单元的输出端与主控计算机的输入端相连。
[0008]所述的主控计算机还包括数据后处理模块，该数据后处理模块用于对不间断采集的历史数据按照一定的规律进行处理，以确定系统的最优控制策略，并将处理结果以图表和文字的方式供用户查询，或以报表的形式打印出来。
[0009]本发明为解决上述技术问题还提供了一种分布式风光抽蓄互补发电控制方法，该控制方法的步骤如下:
[0010]I)采集风光抽蓄互补发电系统中风力发电机的功率Pw、光伏阵列的功率Ppv、抽水蓄能机组的发电功率Pt和抽水功率Pp以及负荷值P1;
[0011]2)判断风力发电机的功率Pw和光伏阵列的功率Ppv之和是否大于负荷值P1,如果大于，即(Pw+Ppv) > P1，则控制抽水蓄能机组运行在水泵工况抽水蓄能，否则控制抽水蓄能机组运行在水轮机工况，并将其所发的电供给负荷。
[0012]所述步骤2)中抽水蓄能机组运行在水泵工况抽水蓄能时，判断风力发电机的功率Pw和光伏阵列的功率Ppv之和减去负荷值P1后是否大于抽水蓄能机组运行在水泵工况的额定功率为Pp，如果大于，即(P1^Ppv-P1) SPp，则控制抽水蓄能机组运行在水泵工况额定功率Pp，并将多余电能卸掉；如果Pmin< (Pw+Ppv-Pl) <Pp，则控制抽水蓄能机组按功率(P^Ppv-P1)运行在水泵工况；如果0< (P1^Ppv-P1) < Pmin，则控制抽水蓄能机组停机，其中Pmin为抽水蓄能机组允许运行在水泵工况的最小功率。
[0013]所述步骤2)中抽水蓄能机组运行在水轮机工况时，判断负荷值P1与风力发电机的功率Pw和光伏阵列的功率Ppv之和的差值是否大于抽水蓄能机组运行在水轮机工况的额定功率Pt，如果大于，即P1- (Pw+Ppv) ^ Pt，则控制抽水蓄能机组运行在水轮机工况额定功率Pt ;如果Pf(Pw+Ppv) < Pt，则控制抽水蓄能机组按功率P1-(P+Ppv)运行在水轮机工况。
[0014]本发明的有益效果是:本发明通过对分布式风光抽蓄互补发电系统的数据进行实时采集，对系统的运行状态进行实时监测，并通过对实时数据的处理，控制抽水蓄能机组运行在相应的工况，使风力发电和光伏发电直接用于系统负载，多余电能用于抽水蓄能，不足电能由抽水蓄能发电供给，并根据检测到的数据和分析结果，对分布式风光抽蓄互补发电系统进行智能控制从而实现对系统的智能调度。
【专利附图】
【附图说明】
[0015]图1是本发明分布式风光抽蓄互补发电控制系统框图；
[0016]图2是本发明分布式风光抽蓄互补发电控制控制方法流程图；
[0017]图3是本发明分布式风光抽蓄互补发电控制系统的主控平台示意图。
【具体实施方式】
[0018]下面结合附图对本发明的【具体实施方式】作进一步的说明。
[0019]本发明的一种分布式风光抽蓄互补发电控制系统的实施例
[0020]该互补发电控制系统包括主控计算机和数据采集单元，采集单元包括用于设置在风力发电机组、光伏阵列、抽水蓄能机组和负荷处各个测点的功率采集器，采集单元的输出端与主控计算机的输入端相连，主控计算机用于根据采集到数据控制抽水蓄能机组运行在相应的工况。如图1所示，风力发电机组、光伏阵列、抽水蓄能机组、负荷处均设有测点，其中风力发电机有a台，则在测点I设置a个测点，即每台风力发电机均设置I个测点；光伏阵列由b*c块光伏组件组成，则在测点2处设置b*c个测点，即每个光伏组件均设置I个测点；抽水蓄能机组有d台，则在测点3处设置d个测点，即每台抽水蓄能机组均设置I个测点；负荷有e种，比如电视机、冰箱、空调、照明灯等，则在测点4处设置e个测点，即每种负荷设置I个测点。对应每个测点，相应设置一个开关K，用于控制对测点数据采集的通断。数据采集单元采用RS485总线结构，主控计算机采用RS232，主控计算机和数据采集单元之间采用DAM3212进行数据转换。采集单元输出端通过RS485总线与数据转换单元相连，经数据转换单元DAM3212转换后与通过总线RS232与主控计算机的输入端相连，主控计算机的输出端用于控制连接抽水蓄能机组，从而实现控制抽水蓄能机组的运行工况。[0021]其中主控计算机包括数据自动巡回检测模块、数据分析模块、控制模块和数据后处理模块，数据自动巡回检测模块用于自动巡回监测各监测点数据；数据分析模块用于对采集的数据进行分析、比较，以判断系统各部件运行状态，使系统做出相应决策，确定系统下一步运行规则；控制模块用于根据数据检测和分析结果，向系统发出控制命令，从而控制系统运行状态；数据后处理模块，用于对系统24小时不间断采集的大量历史数据按照一定的规律进行处理，以确定系统的最优控制策略，并将处理结果以图表和文字的方式供用户查询，或以报表的形式打印出来。[0022]为了使本发明的分布式风光抽蓄互补发电控制系统更加智能化，主控计算机利用VC#2008开发软件设计了一主控平台，将本系统的数据采集、数据检测、数据分析、控制和数据后处理集成，形成人机交互界面。具体包括分布式风光抽蓄互补发电系统状态实时监测，实时数据及曲线显示，历史数据及曲线显示，历史数据查询、统计，历史数据报表，如图3所
[0023]本发明的一种分布式风光抽蓄互补发电控制方法的实施例
[0024]本发明的分布式风光抽蓄互补发电控制控制方法，其中心思想是控制风力发电和光伏发电直接用于系统负载，多余电能用于抽水蓄能，不足电能由抽水蓄能发电供给。其中，风力发电采用最大风能捕获控制；光伏发电采用最大功率点跟踪控制；抽水蓄能机组采用按出力运行控制，按水泵工况和水轮机工况分别控制。具体控制策略流程如图2所示，具体过程如下:
[0025]1.采集风光抽蓄互补发电系统中风力发电机的功率Pw、光伏阵列的功率Ppv、抽水蓄能机组的发电功率Pt和抽水功率Pp以及负荷值P:。
[0026]2.判断风力发电机的功率Pw和光伏阵列的功率Ppv之和是否大于负荷值P1，如果大于，即(Pw+Ppv) > P1，则控制抽水蓄能机组运行在水泵工况抽水蓄能，判断风力发电机的功率Pw和光伏阵列的功率Ppv之和减去负荷值P1后是否大于抽水蓄能机组运行在水泵工况的额定功率为Pp，如果大于，即(PJPpv-P1)≤Pp,则控制抽水蓄能机组运行在水泵工况额定功率Pp，并将多余能力卸掉，如果Pmin < (Pw+Ppv-Pi) < Pp，则控制抽水蓄能机组按功率(Pw+Ppv-P1)运行在水泵工况；如果0 < (P^Ppv-P1) < Pmin，则控制抽水蓄能机组停机，其中Pmin为抽水蓄能机组允许运行在水泵工况的最小功率；否则控制抽水蓄能机组运行在水轮机工况，并将其所发的电供给负荷，判断负荷值P1与风力发电机的功率Pw和光伏阵列的功率Ppv之和的差值是否大于抽水蓄能机组运行在水轮机工况的额定功率Pt，如果大于，即P1-(P1^Ppv)≤Pt，则控制抽水蓄能机组运行在水轮机工况额定功率Pt ;如果P1-(PJPpv)
<Pt，则控制抽水蓄能机组按功率P1-(P^Ppv)运行在水轮机工况。
[0027]本发明通过对分布式风光抽蓄互补发电系统进行实时监测，每天24小时不间断采集数据，实时掌握系统的参数及运行状态；将每天采集的数据形成数据库，及时处理，以便系统做出相应决策，确定系统下一步运行规则；根据数据监测和分析结果，对分布式风光抽蓄互补发电系统进行智能控制，优化系统运行状态；建立智能控制系统的主控平台，形成友好的人机交互，查询、操作起来更方便。
【权利要求】
1.一种分布式风光抽蓄互补发电控制系统，其特征在于，该互补发电控制系统包括主控计算机和数据采集单元，采集单元包括用于设置在风力发电机组、光伏阵列、抽水蓄能机组和负荷处各个测点的功率采集器，采集单元的输出端与主控计算机的输入端相连，主控计算机用于根据采集到数据控制抽水蓄能机组运行在相应的工况。
2.根据权利要求1所述的分布式风光抽蓄互补发电控制系统，其特征在于，所述的测点包括各个风力发电机组测点、光伏阵列的各个光伏板测点、各个抽水蓄能机组测点和每种负荷处测点，每个测点处均设置有功率采集器。
3.根据权利要求1所述的分布式风光抽蓄互补发电控制系统，其特征在于，所述的主控计算机包括用于自动巡回监测各监测点数据的数据自动巡回检测模块，用于对采集单元采集到的数据进行分析、比较以及判断风光抽蓄互补发电系统各部件运行状态的数据分析模块和用于根据数据检测和分析结果控制风光抽蓄互补发电系统运行状态的控制模块。
4.根据权利要求3所述的分布式风光抽蓄互补发电控制系统，其特征在于，主控计算机和采集单元之间还设置有数据转换单元，该数据转换单元的输入端与采集单元的输出端相连，数据转换单元的输出端与主控计算机的输入端相连。
5.根据权利要求4所述的分布式风光抽蓄互补发电控制系统，其特征在于，所述的主控计算机还包括数据后处理模块，该数据后处理模块用于对不间断采集的历史数据按照一定的规律进行处理，以确定系统的最优控制策略，并将处理结果以图表和文字的方式供用户查询，或以报表的形式打印出来。
6.一种分布式风光抽蓄互补发电控制方法，其特征在于，该控制方法的步骤如下: 1)采集风光抽蓄互补发电系统中风力发电机的功率Pw、光伏阵列的功率Ppv、抽水蓄能机组的发电功率Pt和抽水功率Pp以及负荷值P1 ； 2)判断风力发电机的功率Pw和光伏阵列的功率Ppv之和是否大于负荷值P1,如果大于，即(Pw+Ppv) > P1,则控制抽水蓄能机组运行在水泵工况抽水蓄能，否则控制抽水蓄能机组运行在水轮机工况，并将其所发的电供给负荷。
7.根据权利要求6所述的分布式风光抽蓄互补发电控制方法，其特征在于，所述步骤2)中抽水蓄能机组运行在水泵工况抽水蓄能时，判断风力发电机的功率P1^P光伏阵列的功率Ppv之和减去负荷值P1后是否大于抽水蓄能机组运行在水泵工况的额定功率为Pp，如果大于，即(P1^Ppv-P1) SPp，则控制抽水蓄能机组运行在水泵工况额定功率Pp，并将多余电能卸掉；如果Pmin < (Pw+Ppv-Pi) < Pp，则控制抽水蓄能机组按功率(P1^Ppv-P1)运行在水泵工况；如果O < (P1^Ppv-P1) < Pfflin,则控制抽水蓄能机组停机，其中Pmin为抽水蓄能机组允许运行在水泵工况的最小功率。
8.根据权利要求6所述的分布式风光抽蓄互补发电控制方法，其特征在于，所述步骤2)中抽水蓄能机组运行在水轮机工况时，判断负荷值P1与风力发电机的功率Pw和光伏阵列的功率Ppv之和的差值是否大于抽水蓄能机组运行在水轮机工况的额定功率Pt，如果大于，即P1-(P1^Ppv)≥Pt，则控制抽水蓄能机组运行在水轮机工况额定功率Pt ;如果P1-(PJPpv)<Pt，则控制抽水蓄能机组按功率P1-(P^Ppv)运行在水轮机工况。
【文档编号】H02J3/28GK103490437SQ201310247426
【公开日】2014年1月1日 申请日期:2013年6月20日 优先权日:2013年6月20日
【发明者】任岩, 陈德新, 李延频, 任林茂, 张汉敏, 张兰金, 李君 , 曹永梅 申请人:华北水利水电大学