[發(fā)明專利]一種風(fēng)光互補(bǔ)電站容量配比的計(jì)算方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410170352.1
• 申請(qǐng)日: 2014-04-25
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103955763A
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-07-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳祥;汪玉華
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 云南省電力設(shè)計(jì)院
• 主分類號(hào): G06Q10/04
• 分類號(hào): G06Q10/04;G06Q50/06
• 代理公司: 昆明大百科專利事務(wù)所 53106
• 代理人: 何健

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種風(fēng)光互補(bǔ)電站的風(fēng)、光容量的最優(yōu)配置比例的計(jì)算方法。通過(guò)分別對(duì)風(fēng)電場(chǎng)、光伏電站的發(fā)電功率進(jìn)行計(jì)算；交叉計(jì)算風(fēng)電場(chǎng)、光伏電站的不同容量配比；分析不同容量配比的風(fēng)光互補(bǔ)電站的出力特性；最終選擇最優(yōu)的風(fēng)光互補(bǔ)電站容量配比。該方法的成果可用于風(fēng)光互補(bǔ)電站的出力分析、主要設(shè)備選型、風(fēng)光容量配比等。

背景技術(shù)

風(fēng)能和太陽(yáng)能有著其自身的優(yōu)點(diǎn)：取之不盡、用之不竭；就地可取、無(wú)需運(yùn)輸；分布廣泛，可靠性高；清潔能源，利于生態(tài)等等。風(fēng)能、太陽(yáng)能雖然存在上述優(yōu)點(diǎn)，但也存在著一些弊端：1）能量密度低；2）能量穩(wěn)定性差。正是其能量的穩(wěn)定性差為兩種能源的利用帶來(lái)了困難。

而兩者的變化趨勢(shì)基本相反，太陽(yáng)能和風(fēng)能在時(shí)間分布上有很強(qiáng)的互補(bǔ)性。白天太陽(yáng)光最強(qiáng)時(shí)，風(fēng)很小，晚上，光照很弱，但由于地表溫差變化大而風(fēng)能有所加強(qiáng)；在夏季，太陽(yáng)光強(qiáng)度大而風(fēng)小，冬季，太陽(yáng)光強(qiáng)度弱而風(fēng)大。太陽(yáng)能和風(fēng)能在時(shí)間上的互補(bǔ)性使得風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)在資源利用上具有很好的匹配性。

1981年，丹麥的N.E.Busch和Kellenbach提出了太陽(yáng)能和風(fēng)能混合利用的技術(shù)問(wèn)題。最初的風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)只是將風(fēng)力機(jī)和光伏組件進(jìn)行簡(jiǎn)單的組合。隨后美國(guó)的C.I.Aspliden研究了太陽(yáng)能－風(fēng)能混合轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的氣象問(wèn)題；前蘇聯(lián)的N.Aksarni等人根據(jù)概率原理，統(tǒng)計(jì)出近似的太陽(yáng)能－風(fēng)能潛力的估計(jì)值，為風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)的研究和利用提供了科學(xué)的數(shù)據(jù)支持。目前尚未見(jiàn)到風(fēng)光互補(bǔ)電站基于風(fēng)、光資源，再進(jìn)行容量配比的方案、方法。

國(guó)內(nèi)目前在風(fēng)電、光伏電站進(jìn)行風(fēng)資源分析、發(fā)電量估算主要基于如下規(guī)范和方法：

1）風(fēng)電部分

國(guó)內(nèi)目前針對(duì)風(fēng)電場(chǎng)的發(fā)電量的計(jì)算主要采用如下軟件：WASP、WT、WindFarmer等；上述軟件在計(jì)算時(shí)根據(jù)完整一年的訂正的測(cè)風(fēng)數(shù)據(jù)，計(jì)算出風(fēng)電場(chǎng)的全年發(fā)電量。但是要得到年內(nèi)逐時(shí)的發(fā)電功率，上述軟件目前尚不能實(shí)現(xiàn)；

2）光伏部分

國(guó)內(nèi)目前針對(duì)光伏電站的發(fā)電量的計(jì)算主要采用如下軟件：RetScreen、PVSyst等；與風(fēng)電軟件不同的是，光伏電站計(jì)算軟件可分別計(jì)算出逐月的總發(fā)電量。但要到逐時(shí)的發(fā)電功率，上述軟件目前亦尚不能實(shí)現(xiàn)。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)目前對(duì)風(fēng)電場(chǎng)、光伏電站的發(fā)電量計(jì)算現(xiàn)狀可以看出，兩類電站目前尚無(wú)完善的計(jì)算逐時(shí)發(fā)電功率（出力）的方法，因此對(duì)風(fēng)光互補(bǔ)電站整體的發(fā)電出力就缺少分析的依據(jù)。本方法基于風(fēng)電場(chǎng)訂正后的測(cè)風(fēng)數(shù)據(jù)、光伏電站訂正后的歷史測(cè)光數(shù)據(jù)；首先參考風(fēng)機(jī)設(shè)備參數(shù)仿真風(fēng)電場(chǎng)的出力、基于太陽(yáng)運(yùn)行軌跡和輻射原理仿真光伏電站的出力；通過(guò)交叉計(jì)算不同容量配比風(fēng)光互補(bǔ)電站的出力；在分析不同配比的風(fēng)光互補(bǔ)電站的出力特性的基礎(chǔ)上；最后優(yōu)化出風(fēng)、光發(fā)電部分容量配比，提出電站主要電氣設(shè)備的選型依據(jù)。并為其他電氣設(shè)備、送出線路容量提供參考。?

基于上述傳統(tǒng)方法的不同，本方法采用了如下技術(shù)方案：

一種風(fēng)光互補(bǔ)電站容量配比的計(jì)算方法，本發(fā)明步驟為：

1）風(fēng)、光數(shù)據(jù)

根據(jù)《風(fēng)電場(chǎng)風(fēng)能資源評(píng)估方法》的要求：風(fēng)電場(chǎng)測(cè)風(fēng)塔測(cè)量數(shù)據(jù)為各采樣高度每秒采樣一次，并自動(dòng)計(jì)算和記錄連續(xù)一年的每10分鐘的平均風(fēng)速；同時(shí)，每個(gè)高度的數(shù)據(jù)還包含：溫度、氣壓、風(fēng)向、10分鐘平均風(fēng)速、10分鐘內(nèi)最大風(fēng)速、10分鐘內(nèi)最小風(fēng)速及標(biāo)準(zhǔn)偏差；

而根據(jù)《光伏發(fā)電工程可行性研究報(bào)告編制辦法》（試行）的要求：項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)太陽(yáng)輻射觀測(cè)站至少連續(xù)一年的逐分鐘太陽(yáng)能的總輻射、、氣溫等的實(shí)測(cè)時(shí)間序列數(shù)據(jù)；

由此可見(jiàn)，在進(jìn)行出力分析之前，首先應(yīng)將風(fēng)光數(shù)據(jù)的采樣時(shí)間統(tǒng)一；本方法采用方法如下：

計(jì)算光資源數(shù)據(jù)與風(fēng)資源數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)10分鐘數(shù)據(jù)取其算術(shù)平均值，作為與風(fēng)資源相關(guān)時(shí)段的同步數(shù)據(jù)；

2）風(fēng)電場(chǎng)出力仿真

（1）根據(jù)擬采用風(fēng)機(jī)的風(fēng)速－功率對(duì)應(yīng)數(shù)值，擬合出風(fēng)機(jī)出力函數(shù)；

（2）根據(jù)采集的原始數(shù)據(jù)及擬合風(fēng)機(jī)功率曲線計(jì)算出單位容量風(fēng)機(jī)全年的逐10分鐘發(fā)電功率；

（3）輸出單位容量風(fēng)電場(chǎng)全年逐月發(fā)電量、各月逐日發(fā)電功率曲線、全年代表日發(fā)電功率曲線；

3）光伏電場(chǎng)出力仿真

（1）計(jì)算光資源數(shù)據(jù)與風(fēng)資源數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)逐10分鐘數(shù)據(jù)取算術(shù)平均值，作為與風(fēng)資源相關(guān)時(shí)段的同步數(shù)據(jù)；

（2）根據(jù)按照球面天文學(xué)理論，采用地平坐標(biāo)系作為基準(zhǔn)坐標(biāo)系，并借助赤道坐標(biāo)系來(lái)進(jìn)行空間坐標(biāo)轉(zhuǎn)換以獲得全年各時(shí)刻的太陽(yáng)高度角和方位角；