[發(fā)明專利]光伏光熱一體化系統(tǒng)輸出功率計(jì)算的n維梯形模糊集方法及裝置

在審

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• 申請日: 2017-07-12
• 公開（公告）號: CN107171364A
• 公開（公告）日: 2017-09-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 吳杰康
• 申請（專利權(quán)）人: 廣東工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: H02J3/38
• 分類號: H02J3/38;H02S10/10
• 代理公司: 北京集佳知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司11227
• 代理人: 張春水,唐京橋

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)及其自動化技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及光伏光熱一體化系統(tǒng)輸出功率計(jì)算的n維梯形模糊集方法及裝置。

背景技術(shù)

發(fā)展太陽能分布式發(fā)電系統(tǒng)是智慧城市發(fā)展趨勢，光伏發(fā)電和光熱發(fā)電是太陽能發(fā)電兩種不同的形式。近年來，光伏-光熱一體化分布式發(fā)電系統(tǒng)成為發(fā)展主流的方向和研究熱點(diǎn)的主題。

光伏發(fā)電的原理是，利用真空器件、堿金屬、磁流體等半導(dǎo)體或金屬材料溫差將太陽熱能直接轉(zhuǎn)化成電能而實(shí)現(xiàn)發(fā)電。光熱發(fā)電的原理是，采用聚光集熱的形式將水等工質(zhì)加熱至高溫高壓水蒸汽，由高溫高壓水蒸汽驅(qū)動汽輪機(jī)等熱機(jī)，再由熱機(jī)驅(qū)動發(fā)電機(jī)組發(fā)電，利用太陽光-熱-機(jī)-電多種能源的轉(zhuǎn)換而實(shí)現(xiàn)發(fā)電，其發(fā)電原理與常規(guī)熱力發(fā)電類似，但其能源不是煤、油或氣等燃料而是太陽光。

目前，光伏發(fā)電已成為非常成熟的技術(shù)，其發(fā)電成本已經(jīng)降低至7000萬元/萬千瓦的水平。光熱發(fā)電主要有塔式、槽式、碟式及菲涅耳式四種。槽式太陽光熱發(fā)電系統(tǒng)的原理是，利用多個(gè)串并聯(lián)的槽型拋物面聚光集熱器聚集太陽能熱，加熱工質(zhì)至高溫高壓蒸汽，進(jìn)而驅(qū)動汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)組發(fā)電。碟式太陽光熱發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電原理是，是由許多鏡子組成的拋物面反射鏡，太陽能光聚集在拋物面的焦點(diǎn)上，使拋物面接收器內(nèi)工質(zhì)加熱至高溫高壓蒸汽，驅(qū)動發(fā)電機(jī)發(fā)電。菲涅耳式光熱發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電原理是，采用菲涅耳結(jié)構(gòu)的聚光鏡聚集太陽能熱，加熱工質(zhì)至高溫高壓蒸汽，驅(qū)動汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)組發(fā)電，其發(fā)電效率低，但結(jié)構(gòu)簡單、建設(shè)和維護(hù)成本較低。塔式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)的原理是，利用中央吸收塔頂上吸收器聚集太陽能熱，加熱工質(zhì)至高溫高壓蒸汽，驅(qū)動汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)組發(fā)電，塔的周圍安裝一定數(shù)量的定日鏡，通過定日鏡將太陽光聚集到塔頂?shù)慕邮掌鞯那惑w內(nèi)并其工質(zhì)加熱而產(chǎn)生高溫蒸汽，驅(qū)動汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)組發(fā)電。這幾種光熱發(fā)電方式都是通過光轉(zhuǎn)換為熱再產(chǎn)生蒸汽來帶動汽輪機(jī)進(jìn)行發(fā)電。

太陽光在不同區(qū)域輻射強(qiáng)度、日照時(shí)間會存在極大的差異性，在同一地點(diǎn)因云層遮擋形成陰影而造成在不同時(shí)間和空間上日照強(qiáng)度也會存在極大的差異性、隨機(jī)性和模糊性，這種不確定特性決定了光伏和光熱發(fā)電系統(tǒng)出力也具有極大的差異性、隨機(jī)性和模糊性。因此，要確定光伏和光熱發(fā)電系統(tǒng)的輸出功率的大小，就需要對該區(qū)域內(nèi)太陽光輻射強(qiáng)度、日照時(shí)間進(jìn)行概率分析或模糊分析、概率模糊分析，還要對在不同時(shí)間和空間上日照強(qiáng)度進(jìn)行概率分析或模糊分析、概率模糊分析。

利用電池儲能的接續(xù)發(fā)電原理，光伏發(fā)電系統(tǒng)可以在白天陰天或黑夜里時(shí)接續(xù)發(fā)電或連續(xù)發(fā)電。但是其接續(xù)發(fā)電或連續(xù)發(fā)電能力取決于電池儲能容量、效率和控制方式等因素，這些因素影響電池儲能接續(xù)發(fā)電系統(tǒng)的輸出功率水平。利用熔融鹽儲能，也能夠?qū)崿F(xiàn)光熱發(fā)電在白天陰天或黑夜里時(shí)接續(xù)發(fā)電或連續(xù)發(fā)電。與光伏發(fā)電一樣，光熱發(fā)電系統(tǒng)的接續(xù)發(fā)電或連續(xù)發(fā)電能力取決于熔融鹽儲能容量、能源轉(zhuǎn)換效率和柔性控制方式等因素，其輸出功率水平也因多種不確定性因素影響而具有很大的隨機(jī)性和模糊性。

世界各國可再生能源在電網(wǎng)接入近年呈現(xiàn)快速增長趨勢。光伏發(fā)電接入增長是最快的，年增長率為60％；其次是風(fēng)力發(fā)電和生物燃料發(fā)電，年增長率分別為27％和18％。工業(yè)和信息化部預(yù)測,2030年全國電動汽車保有量將達(dá)到6000萬輛,峰值充電功率將達(dá)0.42TW，占預(yù)計(jì)總裝機(jī)容量2.32TW的18％。因此，分布式發(fā)電、儲能和電動汽車充電系統(tǒng)在城市配電網(wǎng)大規(guī)模接入是必然的趨勢。隨著國家政策和行業(yè)發(fā)展的交互支持和促進(jìn)，在一定空間中，比如城市居民等小用戶以及商業(yè)建筑物、社區(qū)、工業(yè)區(qū)等大用戶群，分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)會形成快速發(fā)展的趨勢，光伏和光熱發(fā)電一體化系統(tǒng)也將顯示出強(qiáng)勁發(fā)展的態(tài)勢。分布式儲能系統(tǒng)是接入電壓等級和接入點(diǎn)固定的分布式系統(tǒng)，包括壓縮氫儲能、電池儲能、超級電容儲能等，儲能功率可柔可控；電動汽車分布式充電系統(tǒng)是接入電壓等級和接入點(diǎn)可變的分布式系統(tǒng)，充電功率可柔可控，隨機(jī)性極大。分布式發(fā)電波動性、間歇性、隨機(jī)性和電動汽車充電不確定性，使得單一新能源用戶發(fā)電、用電和充電的更具隨機(jī)性，城市居民等小用戶以及商業(yè)建筑物、社區(qū)、工業(yè)區(qū)等大用戶群分布式發(fā)電、儲能和電動汽車充電系統(tǒng)的互動關(guān)系會進(jìn)一步增大了新能源用戶輸出功率的隨機(jī)性和模糊性。

對于隨機(jī)不確定性，傳統(tǒng)上通常采用概率統(tǒng)計(jì)理論來進(jìn)行分析和處理隨機(jī)不確定性的信息，例如用以均值和方差為特征值的概率密度函數(shù)和概率分布函數(shù)來構(gòu)造不確定性事件或參量的概率模型，描述不確定性事件的發(fā)生概率特性以及功率、電壓和電流等不確定性參量的波動特性。