一种光电能源基地功率协调控制方法与流程

本发明涉及光电能源基地，具体涉及一种光电能源基地功率协调控制方法。

背景技术：

1、在风电和光伏发电集中式开发，加快推进以沙漠、戈壁、荒漠地区为重点的大型风电光伏基地项目建设的背景下，如何利用有效解决风光资源的不确定控制，使得能源基地做为整体的能源生产稳定可靠是新能源开发利用的重要关注点。

2、目前，基于光伏光热电站能源基地功率协调策略主要包含：基于光热电站的削峰填谷作用、发电成本目标、发电收益目标等进行协调策略的设计和实施，这些方案在解决基地功率协调规划上发挥了一定的作用，但是能源基地作为整体对电网端仍然是波动性较大的不确定电源，对电网端的功率调用带来很大不确定性。

3、因此需要一种光热电站的能源基地的协调控制方法，从而实现能源基地整体与调度需求的协调。

技术实现思路

1、基于此，本发明提出一种以设置光伏发电场、储能装置和带储热功能的光热电站的能源基地的功率协调控制方法，本方法以一天为周期的太阳能能量，结合调度申报和调度指令协调，以能源基地储能装置以及光热电站储能与发电的协作，完成能源基地整体与调度需求的协调。

2、本发明公开了一种光电能源基地功率协调控制系统，其特征在于，所述控制系统包括基地功率协调层和能源站功率控制层；其中，基地功率协调层包括功率跟踪控制器、光伏电站功率控制器投切开关、光热电站功率控制器投切开关及其分配函数、储能装置功率控制器投切开关及其分配函数；所述功率跟踪控制器采用pid控制器，其计算输出值并行接入光伏电站、光热电站和储能装置；

3、能源站功率控制层包括光伏电站功率控制器、光热电站功率控制器、储能装置功率控制器及其相应调节机构。

4、可选地，在一优选例中，所述基地功率协调层还包括观测器；所述观测器的输入数据为带时间标签的温度、风速和光照强度，参数变化超出设定时间阈值的数据送入光热电站控制器单元，作为光热电站功率控制策略的决策条件。

5、可选地，在一优选例中，所述控制系统配置有光伏电站功率预测功能，所述光伏电站功率预测功能通过计算当日当前时刻起固定区段光伏电站预测功率值和上一日对应当前时刻起固定区段光伏电站预测功率值的差值，若与上一日对应当前时刻起固定区区段光伏电站预测功率值的比值超过设定阈值，则启动过大扰动校正控制功能，即于对应的功率控制回路调节机构前设置扰动抑制前馈功能。

6、本技术还公开了一种光电能源基地功率协调控制系统的控制方法，其特征在于，所述控制方法包括以下步骤：

7、(1)获取调度agc指令与能源基地功率输出总值的偏差，其与基地功率协调层的功率跟踪控制器相连；

8、(2)光伏电站、光热电站和储能装置对应投切开关根据当前时间信息进行投入或切除。投入或切除方法根据当前时间信息与设定的光伏储能主导时段和光热发电主导时段从属关系进行。若当前时间属于光伏储能主导时段，则执行步骤(3)-步骤(4)；若当前时间属于光热主导时段，则执行步骤(5)。

9、(3)所述能源基地的能源站层的光伏电站执行最大功率点控制策略，并计算功率差额调节目标，所述功率差额调节目标通过如下公式计算：

10、

11、其中，为光伏储能组目标功率，ppv为光伏电站实际发出功率值。

12、(4)设置储能装置的功率调节目标等于所述功率差额调节目标，当储能装置无法满足所述功率差额调节目标时，判断此差额是否满足光热电站最低经济运行值约束。若满足，则启动光热电站进行调节，以满足所述调度agc指令；若不满足，则执行偏差超限的状况并报警，以指导调整后一时间周期功率指令预测上报值。

13、可选地，在一优选例中，所述光伏储能主导时段开始时刻和结束时刻的确定的参考条件包括：考虑光热电站启停时间的需求。

14、(5)功率跟踪控制器输出指令送入光热电站功率控制回路执行功率控制。

15、可选地，在一优选例中，所述光伏储能主导时段根据能量关系分为时段ⅰ到ⅳ。其中，时段ⅰ和ⅳ由于仅光伏发电无法满足调度需求，因此采用光伏发电+储能装置发电策略，所述储能装置用于补充发电；时段ⅱ和ⅲ处于光伏发电超过调度需求的阶段，多余电能被储存于储能装置；所述时段之间的切换时间的计算采用滚动叠加计算并核验匹配度以判断计算结束时间的方法，所述方法包括以下步骤：

16、(a)对tpvs1赋初值为t0，计算后序阶段2储能存量消耗量a2及前序阶段1储能消耗量a1。

17、

18、(b)计算a1与a2匹配度φ。

19、

20、(c)判断匹配度是否满足设定需求。若不满足，则执行步骤(d)；

21、若满足，则结束计算。

22、(d)由当前计算时间向前累加一固定步长后，即tj+1＝tj+t1，再次执行步骤(a)至步骤(b)。

23、(e)判断匹配度是否满足设定需求。若不满足，则执行步骤(f)；

24、若满足，则结束计算。

25、(f)计算本次匹配度并与上次匹配度数值进行比较，若本次匹配度大于上次匹配度，则执行由当前计算时间向后缩减一固定步长后，即tj+1＝tj-t1，再次执行步骤(a)至步骤(b)。

26、可选地，在一优选例中，，所述切换时间tpvs1初值t0的确定包括以下步骤：

27、

28、其中，tm为日光照度最大时刻，kp为以本次计算为起点，向前序推进的q个相似预测曲线的切换时间计算比例的历史数值。q值以平衡计算时间消耗与计算准确性为原则选取；最初计算选取k′＝0.4。

29、可选地，在一优选例中，所述光伏储能组目标功率通过如下步骤计算：

30、(a)计算光伏储能组的光伏电站预测功率指令pprev为

31、

32、其中：tv2为运行光伏电站预测周期的结束发电时间；tv1为至当前最近的光伏电站预测周期的开始发电时间；kvs为可靠性系数。

33、(b)根据光伏电站预测功率指令pprev与agc指令的关系分为以下情况：

34、1)当pagcdmin≤pagc-pprev≤pagcdmax时，

35、

36、式中：pagcdmin为调度指令允许偏差最小值(mw)；pagcdmax为调度指令允许偏差最大值(mw)。

37、2)当pagc-pprev＞pagcdmax时，

38、

39、3)当pagc-pprev＜pagcdmin时，

40、

41、可选地，在一优选例中，所述功率跟踪控制器接收的agc控制指令为调度系统下发的自动发电控制指令，且该指令为考虑能源基地上报给调度系统的功率预测数据。该功率预测，其特征在于，依据后一日的太阳辐照函数预测对应的发电能力，并累加前一日结束点的留存值，计算得出后一日总发电能力。再根据光伏和光热电站装机容量匹配关系，为其分配不同主导时段的功率值。

42、可选地，在一优选例中，所述光电能源基地中的光热电站被配置为于光伏电站退出或启动前一段时间内进入或退出，以响应功率调节的要求。

43、本发明的主要优点在于：

44、(1)本技术以以光伏电站、光热电站和储能装置联合发电能源基地为基础，以太阳能的收集转换利用为研究出发点，提出一种分时段光伏、光热和储能协同收集转换能量以及跟踪调度负荷指令的控制方案。该方案充分考虑太阳能周期性以及波动性特点，将能源基地功率调节有机结合基地能源收集、转换以及存储的特性，在时间周期内进行功率协调，以平抑太阳能发电的波动性、均化太阳能供应的周期性起伏量，使得能源基地内自行进行能源稳定性调配，优化输出功率的稳定性。

45、本技术的说明书中记载了大量的技术特征，分布在各个技术方案中，如果要罗列出本技术所有可能的技术特征的组合(即技术方案)的话，会使得说明书过于冗长。为了避免这个问题，本技术上述技术实现要素：中公开的各个技术特征、在下文各个实施方式和例子中公开的各技术特征、以及附图中公开的各个技术特征，都可以自由地互相组合，从而构成各种新的技术方案(这些技术方案均因视为在本说明书中已经记载)，除非这种技术特征的组合在技术上是不可行的。例如，在一个例子中公开了特征a+b+c，在另一个例子中公开了特征a+b+d+e，而特征c和d是起到相同作用的等同技术手段，技术上只要择一使用即可，不可能同时采用，特征e技术上可以与特征c相组合，则，a+b+c+d的方案因技术不可行而应当不被视为已经记载，而a+b+c+e的方案应当视为已经被记载。