專利名稱：一種風(fēng)光柴發(fā)電系統(tǒng)的控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及發(fā)電系統(tǒng)的控制技術(shù)，尤其涉及一種用于通信基站的風(fēng)光柴互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)控制的技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，人們對即時通信的需求也迅 速膨脹起來。為了滿足通信網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的需求，通過對光伏電池、風(fēng)力發(fā)電機(jī)和蓄電池的有效組合構(gòu)成風(fēng)光互補(bǔ)供電系統(tǒng)，逐步解決缺電地區(qū)或者外電引入使通信基站造價偏高的問題。隨著風(fēng)力發(fā)電以及光伏發(fā)電技術(shù)的日趨成熟，控制器的控制策略成為風(fēng)光互補(bǔ)系統(tǒng)的關(guān)鍵因素。目前的控制策略比較保守，在風(fēng)光資源都較好的時候，通常只會考慮風(fēng)電出力或者光伏出力，以匹配負(fù)載功率。這樣，為了保證系統(tǒng)供電的可靠性，風(fēng)力發(fā)電機(jī)、光伏電池必須過量配置，裕度留取過大，通常系統(tǒng)容量是負(fù)荷的2-3倍。另外，由于目前控制器功能設(shè)計的不合理，風(fēng)力發(fā)電機(jī)或光伏電池發(fā)出的電很少直接給負(fù)載供電，而是經(jīng)過蓄電池， 這樣蓄電池就處于不斷的充放電狀態(tài)，大大降低了蓄電池的使用壽命。綜上可知，控制策略和能量控制器是造成風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)工程造價高的主要原因，嚴(yán)重制約著其廣泛應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明實施例提供一種用于通信基站的風(fēng)光柴發(fā)電系統(tǒng)的控制方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)中風(fēng)光互補(bǔ)供電系統(tǒng)的容量過大，控制策略不合理的問題。一種用于通信基站的風(fēng)光柴發(fā)電系統(tǒng)的控制方法，(發(fā)明內(nèi)容等權(quán)利要求確認(rèn)后對應(yīng)添加)采用本發(fā)明技術(shù)方案，在通信基站的風(fēng)光柴互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)中，通過應(yīng)用新型傳感器，采集實時氣象信息進(jìn)行功率預(yù)測，在綜合考慮風(fēng)力發(fā)電、光伏電池陣列、蓄電池和柴油機(jī)特性的基礎(chǔ)上，提出基于風(fēng)光信息，風(fēng)力發(fā)電以及光伏發(fā)電協(xié)調(diào)優(yōu)化、智能控制的策略， 實現(xiàn)風(fēng)光柴互補(bǔ)系統(tǒng)的協(xié)調(diào)優(yōu)化和智能控制，有效地提高風(fēng)電和光伏發(fā)電的利用率。


圖1為本發(fā)明實施例中風(fēng)光柴互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明實施例中風(fēng)光柴互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)及轉(zhuǎn)換關(guān)系示意圖；圖3為本發(fā)明實施例中蓄電池充放電控制流程圖；圖4為本發(fā)明實施例中風(fēng)光柴系統(tǒng)控制流程圖。
具體實施例方式下面結(jié)合說明書附圖對本發(fā)明實施例進(jìn)行詳細(xì)的描述。如圖1所示，風(fēng)光柴互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電來源包括風(fēng)力發(fā)電機(jī)1，光伏電池2和柴油發(fā)電機(jī)3，其中風(fēng)力發(fā)電機(jī)1和光伏電池2分別將風(fēng)能和光能轉(zhuǎn)化為不穩(wěn)定的交、直流電，經(jīng)能量轉(zhuǎn)換后將電能輸送至蓄電池4和負(fù)載，負(fù)載包括直流負(fù)荷5和交流負(fù)荷6。具體地，風(fēng)力發(fā)電機(jī)1把風(fēng)能轉(zhuǎn)化為不穩(wěn)定的交流電后經(jīng)過風(fēng)力機(jī)整流控制器7 后傳輸?shù)街绷髂妇€10，光伏電池2把光能轉(zhuǎn)化為不穩(wěn)定的直流電后經(jīng)過光伏控制器8傳輸?shù)街绷髂妇€10，直流母線10通過直流輸出控制器11可以為直流負(fù)荷5提供電源，另外直流母線10通過DC-AC轉(zhuǎn)換器12，交流輸出控制器13可以為交流負(fù)荷6提供電源。
蓄電池4用以存貯電能，在風(fēng)力發(fā)電機(jī)1和光伏電池2電力不足時為負(fù)載供電。柴油發(fā)電機(jī)3作為備用電源，在風(fēng)力發(fā)電機(jī)和光伏電池混合發(fā)電無法正常工作的情況下(如連續(xù)的陰雨天或無風(fēng)天氣等)向負(fù)載供電。柴油發(fā)電機(jī)3可直接向交流負(fù)荷6提供三相正弦交流電，也可以經(jīng)過逆變器14連接到直流母線10，通過直流母線10實現(xiàn)對蓄電池4充電，以防止蓄電池4長時間處于缺電狀態(tài)而降低使用壽命。在該系統(tǒng)中，中央能量管理器15是重要的系統(tǒng)控制器件，風(fēng)力機(jī)整流控制器5，光伏控制器6，柴油發(fā)電機(jī)3，逆變器14和蓄電池4均連接到中央能量管理器15，中央能量管理器15還連接有直流輸出控制器，交流輸出控制器和DC-AC轉(zhuǎn)換器。風(fēng)力發(fā)電機(jī)1中包含有風(fēng)力傳感器101，風(fēng)力傳感器101用于采集實時的風(fēng)力信息，并將采集到的實時風(fēng)力信息經(jīng)過風(fēng)力機(jī)整流控制器5傳輸?shù)街醒肽芰抗芾砥?5，中央能量管理器5進(jìn)行風(fēng)力功率預(yù)測。風(fēng)力發(fā)電機(jī)1有四種狀況，分別為最大功率跟蹤控制狀態(tài)(簡稱為MPPT)、負(fù)載功率跟蹤控制狀態(tài)(簡稱為LPTC)、限速運(yùn)行狀態(tài)和停運(yùn)狀態(tài)。根據(jù)風(fēng)力傳感器101采集到的實時風(fēng)力信息比如風(fēng)速，以及負(fù)載大小，風(fēng)力發(fā)電機(jī)1在四種狀況之間可以進(jìn)行轉(zhuǎn)換，具體為在額定風(fēng)速范圍內(nèi)，當(dāng)負(fù)載比較大時，風(fēng)力發(fā)電機(jī)處于最大功率跟蹤控制狀態(tài)，能夠有效提高風(fēng)能利用率，當(dāng)負(fù)載比較小時，風(fēng)力發(fā)電機(jī)處于負(fù)載功率跟蹤控制狀態(tài)，能夠有效實現(xiàn)系統(tǒng)能量平衡，當(dāng)風(fēng)速超過額定風(fēng)速時，風(fēng)力發(fā)電機(jī)處于限速運(yùn)行狀態(tài)，當(dāng)風(fēng)速低于額定風(fēng)速時，風(fēng)力發(fā)電機(jī)處于停運(yùn)狀態(tài)。光伏電池2中包含有光傳感器202，光傳感器202用于采集實時的光信息，并將采集到的光信息經(jīng)過光伏控制器傳輸?shù)街醒肽芰抗芾砥?5，中央能量管理器15進(jìn)行光功率預(yù)測。光伏電池2有三種狀況，分別為最大功率跟蹤控制狀態(tài)(簡稱為MPPT)、負(fù)載功率跟蹤控制狀態(tài)(簡稱為LPTC)和停運(yùn)狀態(tài)。根據(jù)光傳感器202采集到的實時光信息比如光照指數(shù)、太陽輻射強(qiáng)度以及負(fù)載大小，光伏電池2在三種狀況之間可以進(jìn)行轉(zhuǎn)換，具體為在額定太陽輻射強(qiáng)度范圍內(nèi)，當(dāng)負(fù)載比較大時，光伏電池處于最大功率跟蹤控制狀態(tài)，能夠有效提高光能利用率，當(dāng)負(fù)載比較小時，光伏電池處于負(fù)載功率跟蹤控制狀態(tài)，能夠有效實現(xiàn)系統(tǒng)能量平衡，當(dāng)太陽輻射強(qiáng)度低于額定強(qiáng)度時，光伏電池處于停運(yùn)狀態(tài)。實施例中，風(fēng)光柴互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)采集實時氣象信息和系統(tǒng)信息，在綜合考慮風(fēng)力發(fā)電、光伏電池發(fā)電、蓄電池和柴油機(jī)特性的基礎(chǔ)上，采用智能控制方法實現(xiàn)風(fēng)光柴互補(bǔ)的優(yōu)化協(xié)調(diào)。如圖2所示，根據(jù)風(fēng)速、光照和負(fù)載的實時數(shù)據(jù)，風(fēng)光柴互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)存在多種運(yùn)行狀態(tài)和模式，風(fēng)光柴發(fā)電系統(tǒng)包括的四種基本模式有只有可利用風(fēng)、只有可利用光照、同時有可利用風(fēng)和可利用光照、無可利用風(fēng)和可利用光照，這四種模式的具體狀況如下Sl只有可利用風(fēng)，當(dāng)風(fēng)光柴系統(tǒng)根據(jù)風(fēng)力傳感器采集到的風(fēng)力信息和光傳感器采集到的光信息，判斷為只有可利用風(fēng)時，則啟動風(fēng)力發(fā)電機(jī)，停運(yùn)光伏電池。風(fēng)力發(fā)電機(jī)根據(jù)實時的風(fēng)力信息和負(fù)載大小，可在最大功率跟蹤控制狀態(tài)、負(fù)載功率跟蹤控制狀態(tài)和限速運(yùn)行狀態(tài)之間進(jìn)行轉(zhuǎn)換，蓄電池可處于充電狀態(tài)或者放電狀態(tài)，柴油機(jī)可處于運(yùn)行狀態(tài)或者停運(yùn)狀態(tài)。在本實施例風(fēng)光柴發(fā)電系統(tǒng)，Sl只有可利用風(fēng)的具體運(yùn)行模式包括如圖2所示的編號為1-6，共有6種具體運(yùn)行模式。S2只有可利用光照，當(dāng)風(fēng)光柴系統(tǒng)根據(jù)風(fēng)力傳感器采集到的風(fēng)力信息和光傳感器采集到的光信息，判斷為只有可利用光照時，則光伏電池啟動，停運(yùn)風(fēng)力發(fā)電機(jī)。光伏電池根據(jù)實時的光照信息和負(fù)載大小，可在最大功率跟蹤控制狀態(tài)和負(fù)載功率跟蹤控制狀態(tài)兩者之間進(jìn)行轉(zhuǎn)換，蓄電池可處于充電狀態(tài)或者放電狀態(tài)，柴油機(jī)可處于運(yùn)行狀態(tài)或者停運(yùn)狀態(tài)。在本實施例風(fēng)光柴發(fā)電系統(tǒng)，S2只有可利用光照的具體運(yùn)行模式包括如圖2所示的編號為15-19，共有5種具體運(yùn)行模式。

S3同時有可利用風(fēng)和可利用光照，當(dāng)風(fēng)光柴系統(tǒng)根據(jù)風(fēng)力傳感器采集到的風(fēng)力信息和光傳感器采集到的光信息，判斷為有可利用風(fēng)和可利用光照時，則啟動風(fēng)力發(fā)電機(jī)和光伏電池。風(fēng)力發(fā)電機(jī)根據(jù)實時的風(fēng)力信息和負(fù)載大小，可在最大功率跟蹤控制狀態(tài)、負(fù)載功率跟蹤控制狀態(tài)、限速運(yùn)行狀態(tài)和停運(yùn)狀態(tài)之間進(jìn)行轉(zhuǎn)換，光伏電池根據(jù)實時的光照信息和負(fù)載大小，可在最大功率跟蹤控制狀態(tài)和負(fù)載功率跟蹤控制狀態(tài)之間進(jìn)行轉(zhuǎn)換，蓄電池可處于充電狀態(tài)或者放電狀態(tài)，柴油機(jī)可處于運(yùn)行狀態(tài)或者停運(yùn)狀態(tài)。在本實施例風(fēng)光柴發(fā)電系統(tǒng)，S3同時有可利用風(fēng)和可利用光照的具體運(yùn)行模式包括如圖2所示的編號為7-14，共有8種具體運(yùn)行模式。S4無可利用風(fēng)和可利用日照，當(dāng)風(fēng)光柴系統(tǒng)根據(jù)風(fēng)力傳感器采集到的風(fēng)力信息和光傳感器采集到的光信息，判斷為無可利用風(fēng)和可利用光照時，則停運(yùn)風(fēng)力發(fā)電機(jī)和光伏電池。蓄電池可處于充電狀態(tài)或者放電狀態(tài)，柴油機(jī)可處于運(yùn)行狀態(tài)或者停運(yùn)狀態(tài)。在本實施例風(fēng)光柴發(fā)電系統(tǒng)，S4無可利用風(fēng)和可利用光照的具體運(yùn)行模式包括如圖2所示的編號為20-22，共有3種具體運(yùn)行模式。風(fēng)光柴發(fā)電系統(tǒng)可通過傳感器采集實時氣象信息，以及讀取整個系統(tǒng)信息比如負(fù)載信息和蓄電池信息，預(yù)測風(fēng)力發(fā)電機(jī)的最大出力和光伏電池的最大出力，在綜合考慮風(fēng)力發(fā)電、光伏電池陣列、蓄電池和柴油機(jī)特性的基礎(chǔ)上，把發(fā)電單元各個狀態(tài)進(jìn)行合理組合，就構(gòu)成了各種系統(tǒng)運(yùn)行模式和具體的運(yùn)行狀態(tài)。在風(fēng)光信息或負(fù)載變化的時候，各個運(yùn)行狀態(tài)之間可進(jìn)行相互轉(zhuǎn)換，這樣可有效提高風(fēng)電和光伏發(fā)電的利用率，實現(xiàn)風(fēng)光柴互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)的協(xié)調(diào)優(yōu)化和智能控制。風(fēng)光柴發(fā)電系統(tǒng)實施例的具體控制方法如圖4所示，風(fēng)光柴發(fā)電系統(tǒng)的控制方法如下步驟401，讀取數(shù)據(jù)信息，包括氣象信息、負(fù)載數(shù)據(jù)和蓄電池數(shù)據(jù)；風(fēng)光柴發(fā)電系統(tǒng)讀取的氣象信息有風(fēng)力信息和光信息，風(fēng)力信息可具體是風(fēng)速， 光信息可具體是太陽輻射強(qiáng)度，當(dāng)然，風(fēng)力信息和光信息也可以采用其他的可量化的信息數(shù)據(jù)。除了氣象信息外，風(fēng)光柴發(fā)電系統(tǒng)還讀取蓄電池數(shù)據(jù)U和負(fù)載數(shù)據(jù)L。步驟402，預(yù)測風(fēng)力發(fā)電機(jī)和光伏電池的最大出力，并判斷蓄電池的充放電狀態(tài)。
風(fēng)光柴發(fā)電系統(tǒng)根據(jù)所讀取的氣象信息進(jìn)行預(yù)測，具體為根據(jù)所讀取的風(fēng)力信息預(yù)測風(fēng)力發(fā)電機(jī)的最大出力W，根據(jù)所讀取的光信息預(yù)測光伏電池發(fā)電的最大出力S，風(fēng)力發(fā)電機(jī)和光伏電池發(fā)電的最大出力的預(yù)測方法可采用最大功率跟蹤方法，也可以事先繪制出風(fēng)力發(fā)電機(jī)和光伏電池的最大功率曲線，然后通過查表法，查找出風(fēng)力發(fā)電機(jī)在上一個步驟中所讀取的相應(yīng)風(fēng)速下的最大出力以及光伏電池在上一個步驟中所讀取的相應(yīng)太陽輻射強(qiáng)度下的最大出力。判斷蓄電池的充放電狀態(tài)，根據(jù)蓄電池的電壓U判斷蓄電池充放電狀態(tài)，蓄電池充放電狀態(tài)可設(shè)置為R，R是0表示蓄電池處于放電狀態(tài)，R是1表示蓄電池處于充電狀態(tài)。 蓄電池的充放電控制方法可以采用回差電壓法，由于存在電壓回差滯環(huán)，可避免控制器在蓄電池端電壓的臨界點(diǎn)進(jìn)行頻繁切換，同時通過設(shè)定電壓限值，也可避免柴油機(jī)的頻繁啟動和停止。 蓄電池的放電終止電壓設(shè)置為Umin，蓄電池的啟動放電電壓設(shè)置為Umax，蓄電池的控制流程如圖3所示，步驟301，判斷R是否為1 當(dāng)R是1，進(jìn)入步驟302，當(dāng)R不是1，進(jìn)入步驟303 ；步驟302，判斷蓄電池的電壓U是否大于蓄電池的啟動放電電壓Umax，若判斷為是，即蓄電池的電壓U大于蓄電池的啟動放電電壓Umax，則蓄電池可用于放電。若判斷為否，即蓄電池的電壓U不大于蓄電池的啟動放電電壓Umax，則蓄電池不可用于放電，啟動柴油機(jī)為蓄電池充電。步驟303，判斷蓄電池的電壓U是否大于蓄電池的放電終止電壓Umin，若判斷為是，即蓄電池的電壓U大于蓄電池放電終止電壓Umin，則蓄電池可用于放電。若判斷為否，即蓄電池的電壓U不大于蓄電池的放電終止電壓Umin，則蓄電池不可用于放電，啟動柴油機(jī)為蓄電池充電。判斷蓄電池的充放電狀態(tài)可在該步驟中進(jìn)行，也可以在下面的步驟中進(jìn)行，各步驟之間的前后次序僅是為了方便描述，在具體實施例中對各步驟之間的前后次序并沒有具體的限制。步驟403，計算凈負(fù)載Ln，凈負(fù)載設(shè)置為Ln，Ln = L_S_W，即凈負(fù)載的值是由負(fù)載數(shù)據(jù)L減去上一個步驟預(yù)測的光伏電池發(fā)電最大出力S，再減去上一個步驟預(yù)測的風(fēng)力發(fā)電機(jī)最大出力W。步驟404，根據(jù)凈負(fù)載的正負(fù)值，風(fēng)光柴系統(tǒng)進(jìn)入相應(yīng)的運(yùn)行模式；當(dāng)凈負(fù)載Ln為正值，則此時風(fēng)力發(fā)電機(jī)和光伏電池不能滿足負(fù)載的需求，則進(jìn)入到步驟405 ；當(dāng)凈負(fù)載Ln不為正值，則此時風(fēng)力發(fā)電機(jī)和光伏電池可以滿足負(fù)載的需求，則進(jìn)入到步驟411。步驟405，判斷光伏電池發(fā)電的最大出力S是否大于光伏電池發(fā)電啟用的功率限值 Smin,艮口 S > Smin0判斷為是，即光伏電池發(fā)電的最大出力S大于光伏電池發(fā)電啟用的功率限值Smin，則表明光伏電池可發(fā)電使用，對應(yīng)的風(fēng)光柴發(fā)電系統(tǒng)的運(yùn)行模式為有光照的模式。有光照的模式可具體為S2只有可利用光照模式，S3有可利用風(fēng)和可利用光照模式。 判斷為否，即光伏電池發(fā)電的最大出力S不大于光伏電池發(fā)電啟用的功率限值 Smin，則表明光伏電池不可以發(fā)電使用，對應(yīng)的風(fēng)光柴發(fā)電系統(tǒng)的運(yùn)行模式為無光照的模式。無光照的模式可具體為Sl只有可利用風(fēng)模式，S4無可利用風(fēng)和可利用光照模式。本實施例中首先判斷光照條件，因為光伏電池發(fā)電的成本比較高，優(yōu)先考慮光伏發(fā)電可有效提高光伏發(fā)電的利用率，在本實施例中也不限于首先判斷光照條件，該系統(tǒng)也可以首先判斷風(fēng)力條件。步驟406，判斷風(fēng)力發(fā)電機(jī)的最大出力W是否大于風(fēng)力發(fā)電機(jī)啟用的功率限值 Wmin，即 W > Wmin。判斷為是，即風(fēng)力發(fā)電機(jī)的最大出力W大于風(fēng)力發(fā)電機(jī)啟用的功率限值WminJlJ 表明風(fēng)力發(fā)電機(jī)可發(fā)電使用，對應(yīng)的風(fēng)光柴發(fā)電系統(tǒng)的運(yùn)行模式為有風(fēng)的模式。若上一步驟405的判斷結(jié)果為是，則具體進(jìn)入到S3有可利用風(fēng)和可利用光照的模式。在優(yōu)化的實施例中，可以更進(jìn)一步地細(xì)化風(fēng)電柴發(fā)電系統(tǒng)的運(yùn)行模式，即繼續(xù)進(jìn)入到步驟407。若上一步驟405的判斷結(jié)果為否，則具體進(jìn)入到Sl只有可利用風(fēng)的模式。在優(yōu)化的實施例中，可以更進(jìn)一步地細(xì)化風(fēng)電柴發(fā)電系統(tǒng)的運(yùn)行模式，即繼續(xù)進(jìn)入到步驟409。判斷為否，即風(fēng)力發(fā)電機(jī)的最大出力W不大于風(fēng)力發(fā)電機(jī)啟用的功率限值Wmin， 則表明風(fēng)力發(fā)電機(jī)不可以發(fā)電使用，對應(yīng)的風(fēng)光柴發(fā)電系統(tǒng)的運(yùn)行模式為無風(fēng)的模式。若上一步驟405的判斷結(jié)果為是，則具體進(jìn)入到S2只有可利用光的模式。在優(yōu)化的實施例中， 可以更進(jìn)一步地細(xì)化風(fēng)電柴發(fā)電系統(tǒng)的運(yùn)行模式，即繼續(xù)進(jìn)入到步驟408。若上一步驟405 的判斷結(jié)果為否，則具體進(jìn)入到S4無可利用風(fēng)和可利用光照的模式。在優(yōu)化的實施例中， 可以更進(jìn)一步地細(xì)化風(fēng)電柴發(fā)電系統(tǒng)的運(yùn)行模式，即繼續(xù)進(jìn)入到步驟410。步驟407，判斷凈負(fù)載Ln是否大于啟動柴油機(jī)的功率限值Ld，即Ln > Ld0判斷為是，即凈負(fù)載Ln大于啟動柴油機(jī)的功率限值Ld，則啟動柴油機(jī)，進(jìn)入圖2中編號為14的具體運(yùn)行模式，風(fēng)力發(fā)電機(jī)和光伏電池處于MPPT運(yùn)行狀態(tài)，柴油機(jī)處于運(yùn)行狀態(tài)，蓄電池處于充電狀態(tài)。判斷為否，即凈負(fù)載Ln不大于啟動柴油機(jī)的功率限值Ld，則蓄電池放電，進(jìn)入圖2 中編號為12的具體運(yùn)行模式，風(fēng)力發(fā)電機(jī)和光伏電池處于MPPT運(yùn)行狀態(tài)，柴油機(jī)處于停運(yùn)狀態(tài)，蓄電池處于放電狀態(tài)。步驟408，判斷負(fù)載L減去光伏電池發(fā)電的最大出力S后是否大于啟動柴油機(jī)的功率限值Ld,即L-S > Ld。判斷為是，即負(fù)載L減去光伏電池發(fā)電的最大出力S后大于啟動柴油機(jī)的功率限值Ld，則啟動柴油機(jī)供電，進(jìn)入到圖2中編號為18的具體運(yùn)行模式，風(fēng)力發(fā)電機(jī)處于停運(yùn)狀態(tài)，光伏電池處于MPPT運(yùn)行狀態(tài)，柴油機(jī)處于運(yùn)行狀態(tài)，蓄電池處于充電狀態(tài)。判斷為否，即負(fù)載L減去光伏電池發(fā)電的最大出力S后不大于啟動柴油機(jī)的功率限值Ld，則蓄電池放電，進(jìn)入圖2中編號為16的具體運(yùn)行模式，風(fēng)力發(fā)電機(jī)處于停運(yùn)狀態(tài)， 光伏電池處于MPPT運(yùn)行狀態(tài)，柴油機(jī)處于停運(yùn)狀態(tài)，蓄電池處于放電狀態(tài)。步驟409，判斷負(fù)載L減去風(fēng)力發(fā)電機(jī)最大出力W后是否大于啟動柴油機(jī)的功率限值 Ld, L-W > Ld
判斷為是，即負(fù)載L減去風(fēng)力發(fā)電機(jī)最大出力W后大于啟動柴油機(jī)的功率限值Ld， 則啟動柴油機(jī)，進(jìn)入圖2中編號為6的具體運(yùn)行模式，風(fēng)力發(fā)電機(jī)處于MPPT運(yùn)行狀態(tài)，光伏電池處于停運(yùn)狀態(tài)，柴油機(jī)處于運(yùn)行狀態(tài)，蓄電池處于充電狀態(tài)。判 斷為否，即負(fù)載L減去風(fēng)力發(fā)電機(jī)最大出力W后不大于啟動柴油機(jī)的功率限值 Ld，則蓄電池放電，進(jìn)入圖2中編號為4的具體運(yùn)行模式，風(fēng)力發(fā)電機(jī)處于MPPT運(yùn)行狀態(tài)， 光伏電池處于停運(yùn)狀態(tài)，柴油機(jī)處于停運(yùn)狀態(tài)，蓄電池處于放電狀態(tài)。步驟410，判斷負(fù)載L是否大于啟動柴油機(jī)的功率限值Ld，即L > Ld。判斷為是，即負(fù)載L大于啟動柴油機(jī)的功率限值Ld，則啟動柴油機(jī)供電進(jìn)入圖2中編號為20的具體運(yùn)行模式，風(fēng)力發(fā)電機(jī)處于停運(yùn)狀態(tài)，光伏電池處于停運(yùn)狀態(tài)，柴油機(jī)處于運(yùn)行狀態(tài)，蓄電池處于充電狀態(tài)。判斷為否，負(fù)載L不大于啟動柴油機(jī)的功率限值Ld，則蓄電池放電，進(jìn)入圖2中編號為21的具體運(yùn)行模式，風(fēng)力發(fā)電機(jī)處于停運(yùn)狀態(tài)，光伏電池處于停運(yùn)狀態(tài)，柴油機(jī)處于停運(yùn)狀態(tài)，蓄電池處于放電狀態(tài)。步驟411，判斷負(fù)載L是否小于光伏電池發(fā)電的最大出力SJP L < S。判斷為是，即負(fù)載L小于光伏電池發(fā)電的最大出力S，則進(jìn)入圖2中編號為7的具體運(yùn)行模式，風(fēng)力發(fā)電機(jī)處于停運(yùn)狀態(tài)，光伏電池處于LPTC運(yùn)行狀態(tài)，柴油機(jī)處于停運(yùn)狀態(tài)，蓄電池處于充電狀態(tài)。判斷為否，即負(fù)載L不小于光伏電池發(fā)電的最大出力S，則進(jìn)入步驟412。步驟412，判斷光伏電池發(fā)電的最大出力是否大于光伏電池發(fā)電啟用的功率限值 Smin,艮口 S > Smin0判斷為是，光伏電池發(fā)電的最大出力大于光伏電池發(fā)電啟用的功率限值SminJlJ 表明光伏電池可發(fā)電使用，對應(yīng)的風(fēng)光柴發(fā)電系統(tǒng)的運(yùn)行模式為有光照的模式。有光照的模式可具體為S2只有可利用光照模式，S3有可利用風(fēng)和可利用光照模式?？衫^續(xù)進(jìn)入步驟 413。判斷為否，即光伏電池發(fā)電的最大出力S不大于光伏電池發(fā)電啟用的功率限值 Smin，則表明光伏電池不可以發(fā)電使用，對應(yīng)的風(fēng)光柴發(fā)電系統(tǒng)的運(yùn)行模式為無光照的模式?？衫^續(xù)進(jìn)入步驟414。步驟413，判斷風(fēng)力發(fā)電機(jī)的最大出力W是否大于風(fēng)力發(fā)電機(jī)啟用的功率限值 Wmin，即 W > Wmin。判斷為是，即風(fēng)力發(fā)電機(jī)的最大出力W大于風(fēng)力發(fā)電機(jī)啟用的功率限值WminJlJ 表明風(fēng)力發(fā)電機(jī)可發(fā)電使用，進(jìn)入圖2中編號為9的具體運(yùn)行模式，風(fēng)力發(fā)電機(jī)處于LPTC 運(yùn)行狀態(tài)，光伏電池處于MPPT運(yùn)行狀態(tài)，柴油機(jī)處于停行狀態(tài)，蓄電池處于充電狀態(tài)。判斷為否，即風(fēng)力發(fā)電機(jī)的最大出力W不大于風(fēng)力發(fā)電機(jī)啟用的功率限值Wmin， 則表明風(fēng)力發(fā)電機(jī)不可發(fā)電使用，進(jìn)入圖2中編號為16的具體運(yùn)行模式，風(fēng)力發(fā)電機(jī)處于停運(yùn)狀態(tài)，光伏電池處于MPPT運(yùn)行狀態(tài)，柴油機(jī)處于運(yùn)行狀態(tài)，蓄電池處于放電狀態(tài)。步驟414，判斷風(fēng)力發(fā)電機(jī)的最大出力W是否大于負(fù)載LJP W > L。若判斷為是，即風(fēng)力發(fā)電機(jī)的最大出力W大于負(fù)載L，則進(jìn)入圖2中編號為1的具體運(yùn)行模式，風(fēng)光柴發(fā)電系統(tǒng)的運(yùn)行模式為風(fēng)力發(fā)電機(jī)處于LPTC運(yùn)行狀態(tài)，光伏電池處于停運(yùn)狀態(tài)，柴油機(jī)處于停行狀態(tài)，蓄電池處于充電狀態(tài)。
若判斷為否，即風(fēng)力發(fā)電機(jī)的最大出力W不大于負(fù)載L，則進(jìn)入圖2中編號為4的具體運(yùn)行模式，風(fēng)光柴發(fā)電系統(tǒng)的運(yùn)行模式為風(fēng)力發(fā)電機(jī)處于MPPT運(yùn)行狀態(tài)，光伏電池處于停運(yùn)，柴油機(jī)處于停行狀態(tài)，蓄電池處于放電狀態(tài)。本發(fā)明實施 例在通信基站的風(fēng)光柴互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)中，通過應(yīng)用新型傳感器，采集實時氣象信息進(jìn)行功率預(yù)測，在綜合考慮風(fēng)力發(fā)電、光伏電池陣列、蓄電池和柴油機(jī)特性的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)風(fēng)光柴互補(bǔ)系統(tǒng)的協(xié)調(diào)優(yōu)化和智能控制，有效地提高風(fēng)電和光伏發(fā)電的利用率。以上所揭露的僅為本發(fā)明一種較佳實施例而已，當(dāng)然不能以此來限定本發(fā)明之權(quán)利范圍，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，或者依本發(fā)明權(quán)利要求所做出等同變化，這些改進(jìn)和潤飾以及技術(shù)特征的等同變化仍屬本發(fā)明所涵蓋的范圍。
權(quán)利要求
1. 一種風(fēng)光柴發(fā)電系統(tǒng)的控制方法，其特征在于，包括以下步驟 讀取氣象信息數(shù)據(jù)，負(fù)載數(shù)據(jù)L和蓄電池數(shù)據(jù)；預(yù)測風(fēng)力發(fā)電機(jī)最大出力W和光伏電池發(fā)電的最大出力S ；計算凈負(fù)載，并根據(jù)凈負(fù)載數(shù)據(jù)進(jìn)入風(fēng)光柴發(fā)電系統(tǒng)的不同運(yùn)行模式，所述運(yùn)行模式中包括風(fēng)力發(fā)電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)、光伏電池運(yùn)行狀態(tài)、柴油機(jī)運(yùn)行狀態(tài)和蓄電池運(yùn)行狀態(tài)。
2.如權(quán)利要求1所述的風(fēng)光柴發(fā)電系統(tǒng)的控制方法，其特征在于，所述的氣象信息數(shù)據(jù)包括風(fēng)力信息數(shù)據(jù)和光照信息數(shù)據(jù)，所述的風(fēng)力信息數(shù)據(jù)是風(fēng)速，所述的光照信息數(shù)據(jù)是太陽輻射強(qiáng)度。
3.如權(quán)利要求1所述的風(fēng)光柴發(fā)電系統(tǒng)的控制方法，其特征在于，所述風(fēng)光柴發(fā)電系統(tǒng)的不同運(yùn)行模式包括四種模式，分別為只有可利用風(fēng)的模式、只有可利用光照的模式、有可利用風(fēng)和可利用光照的模式、無可利用風(fēng)和可利用光照的模式。
4.如權(quán)利要求1所述的風(fēng)光柴發(fā)電系統(tǒng)的控制方法，其特征在于，所述風(fēng)力發(fā)電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)有最大功率跟蹤控制狀態(tài)MPPT、負(fù)載功率跟蹤控制狀態(tài)LPTC、限速運(yùn)行和停運(yùn)四種狀態(tài)，所述光伏電池的運(yùn)行狀態(tài)有最大功率跟蹤控制狀態(tài)MPPT、負(fù)載功率跟蹤控制狀態(tài) LPTC和停運(yùn)三種狀態(tài)，所述柴油機(jī)運(yùn)行狀態(tài)有運(yùn)行和停運(yùn)兩種狀態(tài)，所述蓄電池運(yùn)行狀態(tài)有充電和放電兩種狀態(tài)。
5.如權(quán)利要求3所述的風(fēng)光柴發(fā)電系統(tǒng)的控制方法，其特征在于，所述只有可利用風(fēng)的模式中，所述光伏電池處于停運(yùn)狀態(tài)，風(fēng)力發(fā)電機(jī)處于非停運(yùn)狀態(tài)。
6.如權(quán)利要求3所述的風(fēng)光柴發(fā)電系統(tǒng)的控制方法，其特征在于，所述只有可利用光照的模式中，所述風(fēng)力發(fā)電機(jī)處于停運(yùn)狀態(tài)，光伏電池處于非停運(yùn)狀態(tài)。
7.如權(quán)利要求3所述的風(fēng)光柴發(fā)電系統(tǒng)的控制方法，其特征在于，所述有可利用風(fēng)和可利用光照的模式中，所述光伏電池處于非停運(yùn)狀態(tài)。
8.如權(quán)利要求3所述的風(fēng)光柴發(fā)電系統(tǒng)的控制方法，其特征在于，所述無可利用風(fēng)和可利用光照的模式中，所述光伏電池和風(fēng)力發(fā)電機(jī)均處于停運(yùn)狀態(tài)。
9.如權(quán)利要求1所述的風(fēng)光柴發(fā)電系統(tǒng)的控制方法，其特征在于，還包括步驟若凈負(fù)載為正值，判斷光伏電池發(fā)電的最大出力S是否大于光伏電池發(fā)電啟用的功率限值Smin，若判斷為是，則風(fēng)光柴發(fā)電系統(tǒng)的運(yùn)行模式為有光照的模式，可以是只有可利用光照模式、有可利用風(fēng)和可利用光照模式，若判斷為否，則風(fēng)光柴發(fā)電系統(tǒng)的運(yùn)行模式為無光照的模式，可以是只有可利用風(fēng)模式，無可利用風(fēng)和可利用光照模式。
10.如權(quán)利要求9所述的風(fēng)光柴發(fā)電系統(tǒng)的控制方法，其特征在于，還包括步驟繼續(xù)判斷風(fēng)力發(fā)電機(jī)的最大出力W是否大于風(fēng)力發(fā)電機(jī)啟用的功率限值Wmin，若上一步驟為是，繼續(xù)判斷為是，則風(fēng)光柴發(fā)電系統(tǒng)的運(yùn)行模式為有可利用風(fēng)和可利用光照的模式，若上一步驟為是，繼續(xù)判斷為否，則風(fēng)光柴發(fā)電系統(tǒng)的運(yùn)行模式為只有可利用光的模式；若上一步驟為否，繼續(xù)判斷為是，則風(fēng)光柴發(fā)電系統(tǒng)的運(yùn)行模式為只有可利用風(fēng)的模式，若上一步驟為否，繼續(xù)判斷為否，則風(fēng)光柴發(fā)電系統(tǒng)的運(yùn)行模式為無可利用風(fēng)和可利用光照 的模式。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種風(fēng)光柴發(fā)電系統(tǒng)的控制方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)中能量控制不智能化的局限，風(fēng)光柴發(fā)電系統(tǒng)的控制方法包括以下步驟讀取氣象信息數(shù)據(jù)，負(fù)載數(shù)據(jù)L和蓄電池數(shù)據(jù)；預(yù)測風(fēng)力發(fā)電機(jī)最大出力W和光伏電池發(fā)電的最大出力S；計算凈負(fù)載，并根據(jù)凈負(fù)載數(shù)據(jù)進(jìn)入風(fēng)光柴發(fā)電系統(tǒng)的不同運(yùn)行模式，所述運(yùn)行模式中包括風(fēng)力發(fā)電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)、光伏電池運(yùn)行狀態(tài)、柴油機(jī)運(yùn)行狀態(tài)和蓄電池運(yùn)行狀態(tài)。采用本發(fā)明技術(shù)方案，實現(xiàn)風(fēng)光柴互補(bǔ)系統(tǒng)的協(xié)調(diào)優(yōu)化和智能控制，有效地提高風(fēng)電和光伏發(fā)電的利用率。
文檔編號H02J9/04GK102170168SQ20111006893
公開日2011年8月31日 申請日期2011年3月22日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月22日
發(fā)明者湯奕, 王 琦 申請人:蘇州市思瑪特電力科技有限公司