[发明专利]一种基于约束函数的效率控制方法

权利要求书

1.一种基于约束函数的效率控制方法，其特征在于，包括：

S0、将系统分为能源层和设备层两个层面，在初始化阶段，实现数据采集和处理；

S1、在能源层面，根据油田抽油机井所在地域的风光资源差异性，确定风电变流器、光伏逆变器和储能变换器三者的配电比例；

S2、根据风电变流器、光伏逆变器和储能变换器在并网点的实际效率拟合出综合效率曲线，作为效率寻优的依据；

S3、依据抽油机井负荷的周期变化，拟合出负荷转矩和功率曲线；

S4、基于风电变流器、光伏逆变器和储能变换器电能的使用和负荷之间的约束准则函数，采用查表法实时对比风电变流器、光伏逆变器和储能变换器三者的效率变化，求解出满足负荷变化的效率最大的供电源；

S5、若S4不能求出最优解，则返回到S2进行数据更新，重新求解；若S4求出最优解，则执行S6；

S6、在设备层面，考虑开关损耗、功率/效率特性、线路损耗、杂散损耗，基于单一能源下的效率最优化函数控制模型下的综合效率优化；

S7、构建约束控制函数，控制效率最优化，使效率朝着最大化的方向发展；

其中，所述综合效率曲线为离散形式，其数学模型为：

f_W(((η_W(k),...,η_W(k+N)),P_W)＝max((η_W(k),...,η_W(k+N),P_W)

f_PV(((η_PV(k),...,η_PV(k+N)),P_PV)＝max((η_PV(k),...,η_PV(k+N),P_PV)

f_C((η_c(k),...,η_C(k+N),P_C)＝max((η_C(k),...η_C(k+N),P_C)

式中，f_W是风电变流器效率拟合曲线；f_PV是光伏逆变器效率拟合曲线；f_C是储能变换器效率拟合曲线；η_W是风电变流器效率，η_PV是光伏逆变器效率，η_C是储能变换器效率；P_W是风电变流器实际输出功率，P_PV是光伏逆变器实际输出功率，P_C是储能变换器实际输出功率；k是离散控制系统的运行时刻；max是最大值函数；N是在抽油机井一个周期负荷变化的最后一个工作点，也是下一个负荷变化周期的起点。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，若S4中的最优解不能得到更新，则继续执行上一次的最优解。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述风电变流器和光伏逆变器工作在并网发电模式，储能变换器工作在充电和放电模式。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述综合效率曲线为功率-效率的曲线，其中功率曲线按照pu值处理。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在能源层面，风电变流器、光伏逆变器和储能变换器电能的使用和负荷之间的约束准则函数模型如下：

式中，P_i是P_W、P_PV和P_C三者之和，P_W是风电变流器实际输出功率，P_PV是光伏逆变器实际输出功率，P_C是储能变换器实际输出功率；k是离散控制系统的运行时刻；max是最大值函数；η_i是i能源的效率；M是计算时刻；其中P_C由于可以工作在储能和回馈电网两种形式，所以有正负之分，以回馈电网为“+”，以储能形式为“-”；P_L是抽油机负荷的功率，亦有正负之分，以发电状态为“+”，以电动状态为“-”。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在设备层面，单一能源下的效率最优化函数，需要考虑开关损耗、功率/效率特性、线路损耗、杂散损耗的综合效率优化，其数学模型如下：

式中，P_in是输入功率，P_L是抽油机负荷的功率，P_R是线路损耗、P_SW是开关损耗，P_SL是杂散参数带来的损耗,P₀是效率最优化时刻的瞬时功率，T_s是控制周期，M是计算时刻。