[发明专利]光储充一体化电站能效评估方法有效

专利信息
申请号: 202011128745.8 申请日: 2020-10-20
公开(公告)号: CN112350369B 公开(公告)日: 2022-04-05
发明(设计)人: 李海波;雷一;杨超;江坷滕;熊天龙;包维瀚 申请(专利权)人: 清华四川能源互联网研究院
主分类号: H02J3/38 分类号: H02J3/38;H02J3/28;G06Q10/06;G06Q50/06
代理公司: 成都时誉知识产权代理事务所(普通合伙) 51250 代理人: 李双
地址: 610000 四川省成都*** 国省代码: 四川;51
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摘要:
搜索关键词: 光储充 一体化 电站 能效 评估 方法
【权利要求书】:

1.光储充一体化电站能效评估方法,其特征在于,包括以下步骤:

S1:建立变换器损耗评估模型;

S2:建立线路损耗评估模型;

S3:建立瞬时能效评估模型;

S4:考虑变换器损耗和线路损耗下系统的平均传输效率,计算光储充电站系统平均传输效率;

S5:计算光储充电站每条支路的能耗,得到系统级能耗和能效指标,然后计算光储充电站系统平均能效评估指标;

S6:分别进行变换器损耗对比分析和线路损耗对比分析,并进行能效评估;

步骤S1具体如下:

变换器效率是与通过功率相关的函数,记为η(P),基于效率函数,在变换器损耗评估中将同一线路上相邻的变换器视作一个变换模块,其输入、输出功率分别为Pin和Pout,那么根据效率定义,该变换模块的传输效率计算方法如下:

其中η1、η2、ηn分别表示级联的变换器1、2和n的传输效率;对于负荷支路和储能充电情况,其功率由电网流向设备,输出端功率给定,变换器损耗为P2load;对于光伏支路和储能放电情况,其功率由设备端流入电网,输入端功率给定,变换器损耗为P2grid;上述两种情况的变换器损耗计算分别如式4所示;

将相邻两个测量点之间作为线性,采用分段线性化对效率函数进行建模;假设变换器的测量功率点分别为P0,P1,…,Pn,对应的效率为η0,η1,…,ηn,则对于任意工作点p,其效率按式5计算:

其中ηk-1表示变换器的测量功率点p所在区间起始点pk-1的效率,ηk表示变换器的测量功率点p所在区间终点pk的效率,η(p)表示变换器的测量功率点p的效率;

步骤S2具体如下:

利用等值电路分别对交直流线路损耗进行计算,计算方式如式6所示;其中交直流线路损耗分别表示为Pline,AC(t)以及Pline,DC(t),PAC(t)、PDC(t)分别表示线路上的功率大小,UAC、UDC分别为交直流线路额定电压,RAC、RDC分别为交直流线路单位阻值,为功率因数,L为线路长度;

步骤S4中,光储充电站系统平均传输效率的计算方法如式1所示;

其中η为光储充电站能效指标,ED为统计周期内负荷总消耗电量,Eloss,L和Eloss,C分别为统计周期内消耗在线路与变换器上的总电量;

步骤S3具体如下:

Pg,S(t)、Pg,pv,i(t)、Pg,es,i(t)以及Pg,d,i(t)分别为主线路、光伏、储能和充电桩并网点处的实际功率,其计算方法如下:

Pg,y,i(t)=Py,i(t)+Pcon,y,i(t)+Pline,y,i(t),y∈{d,es+} (8)

Pg,z,i(t)=Pz,i(t)-Pcon,z,i(t)-Pline,z,i(t),z∈{pv,es-} (9)

其中Nd、Npv和Nes分别表示负荷支路、光伏支路和储能支路的数量,Pd,i(t)表示负荷支路i在时刻t的负荷值,Ppv,i(t)表示光伏支路i在时刻t的出力,Pes+,i(t)表示储能支路i在时刻t的充电功率值,Pes-,i(t)表示储能支路i在时刻t的放电功率值;Pcon,d,i(t)、Pcon,pv,i(t)、Pcon,es,i(t)表示负荷、光伏、储能支路i变流器在时刻t损耗的功率;Pline,d,i(t)、Pline,pv,i(t)、Pline,es,i(t)表示负荷、光伏、储能支路i线路在时刻t损耗的功率;

基于主回路并网点处功率,即可得到交流和直流系统主回路上的功率损耗Ploss,AC,s(t)和Ploss,DC,s(t);对于交流系统,其主回路功率损耗主要为主变压器和线路上的功率损耗,计算方法如式10所示;对于直流系统,其主回路功率损耗为主变损耗、AC/DC换流器损耗和线路损耗之和,计算方法如式11所示,其中ηT表示主变压器的传输效率,ηAC/DC(Pg,S(t))表示AC/DC变换器在t时刻输出功率为Pg,S时对应的效率;

计算得到各支路变换器和线路损耗之后,即可得到系统在时段内的平均效率,如式(2)所示。

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