基于空调负荷的加油站分布式光伏余电消纳方法及装置与流程

本发明涉及电力控制，尤其涉及一种加油站的分布式光伏系统与空调系统协调优化的方法。

背景技术：

1、随着能源和环境问题的日益突出，分布式光伏、风电等清洁能源已逐渐重要的补充能源。分布式光伏系统可实现能量的就地平衡，避免了远距离输电的投资和损耗。同时，清洁、可再生的分布式光伏能源可以替代传统的化石能源，改善能源结构。例如，在加油站的站房、罩棚和便利店等地方均可铺设光伏板，用来建设分布式光伏系统。建设分布式光伏系统后，加油站的用电来源既可来自电网，也可来自分布式光伏系统。

2、对于采用分布式光伏系统作为用电来源的加油站，由于分布式光伏系统的输出功率具有随机性、波动性，当分布式光伏出力较高而负荷较小时，容易发生分布式光伏系统发电量大于负载用电量，即“光伏余电”问题。

3、针对“光伏余电”的问题，采用分布式光伏系统作为用电来源的加油站通常采用以下方法解决：

4、方法一：如果加油站的分布式光伏系统处于并网情况，则可以采用分布式光伏发电余电上网的方式，解决“光伏余电”的问题。

5、方法二：如果加油站的分布式光伏系统处于离网情况，则无法通过余电上网解决“光伏余电”的问题；此时可以通过调节分布式光伏逆变器无功功率，加装电抗器等无功补偿设备，调用储能等设备吸收过剩的“光伏余电”。

6、方法三：必要时采取切除部分有功出力，即“弃光”的手段。

7、上述3种传统方法都有一些缺陷，具体地：

8、关于方法一：首先，余电上网只有在“并网情况”下可以使用，部分分布式光伏系统无法并网。其次，分布式光伏平价上网已经在全国范围内推行开来；所述分布式光伏平价上网，一般采用脱硫煤标杆电价；但是分布式光伏系统的建设条件、政策支持力度、项目规模大小以及运维成本高低等均会影响分布式光伏发电的最低上网电价，从经济效益考虑余电上网并不是最佳选择。

9、关于方法二：由于功率因数限制，调节逆变器无功功率对调节“光伏余电”的作用有限。加装无功补偿设备和储能设备势必带来额外的投资，目前主要采用锂电池作为储能设备，成本较高，寿命较短；此外，储能电池使用过程中的安全性不容忽视，长时间大功率的充放电可能会引起性能衰退，甚至爆炸等安全事故。

10、关于方法三：“弃光”极大降低了分布式光伏系统的投资效益，以及可再生能源的利用率。

11、因此，目前亟需一种方法或装置，能够经济实用地对分布式光伏系统所产生的多余发电量进行处置。

12、另一方面，在加油站的便利店以及办公室等地方均安装有空调，越来越多的人开始关注到空调等柔性负荷在电力调控方面的巨大潜力。若能充分发挥空调负荷的调节能力，通过空调负荷增加出力消纳过剩的分布式光伏功率，将可弥补分布式光伏自身无功调节能力的不足，同时减少分布式光伏的“弃光”及储能和无功补偿设备的投资，为解决分布式光伏系统发电问题提供新的思路。

技术实现思路

1、有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供基于空调负荷的加油站分布式光伏余电消纳方法及装置，以解决现有技术的不足。

2、本发明所述的基于空调负荷的加油站分布式光伏余电消纳方法，其技术方案如下：

3、所述方法具体包括：

4、s1、获取当前时刻的加油站分布式光伏供电系统的运行参数；所述运行参数包括：

5、光伏总发电量、负载总用电量、光伏并网类型、光伏离并网状态、光伏余电上网费用计算参数、空调消纳费用计算参数、空调消纳调控参数以及空调消纳效益阈值；

6、s2、根据所述光伏总发电量与所述负载总用电量获得余电电量；

7、s3、判断所述余电电量是否大于0，并在以下两个动作中进行选择：

8、若是，则执行步骤s4；

9、若否，则本方法结束；

10、s4、根据所述光伏并网类型以及光伏离并网状态，判断是否具有光伏并网条件，并在以下两个动作中进行选择：

11、若是，则执行步骤s5；

12、若否，则执行步骤s7；

13、s5、核算空调消纳效益，具体地：

14、s5.1、根据所述余电电量以及光伏余电上网费用计算参数，获得光伏余电上网费用；

15、s5.2、根据所述余电电量、空调消纳费用计算参数以及空调消纳调控参数，获得空调消纳费用；

16、s5.3、将所述空调消纳费用与光伏余电上网费用的差值作为空调消纳效益；

17、s6、判断所述空调消纳效益与所述空调消纳效益阈值的差值是否大于0：

18、若是，则执行步骤s7；

19、若否，则发出光伏余电上网指令，本方法结束；

20、s7、进行空调消纳，具体地：

21、发出空调消纳指令；

22、获得空调消纳电量；

23、判断所述余电电量与所述空调消纳电量的差值是否等于0：

24、若是，则本方法结束；

25、若否，则发出弃光指令，本方法结束。

26、进一步的，提供一个优选实施方式，其技术方案如下：

27、所述光伏余电上网费用计算参数为光伏上网电价。

28、进一步的，提供一个优选实施方式，其技术方案如下：

29、所述空调消纳费用计算参数包括分时电价、人体适宜温度上限tbody,up、人体适宜温度下限tbody,dw、回弹温度上限tback,up、回弹温度下限tback,dw；

30、所述空调消纳调控参数包括：

31、空调初始功率pair,t、当前时刻室内温度tin,t、当前时刻室外温度tout,t、室内等效热阻r、室内等效热容c、空调能效比cop以及空调最大功率pair,max；

32、其中，tbody,dw≤tback,dw，tback,up≤tbody,up。

33、进一步的，提供一个优选实施方式，其技术方案如下：

34、所述步骤s4中，根据所述光伏并网类型以及光伏离并网状态，判断是否具有光伏并网条件的具体方法为：

35、如果所述光伏并网类型为离网型，则不具有光伏并网条件；

36、如果所述光伏并网类型为并网型，则继续根据光伏离并网状态判断，具体地：

37、如果所述光伏离并网状态为离网状态，则不具有光伏并网条件；

38、如果所述光伏离并网状态为并网状态，则具有光伏并网条件。

39、进一步的，提供一个优选实施方式，其技术方案如下：

40、所述步骤s5.1中：

41、所述光伏余电上网费用csw通过下述公式获得：

42、csw＝eyd×prfs，

43、其中，eyd为所述余电电量，prfs为所述光伏上网电价。

44、进一步的，提供一个优选实施方式，其技术方案如下：

45、所述步骤s5.2具体为：

46、所述空调消纳费用ckt通过下述公式获得：

47、ckt＝eback×prkt，

48、其中，prkt为所述分时电价；所述eback为采用模拟空调消纳与室内温度回弹的方法所得出的，当空调消纳结束后，空调为维持室内温度处于一定的温度回调时，所需要消耗的电量。

49、进一步的，提供一个优选实施方式，其技术方案如下：

50、所述模拟空调消纳与室内温度回弹的方法具体为：

51、st1、模拟空调消纳过程：

52、采用空调一阶等效热参数模型，将空调功率由空调初始功率pair,t，调节为空调目标功率pair,t+1；并将室内温度由当前时刻室内温度tin,t调节到下一时刻室内温度tin,t+1；

53、其中，所述空调一阶等效热参数模型表示为：

54、式中，所述空调能效比cop，制冷时为负值，制热时为正值；p为所述空调的平均功率；δt为空调消纳时间间隔；

55、在所述模拟空调消纳过程中：

56、采用所述人体适宜温度上限tbody,up和人体适宜温度下限tbody,dw，约束下一时刻室内温度tin,t+1，即tbody,dw≤tin,t+1≤tbody,up；

57、采用所述空调最大功率pair,max，约束空调目标功率pair,t+1以及空调的平均功率p，即0<pair,t+1≤pair,max，0<p≤pair,max；

58、采用所述余电电量eyd约束所述空调消纳时间间隔δt，即p×δt≤eyd；

59、st2、模拟室内温度回弹过程：

60、当所述室内温度达到所述下一时刻室内温度tin,t+1时，所述模拟空调消纳过程结束，将空调功率由所述空调目标功率pair,t+1，调节回所述空调初始功率pair,t；

61、此时，室内温度会向空调消纳之前的室内温度回弹，根据所述空调一阶等效热参数模型，求取当室内温度回弹到tback时，所需要消耗的回弹电量eback；

62、其中，当tin,t＜tin,t+1时，tback,dw≤tback＜tin,t+1，且tin,t＜tback,dw；当tin,t+1＜tin,t时，tin,t+1＜tback≤tback,up，且tback,up＜tin,t。

63、本发明还提出了基于空调负荷的加油站分布式光伏余电消纳装置，其技术方案如下：

64、所述装置具体包括：

65、计算参数获取模块、余电电量计算模块、余电电量判断模块、光伏并网条件判断模块、空调消纳效益核算模块、空调消纳效益判断模块以及空调消纳模块；

66、所述计算参数获取模块，用于获取当前时刻的加油站分布式光伏供电系统的运行参数；所述运行参数包括：

67、光伏总发电量、负载总用电量、光伏并网类型、光伏离并网状态、光伏余电上网费用计算参数、空调消纳费用计算参数以及空调消纳效益阈值；

68、所述余电电量计算模块，用于根据所述光伏总发电量与所述负载总用电量获得余电电量，并将所述余电电量发送给所述余电电量判断模块；

69、所述余电电量判断模块，用于判断所述余电电量是否大于0：若判断结果为是，则所述计算参数获取模块将所述光伏并网类型以及光伏离并网状态发送给所述光伏并网条件判断模块；若判断结果为否，则不需要消纳余电，不执行任何动作；

70、所述光伏并网条件判断模块，用于根据所述光伏并网类型以及光伏离并网状态，判断是否具有光伏并网条件：若判断结果为是，则所述余电电量计算模块将所述余电电量发送给所述空调消纳效益核算模块，且所述计算参数获取模块将所述光伏余电上网费用计算参数、空调消纳费用计算参数以及空调消纳效益阈值发送给所述空调消纳效益核算模块；若判断结果为否，则所述余电电量计算模块将所述余电电量发送给所述空调消纳模块，且所述计算参数获取模块将所述空调消纳费用计算参数发送给所述空调消纳效益核算模块空调消纳模块；

71、所述空调消纳效益核算模块，用于核算空调消纳效益，具体地：

72、所述空调消纳效益核算模块包括光伏余电上网费用计算子模块、空调消纳费用计算子模块以及空调消纳效益计算子模块；

73、所述光伏余电上网费用计算子模块，用于根据所述余电电量以及光伏余电上网费用计算参数，获得光伏余电上网费用；

74、所述空调消纳费用计算子模块，用于根据所述余电电量、空调消纳费用计算参数以及所述空调消纳调控参数，获得空调消纳费用；

75、所述空调消纳效益计算子模块，用于将所述空调消纳费用与光伏余电上网费用的差值作为空调消纳效益；

76、所述空调消纳效益判断模块，用于判断所述空调消纳效益与所述空调消纳效益阈值的差值是否大于0：若判断结果为是，则所述余电电量计算模块将所述余电电量发送给所述空调消纳模块，且所述计算参数获取模块将所述空调消纳调控参数发送给所述空调消纳模块；若判断结果为否，则发出光伏余电上网指令；

77、所述空调消纳模块，用于进行空调消纳；所述空调消纳模块包括空调消纳指令子模块，空调消纳电量获取模块以及弃光判断子模块，具体地：

78、所述空调消纳指令子模块，用于发出空调消纳指令；

79、所述空调消纳电量获取模块，用于获得空调消纳电量；

80、所述弃光判断子模块，用于判断所述余电电量与所述空调消纳电量的差值是否等于0：若是，则不需要弃光，不执行任何动作；若否，则发出弃光指令。

81、本发明还提出了基于空调负荷的加油站分布式光伏余电消纳设备，其技术方案如下：

82、所述设备包括控制单元、配置单元、光伏管理单元、负载管理单元、并网管理单元、空调调控单元以及电量存储单元；

83、所述控制单元包括处理器和存储器，所述存储器用于存储所述处理器的可执行指令，所述处理器配置为经由执行所述可执行指令来执行权利要求1－7任意一项权利要求所述的基于空调负荷的加油站分布式光伏余电消纳方法；

84、所述配置单元，用于存储光伏并网类型、光伏余电上网费用计算参数、空调消纳费用计算参数、空调消纳调控参数以及空调消纳效益阈值；以及用于将所存储的内容发送给所述控制单元；

85、所述并网管理单元，用于与外面的并网逆变器通信，获取所述光伏离并网状态；以及用于将所述光伏离并网状态发送给所述控制单元；

86、所述负载管理单元，用于根据负载的类别，实时计算当前时刻负载分类用电量；以及用于根据所述当前时刻负载分类用电量，计算当前时刻负载总用电量；以及用于将所述当前时刻负载总用电量发送给所述控制单元；

87、所述光伏管理单元，用于实时计算当前时刻光伏总发电量；以及用于将所述光伏总发电量发送给所述控制单元；以及用于响应所述控制单元的光伏余电上网指令，开启和关闭光伏余电上网，并计算光伏余电上网电量；以及用于响应所述控制单元的弃光指令，进行弃光，并计算弃光电量；

88、所述空调调控单元，用于响应所述控制单元的空调消纳指令，进行空调消纳，并计算空调消纳电量；

89、所述电量存储单元，用于存储历史数据，所述历史数据包括之前各个时刻的光伏发电量、空调消纳电量、光伏余电上网电量、弃光电量以及负载分类用电量；以及用于将所述空调消纳电量发送给所述控制单元。

90、本发明还提出了一种计算机存储介质，其技术方案如下：

91、一种计算机存储介质，所述存储介质中存储有计算机程序，所述计算机程序运行时，执行上述的基于空调负荷的加油站分布式光伏余电消纳方法。

92、本发明有以下有益效果：

93、本发明所述基于空调负荷的加油站分布式光伏余电消纳方法及装置，无需配电网端有任何改变和调整，将安装有空调的加油站站房、办公室和便利店看做一种虚拟储能设备，并结合人体温感等因素，通过空调负荷增加出力消纳过剩的分布式光伏功率，弥补分布式光伏自身无功调节能力的不足，减少分布式光伏的“弃光”及储能和无功补偿设备的投资，在兼顾用户舒适度的同时，提高了分布式光伏系统的投资经济效益，以及可再生能源的利用率。

94、本发明所述的基于空调负荷的加油站分布式光伏余电消纳方法及装置，适用于对安装有分布式光伏系统的加油站进行光伏余电消纳。