[发明专利]由可再生源产生的功率的消耗的优化方法

说明书

技术领域

本发明的领域是电力产生和分配的微电网的领域。更具体地说，本发明涉及一种用于优化由一个或多个可再生电力源产生的电功率的消耗的方法。

背景技术

微网络或微电网通常是旨在在远离大型电能产生中心的隔离区域中产生和分配电能的本地电力网络。隔离区域例如是岛屿、山区或沙漠区。当连接到广泛分布网络的建筑物、地区、校园或其他实体想要有差别地管理其能量产生以及增加其稳定性时，微电网原理也适用。

微电网的主要吸引力是，它们可以自主地运行(在孤岛模式下，没有与公共网络的连接)，并且它们位于消耗区域(负载)附近。因此，长距离的分配网络中的固有损耗是有限的。

微电网的能量自给通常由不同类型的电力源来确保的，在不同类型的电力源中发电机组占据了重要的位置(这被称为同步能量源)。实际上，从经济角度来看，发电机组代表着小的初始投资，并且确保电力产生足够灵活以便吸收在峰值负载时间的消耗峰值。然而，发动机组的运行需要大量的燃料(例如柴油)，这相应地增加了能量账单，也增加了大气污染。

为了减轻这些经济和环境问题，微电网是混合系统，并且还包括可再生电力源，例如光伏电力源。由可再生电力源生成的DC电流和DC电压通常由逆变器转换成在网络的频率f的AC电流和电压。逆变器通常根据赋予(confer)在频率/有功功率P和有效电压(RMS电压)/无功功率Q上的“下垂”控制的控制律来伺服控制。下垂控制使得逆变器与同步发电机(例如发电机组)可以在电力产生和分配网络上并联连接。然而，来自可再生电力源的电功率的产生的波动和/或间歇性，造成经由逆变器由可再生电力源输送的AC频率、电压和电流的不稳定性。由可再生电力源输送的电压和电流的频率的不稳定性对发电厂和分配网络有直接的影响。发电厂被理解为表示连接到分配网络并且能够产生电功率的所有可再生电力源、以及所有的不可再生电力源。为了限制由这种不稳定性引起的后果和不便，可再生电力源通常不超过所述网络的标称功率的30％(即，可再生电力源的渗透率限于标称值的30％)。然后，产生可再生电功率的波动被永久运行的发电机组抵消(offset)。

为了增加可再生电力源的渗透率，已经开发了虚拟发电机或同步虚拟发电机的概念，并且本领域技术人员将能够参考文献[1]，其详细描述了虚拟发电机的基本原理。虚拟发电机通常包括可再生电力源(例如光伏或风力涡轮机面板)、以及逆变器。虚拟发电机的设置(installation)允许达到可再生电力源的100％的渗透率。

虽然在渗透率和降低燃料消耗方面提供了相当大的进步，但是该解决方案没有解决由可再生电力源产生的功率和/或电能的消耗的优化。

实际上，上述解决方案不允许发电机组在可再生能量产生停止时(例如在夜间，当光伏电力源不再产生电功率时)降低燃料消耗。

此外，为了确保网络的电压和电流频率的平衡，可能需要通过调峰(peak-shaving)来限制可再生电功率的产生。当设置的可再生电功率产生的潜力(potential)达到电力产生和分配网络的标称功率的100％时，这种调峰是更加可取的。可再生电功率的产生的调峰通常由与所述源相关联的逆变器来进行以及到达其能力的程度。

于是，本发明的一个目的是提供一种用于优化由可再生电力源产生的功率和/或电能的消耗的方法，以便减少由也连接到电力产生和分配网络的发电机组的燃料消耗。

本发明的另一个目的还在于最大化由可再生电力源对可再生电功率的产生。

本发明的另一个目的还在于优化待设置的可再生电功率。

发明内容

本发明的目的至少部分地是通过一种用于优化负载对由连接到电力产生和分配网络的至少一个可再生电力源和至少一个非间歇电力源产生的功率的消耗的方法实现的，所述方法包括：

a.预报(forecast)在接下来的时间段内由至少一个可再生电力源产生的可再生电功率的时间分布(profile)的步骤；

b.在连接到网络的负载中确定对所述负载的使用的约束的步骤；

c.确定所述负载的运行计划的步骤，所述运行计划用于在遵守对使用的所述约束的同时最大化在接下来的时间段内由至少一个可再生电力源产生的可再生电功率的消耗，此确定包括评估在启动所述负载中的一个或者其它时的时移的影响下的可再生电功率的消耗。