本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)及其自動化技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及光伏光熱一體化系統(tǒng)輸出功率計算的n維梯形模糊集方法及裝置。

背景技術(shù)：

發(fā)展太陽能分布式發(fā)電系統(tǒng)是智慧城市發(fā)展趨勢，光伏發(fā)電和光熱發(fā)電是太陽能發(fā)電兩種不同的形式。近年來，光伏-光熱一體化分布式發(fā)電系統(tǒng)成為發(fā)展主流的方向和研究熱點的主題。

光伏發(fā)電的原理是，利用真空器件、堿金屬、磁流體等半導(dǎo)體或金屬材料溫差將太陽熱能直接轉(zhuǎn)化成電能而實現(xiàn)發(fā)電。光熱發(fā)電的原理是，采用聚光集熱的形式將水等工質(zhì)加熱至高溫高壓水蒸汽，由高溫高壓水蒸汽驅(qū)動汽輪機等熱機，再由熱機驅(qū)動發(fā)電機組發(fā)電，利用太陽光-熱-機-電多種能源的轉(zhuǎn)換而實現(xiàn)發(fā)電，其發(fā)電原理與常規(guī)熱力發(fā)電類似，但其能源不是煤、油或氣等燃料而是太陽光。

目前，光伏發(fā)電已成為非常成熟的技術(shù)，其發(fā)電成本已經(jīng)降低至7000萬元/萬千瓦的水平。光熱發(fā)電主要有塔式、槽式、碟式及菲涅耳式四種。槽式太陽光熱發(fā)電系統(tǒng)的原理是，利用多個串并聯(lián)的槽型拋物面聚光集熱器聚集太陽能熱，加熱工質(zhì)至高溫高壓蒸汽，進(jìn)而驅(qū)動汽輪機發(fā)電機組發(fā)電。碟式太陽光熱發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電原理是，是由許多鏡子組成的拋物面反射鏡，太陽能光聚集在拋物面的焦點上，使拋物面接收器內(nèi)工質(zhì)加熱至高溫高壓蒸汽，驅(qū)動發(fā)電機發(fā)電。菲涅耳式光熱發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電原理是，采用菲涅耳結(jié)構(gòu)的聚光鏡聚集太陽能熱，加熱工質(zhì)至高溫高壓蒸汽，驅(qū)動汽輪機發(fā)電機組發(fā)電，其發(fā)電效率低，但結(jié)構(gòu)簡單、建設(shè)和維護(hù)成本較低。塔式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)的原理是，利用中央吸收塔頂上吸收器聚集太陽能熱，加熱工質(zhì)至高溫高壓蒸汽，驅(qū)動汽輪機發(fā)電機組發(fā)電，塔的周圍安裝一定數(shù)量的定日鏡，通過定日鏡將太陽光聚集到塔頂?shù)慕邮掌鞯那惑w內(nèi)并其工質(zhì)加熱而產(chǎn)生高溫蒸汽，驅(qū)動汽輪機發(fā)電機組發(fā)電。這幾種光熱發(fā)電方式都是通過光轉(zhuǎn)換為熱再產(chǎn)生蒸汽來帶動汽輪機進(jìn)行發(fā)電。

太陽光在不同區(qū)域輻射強度、日照時間會存在極大的差異性，在同一地點因云層遮擋形成陰影而造成在不同時間和空間上日照強度也會存在極大的差異性、隨機性和模糊性，這種不確定特性決定了光伏和光熱發(fā)電系統(tǒng)出力也具有極大的差異性、隨機性和模糊性。因此，要確定光伏和光熱發(fā)電系統(tǒng)的輸出功率的大小，就需要對該區(qū)域內(nèi)太陽光輻射強度、日照時間進(jìn)行概率分析或模糊分析、概率模糊分析，還要對在不同時間和空間上日照強度進(jìn)行概率分析或模糊分析、概率模糊分析。

利用電池儲能的接續(xù)發(fā)電原理，光伏發(fā)電系統(tǒng)可以在白天陰天或黑夜里時接續(xù)發(fā)電或連續(xù)發(fā)電。但是其接續(xù)發(fā)電或連續(xù)發(fā)電能力取決于電池儲能容量、效率和控制方式等因素，這些因素影響電池儲能接續(xù)發(fā)電系統(tǒng)的輸出功率水平。利用熔融鹽儲能，也能夠?qū)崿F(xiàn)光熱發(fā)電在白天陰天或黑夜里時接續(xù)發(fā)電或連續(xù)發(fā)電。與光伏發(fā)電一樣，光熱發(fā)電系統(tǒng)的接續(xù)發(fā)電或連續(xù)發(fā)電能力取決于熔融鹽儲能容量、能源轉(zhuǎn)換效率和柔性控制方式等因素，其輸出功率水平也因多種不確定性因素影響而具有很大的隨機性和模糊性。

世界各國可再生能源在電網(wǎng)接入近年呈現(xiàn)快速增長趨勢。光伏發(fā)電接入增長是最快的，年增長率為60％；其次是風(fēng)力發(fā)電和生物燃料發(fā)電，年增長率分別為27％和18％。工業(yè)和信息化部預(yù)測,2030年全國電動汽車保有量將達(dá)到6000萬輛,峰值充電功率將達(dá)0.42tw，占預(yù)計總裝機容量2.32tw的18％。因此，分布式發(fā)電、儲能和電動汽車充電系統(tǒng)在城市配電網(wǎng)大規(guī)模接入是必然的趨勢。隨著國家政策和行業(yè)發(fā)展的交互支持和促進(jìn)，在一定空間中，比如城市居民等小用戶以及商業(yè)建筑物、社區(qū)、工業(yè)區(qū)等大用戶群，分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)會形成快速發(fā)展的趨勢，光伏和光熱發(fā)電一體化系統(tǒng)也將顯示出強勁發(fā)展的態(tài)勢。分布式儲能系統(tǒng)是接入電壓等級和接入點固定的分布式系統(tǒng)，包括壓縮氫儲能、電池儲能、超級電容儲能等，儲能功率可柔可控；電動汽車分布式充電系統(tǒng)是接入電壓等級和接入點可變的分布式系統(tǒng)，充電功率可柔可控，隨機性極大。分布式發(fā)電波動性、間歇性、隨機性和電動汽車充電不確定性，使得單一新能源用戶發(fā)電、用電和充電的更具隨機性，城市居民等小用戶以及商業(yè)建筑物、社區(qū)、工業(yè)區(qū)等大用戶群分布式發(fā)電、儲能和電動汽車充電系統(tǒng)的互動關(guān)系會進(jìn)一步增大了新能源用戶輸出功率的隨機性和模糊性。

對于隨機不確定性，傳統(tǒng)上通常采用概率統(tǒng)計理論來進(jìn)行分析和處理隨機不確定性的信息，例如用以均值和方差為特征值的概率密度函數(shù)和概率分布函數(shù)來構(gòu)造不確定性事件或參量的概率模型，描述不確定性事件的發(fā)生概率特性以及功率、電壓和電流等不確定性參量的波動特性。

對于模糊的不確定性，傳統(tǒng)上通常采用模糊分析方法來進(jìn)行分析和處理模糊不確定性的信息。采用zadeh模糊集或type1模糊集模擬和描述模糊不確定性事件或參量的不精確信息，主要是利用單層隸屬度函數(shù)的方法對模糊不確定性事件或參量進(jìn)行模擬，以隸屬度值來描述。在實際應(yīng)用系統(tǒng)中，不確定性事件變得越來越復(fù)雜，不確定性參量數(shù)量龐大而且關(guān)系復(fù)雜，極大地增加了事件或參量本身以及相互之間信息的模糊程度，基于zadeh模糊集和type1模糊集的單層隸屬度函數(shù)方法顯得明顯的不足，已經(jīng)以直接模擬信息中的難以分析和處理這些模糊不確定性事件或參量。在type1模糊集的基礎(chǔ)上，zadeh提出了基于兩層隸屬度函數(shù)的type2模糊集，進(jìn)一步增強了對模糊不確定性事件或參量處理能力。

在實際應(yīng)用系統(tǒng)中，還會同時存在隨機與模糊兩種不確定性的事件或參量，而且其交互作用、互相疊加。傳統(tǒng)的概率分析方法和模糊分析方法受其本身機理的限制，在處理這種系統(tǒng)隨機與模糊不確定性事件或參量時已經(jīng)變得明顯的不足，分析效果無法接近實際的情景。因此，近年來模糊理論與概率理論融合形成了發(fā)展方向和趨勢，給出了解決不確定性問題的誘人思路與方法。是將模糊理論引入到傳統(tǒng)的概率理論中，比如隨機集、模糊隨機集、模糊隨機變量；另是將概率理論引入到模糊理論中，比如非穩(wěn)定模糊集、概率集和概率模糊集。突出的是，在type2模糊集基礎(chǔ)上，概率模糊集將隨機理論引入到傳統(tǒng)的模糊理論中，以模糊隸屬度來描述不確定性隨機和模糊事件或參量的隨機特性，形成了廣義三維隸屬度函數(shù)的模糊集形式。

城市居民等小用戶以及商業(yè)建筑物、社區(qū)、工業(yè)區(qū)等大用戶群分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)就是這樣同時具有關(guān)系復(fù)雜并交互作用的隨機和模糊不確定性事件或參量的系統(tǒng)。擁有分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)的城市居民等新能源小用戶以及商業(yè)建筑物、社區(qū)、工業(yè)區(qū)等新能源大用戶群，在各種不確定性隨機和模糊事件或參量的影響下，其日發(fā)電量變得更具隨機特性和模糊特性。以往新能源用戶分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)日發(fā)電量通常采用確定性的計算方法，有些也采用概率分析的不確定性計算方法。確定性計算的方法通常是在假設(shè)區(qū)域內(nèi)太陽光輻射強度、日照時間以及用戶所在地在不同時間和空間上日照強度、日照時間、日照陰影、日照偏角度都確定的情況下計算新能源用戶分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)日發(fā)電量，也沒有考慮作為接續(xù)發(fā)電或連續(xù)發(fā)電的光伏發(fā)電系統(tǒng)的電池儲能容量或光熱發(fā)電系統(tǒng)的熔融鹽儲能裝機容量、儲能狀態(tài)、能源轉(zhuǎn)換效率、配電網(wǎng)調(diào)壓要求和柔性控制方式等因素的影響，計算結(jié)果是唯一性和確定性的，往往不能反應(yīng)新能源用戶分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)日發(fā)電量的實際情況。而概率分析的計算方法通常是在只假設(shè)日照強度等單一因素為不確定性因素的情況下計算新能源用戶分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)日發(fā)電量，計算結(jié)果是具有一定置信水平的概率值。實際上，新能源用戶光伏發(fā)電系統(tǒng)日發(fā)電量由區(qū)域內(nèi)太陽光輻射強度、日照時間及其概率或模糊度決定，還由用戶所在地在不同時間和空間上日照強度、日照時間、日照陰影、日照偏角度及其概率或模糊度決定，同時還取決于作為接續(xù)發(fā)電或連續(xù)發(fā)電的光伏發(fā)電系統(tǒng)的電池儲能容量或光熱發(fā)電系統(tǒng)的熔融鹽儲能裝機容量、儲能狀態(tài)、能源轉(zhuǎn)換效率、配電網(wǎng)調(diào)壓要求和柔性控制方式等因素。而且，這些影響因素通常都有隨機不確定性或模糊不確定性，或者他是具有隨機和模糊不確定性，往往以隨機和模糊不確定性事件或參量而存在。可見，新能源用戶分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)日發(fā)電量計算的現(xiàn)有技術(shù)都沒有全面考慮影響因素的不確定性和隨機性，計算方法適用性、實用性和應(yīng)用性也難以得到滿足。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明實施例提供了一種光伏光熱一體化系統(tǒng)輸出功率計算的n維梯形模糊集方法及裝置，解決了現(xiàn)有技術(shù)中新能源分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)日發(fā)電量的計算都沒有全面考慮影響因素的不確定性和隨機性，計算方法適用性、實用性和應(yīng)用性難以得到滿足的技術(shù)問題。

本發(fā)明實施例提供的光伏光熱一體化系統(tǒng)輸出功率計算的n維梯形模糊集方法，包括：

水冷卻光伏-光熱發(fā)電系統(tǒng)，水冷卻光伏-光熱發(fā)電系統(tǒng)包括光伏發(fā)電系統(tǒng)、光熱發(fā)電系統(tǒng)，光伏發(fā)電系統(tǒng)包括太陽能光伏發(fā)電板；

方法步驟包括：根據(jù)獲取到的太陽能光伏發(fā)電板實際測量溫度和輸出電流，計算太陽能光伏發(fā)電板的溫度降低值；

根據(jù)溫度降低值和環(huán)境溫度計算水冷卻光伏-光熱發(fā)電系統(tǒng)光伏發(fā)電的輸出功率增加值；

根據(jù)日照時間、日照陰影、日照偏角對日照強度的影響及水冷卻光伏-光熱發(fā)電系統(tǒng)的輸出功率與日照強度的n維廣義梯形模糊集計算水冷卻光伏-光熱發(fā)電系統(tǒng)所處區(qū)域的有效日照強度；

根據(jù)有效日照強度及太陽能光伏發(fā)電板的有效發(fā)電面積計算太陽能光伏發(fā)電板的發(fā)電功率；

根據(jù)光熱發(fā)電系統(tǒng)采用混合空氣時空氣溫度升高值計算光熱發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電效率增加值；

根據(jù)有效日照強度及光熱發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電效率增加值計算水冷卻光伏-光熱發(fā)電系統(tǒng)的高溫高壓蒸汽量；

根據(jù)高溫高壓蒸汽量計算光熱發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電功率；

根據(jù)太陽能光伏發(fā)電板的發(fā)電功率及光熱發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電功率計算水冷卻光伏-光熱發(fā)電系統(tǒng)的輸出功率。

優(yōu)選地，根據(jù)獲取到的太陽能光伏發(fā)電板實際測量溫度和輸出電流，計算太陽能光伏發(fā)電板的溫度降低值包括：

根據(jù)獲取到的太陽能光伏發(fā)電板實際測量溫度和輸出電流，通過溫度降低值確定公式計算太陽能光伏發(fā)電板的溫度降低值，溫度降低值確定公式具體為：

δtpv＝kpv(kit,pvipv-tpv)；

其中，kpv為光伏發(fā)電板溫度降低值對溫度變化的響應(yīng)系數(shù)，tpv為光伏發(fā)電板在環(huán)境溫度te的實際測量溫度，ipv為光伏發(fā)電板輸出電流，kit,pv為光伏發(fā)電板溫度與輸出電流的關(guān)系系數(shù)。

優(yōu)選地，根據(jù)溫度降低值和環(huán)境溫度計算水冷卻光伏-光熱發(fā)電系統(tǒng)光伏發(fā)電的輸出功率增加值包括：

根據(jù)溫度降低值和環(huán)境溫度通過輸出功率增加值確定公式計算水冷卻光伏-光熱發(fā)電系統(tǒng)光伏發(fā)電的輸出功率增加值，輸出功率增加值確定公式具體為：

其中，δppv為光伏發(fā)電的輸出功率增加值，ηp,cool為光伏發(fā)電板水冷卻的出力效應(yīng)系數(shù)，te為環(huán)境溫度。

優(yōu)選地，根據(jù)日照時間、日照陰影、日照偏角對日照強度的影響及水冷卻光伏-光熱發(fā)電系統(tǒng)的輸出功率與日照強度的n維廣義梯形模糊集計算水冷卻光伏-光熱發(fā)電系統(tǒng)所處區(qū)域的有效日照強度包括：

獲取用戶所在區(qū)域一定周期內(nèi)日照強度多值的數(shù)據(jù)，根據(jù)光伏發(fā)電系統(tǒng)的輸出功率與日照強度之間的關(guān)系，采用統(tǒng)計分析方法通過日照強度梯形模糊集確定公式計算確定光伏發(fā)電系統(tǒng)的輸出功率與日照強度多值模糊不確定性關(guān)系的n維廣義梯形模糊集，日照強度梯形模糊集確定公式具體為：

eh＝(ehv1,ehv2,...,ehvn)＝[(ehv11,ehv12,ehv13,ehv14；khv1),(ehv21,ehv22,ehv23,ehv24；khv2),…(ehvn1,ehvn2,ehvn3,ehvn4；khvn)]；

其中，eh為日照強度n維廣義梯形模糊集，ehv1、ehv2、…、ehvn及khv1、khv2、…、khvn分別為與日照強度模糊不確定性相對應(yīng)的日發(fā)電量n維廣義梯形模糊集及隸屬度系數(shù)，ehv1j、ehv2j、…、ehvnj(j＝1,2,3,4)分別為日照強度模糊不確定性相對應(yīng)的日照強度n維廣義梯形模糊集的第j個模糊數(shù)；

根據(jù)日照時間、日照陰影、日照偏角的不確定性、模糊隨機性和概率隨機性，通過有效日照強度確定公式計算水冷卻光伏-光熱發(fā)電系統(tǒng)所處區(qū)域的有效日照強度：

eeff＝ηstηsyηsa(ehv1,ehv2,...,ehvn)

＝ηstηsyηsa[(ehv11,ehv12,ehv13,ehv14；khv1),

(ehv21,ehv22,ehv23,ehv24；khv2),

…

(ehvn1,ehvn2,ehvn3,ehvn4；khvn)]

其中，eeff為水冷卻光伏-光熱發(fā)電系統(tǒng)所處區(qū)域有效日照強度，單位為w/m²；ηst、ηsy、ηsa分別為日照時間、日照陰影、日照偏角對日照強度的影響系數(shù)。

優(yōu)選地，根據(jù)有效日照強度及太陽能光伏發(fā)電板的有效發(fā)電面積計算太陽能光伏發(fā)電板的發(fā)電功率包括：

通過發(fā)電板發(fā)電功率確定公式根據(jù)有效日照強度及太陽能光伏發(fā)電板的有效發(fā)電面積計算太陽能光伏發(fā)電板的發(fā)電功率，發(fā)電板發(fā)電功率確定公式具體為：

ppv＝pstpsypsa(1+δepv)apvkpveeeff；

其中，apv為水冷卻光伏-光熱發(fā)電系統(tǒng)光伏發(fā)電板的有效發(fā)電面積，單位為m²；kpve為光伏發(fā)電板光電轉(zhuǎn)換系數(shù)；pst、psy、psa分別為水冷卻光伏-光熱發(fā)電系統(tǒng)日照時間的間隙性概率、日照陰影的概率、日照偏角的概率。

優(yōu)選地，根據(jù)光熱發(fā)電系統(tǒng)采用混合空氣時空氣溫度升高值計算光熱發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電效率增加值包括：

根據(jù)光熱發(fā)電系統(tǒng)采用混合空氣時空氣溫度升高值通過光熱發(fā)電效率增加值確定公式計算光熱發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電效率增加值，光熱發(fā)電效率增加值確定公式具體為：

δecsp＝ηheatδtcsp(1-ksb)；

其中，ηheat為光熱發(fā)電系統(tǒng)混合空氣的發(fā)電效應(yīng)系數(shù)，ksb為光熱發(fā)電系統(tǒng)光鍋爐容積系數(shù)，0≤ksb≤1。

優(yōu)選地，根據(jù)有效日照強度及光熱發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電效率增加值計算水冷卻光伏-光熱發(fā)電系統(tǒng)的高溫高壓蒸汽量包括：

根據(jù)有效日照強度及光熱發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電效率增加值通過蒸汽量求取公式計算水冷卻光伏-光熱發(fā)電系統(tǒng)的高溫高壓蒸汽量，蒸汽量求取公式具體為：

wcsp＝scspeefffcsp；

其中，scsp為光熱發(fā)電系統(tǒng)聚光器的面積，單位為m²；fcsp為光熱發(fā)電系統(tǒng)具有一定體積的集熱器的光效系數(shù)，單位為m³/w。

優(yōu)選地，根據(jù)高溫高壓蒸汽量計算光熱發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電功率包括：

根據(jù)高溫高壓蒸汽量通過光熱發(fā)電功率求取公式計算光熱發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電功率，光熱發(fā)電功率求取公式具體為：

其中，wcsp為水冷卻光伏-光熱發(fā)電系統(tǒng)光熱發(fā)電系統(tǒng)可用的高溫高壓熱水量，單位為m³；a、b、c分別為與水冷卻光伏-光熱發(fā)電系統(tǒng)光熱發(fā)電系統(tǒng)可用的高溫高壓熱水量相關(guān)的功率系數(shù)。

優(yōu)選地，根據(jù)太陽能光伏發(fā)電板的發(fā)電功率及光熱發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電功率計算水冷卻光伏-光熱發(fā)電系統(tǒng)的輸出功率包括：

根據(jù)太陽能光伏發(fā)電板的發(fā)電功率及光熱發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電功率通過系統(tǒng)輸出功率求取公式計算水冷卻光伏-光熱發(fā)電系統(tǒng)的輸出功率，系統(tǒng)輸出功率求取公式具體包括：

ppv-csp＝ηdc/acppv+(1-ηscp)pcsp；

其中，ηdc/ac為光伏發(fā)電系統(tǒng)逆變器轉(zhuǎn)換效率，ηscp為光熱發(fā)電系統(tǒng)廠用電率。

本發(fā)明實施例提供的光伏光熱一體化系統(tǒng)輸出功率計算的n維梯形模糊集裝置，包括：

第一計算模塊，用于根據(jù)獲取到的太陽能光伏發(fā)電板實際測量溫度和輸出電流，計算太陽能光伏發(fā)電板的溫度降低值；

第二計算模塊，用于根據(jù)溫度降低值和環(huán)境溫度計算水冷卻光伏-光熱發(fā)電系統(tǒng)光伏發(fā)電的輸出功率增加值；

第三計算模塊，用于根據(jù)日照時間、日照陰影、日照偏角對日照強度的影響及水冷卻光伏-光熱發(fā)電系統(tǒng)的輸出功率與日照強度的n維廣義梯形模糊集計算水冷卻光伏-光熱發(fā)電系統(tǒng)所處區(qū)域的有效日照強度；

第四計算模塊，用于根據(jù)有效日照強度及太陽能光伏發(fā)電板的有效發(fā)電面積計算太陽能光伏發(fā)電板的發(fā)電功率；

第五計算模塊，用于根據(jù)光熱發(fā)電系統(tǒng)采用混合空氣時空氣溫度升高值計算光熱發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電效率增加值；

第六計算模塊，用于根據(jù)有效日照強度及光熱發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電效率增加值計算水冷卻光伏-光熱發(fā)電系統(tǒng)的高溫高壓蒸汽量；

第七計算模塊，用于根據(jù)高溫高壓蒸汽量計算光熱發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電功率；

第八計算模塊，用于根據(jù)太陽能光伏發(fā)電板的發(fā)電功率及光熱發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電功率計算水冷卻光伏-光熱發(fā)電系統(tǒng)的輸出功率。

從以上技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明實施例具有以下優(yōu)點：

本發(fā)明實施例提供了一種光伏光熱一體化系統(tǒng)輸出功率計算的n維梯形模糊集方法及裝置，包括：根據(jù)獲取到的太陽能光伏發(fā)電板實際測量溫度和輸出電流，計算太陽能光伏發(fā)電板的溫度降低值；根據(jù)溫度降低值和環(huán)境溫度計算水冷卻光伏-光熱發(fā)電系統(tǒng)光伏發(fā)電的輸出功率增加值；根據(jù)日照時間、日照陰影、日照偏角對日照強度的影響及水冷卻光伏-光熱發(fā)電系統(tǒng)的輸出功率與日照強度的n維廣義梯形模糊集計算水冷卻光伏-光熱發(fā)電系統(tǒng)所處區(qū)域的有效日照強度；根據(jù)有效日照強度及太陽能光伏發(fā)電板的有效發(fā)電面積計算太陽能光伏發(fā)電板的發(fā)電功率；根據(jù)光熱發(fā)電系統(tǒng)采用混合空氣時空氣溫度升高值計算光熱發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電效率增加值；根據(jù)有效日照強度及光熱發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電效率增加值計算水冷卻光伏-光熱發(fā)電系統(tǒng)的高溫高壓蒸汽量；根據(jù)高溫高壓蒸汽量計算光熱發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電功率；根據(jù)太陽能光伏發(fā)電板的發(fā)電功率及光熱發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電功率計算水冷卻光伏-光熱發(fā)電系統(tǒng)的輸出功率，本發(fā)明實施例中同時考慮影響新能源用戶分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)日發(fā)電量的隨機和模糊不確定性，主要考慮區(qū)域內(nèi)太陽光輻射強度、日照時間以及用戶所在地在不同時間和空間上日照強度、日照時間、日照陰影、日照偏角度等隨機和模糊不確定性因素，在考慮日照強度、日照時間、日照陰影、日照偏角度時主要是引入廣義n維梯形模糊集概念及其計算方法，假設(shè)日照強度、日照時間、日照陰影、日照偏角度等參量以及用戶電池儲能充電事件均服從廣義n維梯形模糊分布規(guī)律，在模糊概率分析的基礎(chǔ)上計算新能源用戶分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)日發(fā)電量，為分布式新能源發(fā)電及智能電網(wǎng)調(diào)度運行提供必要的技術(shù)支撐，解決了現(xiàn)有技術(shù)中新能源分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)日發(fā)電量的計算都沒有全面考慮影響因素的不確定性和隨機性，計算方法適用性、實用性和應(yīng)用性難以得到滿足的技術(shù)問題。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其它的附圖。

圖1為本發(fā)明實施例提供的光伏光熱一體化系統(tǒng)輸出功率計算的n維梯形模糊集方法的流程示意圖；

圖2為本發(fā)明實施例提供的水冷卻光伏-光熱發(fā)電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明實施例提供的光伏光熱一體化系統(tǒng)輸出功率計算的n維梯形模糊集裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖示說明，1為光伏熱系統(tǒng)低溫水輸入管，光伏熱系統(tǒng)的上層頂板為光伏發(fā)電板、下層為由按照一定規(guī)律布置的光伏熱管組成光伏發(fā)電冷卻水系統(tǒng)；2為光伏發(fā)電系統(tǒng)；3為光伏發(fā)電冷卻水系統(tǒng)；4為光伏熱系統(tǒng)高溫水輸出管；5為光伏熱系統(tǒng)高溫水儲存系統(tǒng)；6為伏熱系統(tǒng)高溫水儲存系統(tǒng)高溫水輸出管；7為光伏熱系統(tǒng)的熱水與光熱發(fā)電系統(tǒng)發(fā)電用水的混合系統(tǒng)；8為太陽光聚光器；9為光熱發(fā)電系統(tǒng)集光器；10為光熱發(fā)電系統(tǒng)光鍋爐，用于生成高溫高壓水蒸汽；11為光熱發(fā)電系統(tǒng)光鍋爐低溫水輸入管；12為光伏熱系統(tǒng)的熱水與光熱發(fā)電系統(tǒng)發(fā)電用水的混合系統(tǒng)的低溫水輸入管；13為光熱發(fā)電系統(tǒng)光鍋爐高溫高壓水蒸汽輸出管；14為汽輪發(fā)電機組；15為光熱發(fā)電系統(tǒng)的低壓母線；16為光熱發(fā)電系統(tǒng)變壓器；17為光伏-光熱一體化發(fā)電系統(tǒng)的高壓母線；18為光伏-光熱一體化發(fā)電系統(tǒng)高壓側(cè)無功補償裝置，這里采用靜止無功發(fā)生器；19為光伏發(fā)電系統(tǒng)低壓側(cè)儲能系統(tǒng)；20為光伏發(fā)電系統(tǒng)低壓母線；21為光伏發(fā)電系統(tǒng)變壓器；22為來自聚光器的熱管，也是熔融鹽儲能系統(tǒng)的光熱輸入管；23為熔融鹽儲能系統(tǒng)；24為熔融鹽儲能系統(tǒng)的光熱輸出管。

具體實施方式

本發(fā)明實施例提供了一種光伏光熱一體化系統(tǒng)輸出功率計算的n維梯形模糊集方法及裝置，用于解決現(xiàn)有技術(shù)中新能源分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)日發(fā)電量的計算都沒有全面考慮影響因素的不確定性和隨機性，計算方法適用性、實用性和應(yīng)用性難以得到滿足的技術(shù)問題。

為使得本發(fā)明的發(fā)明目的、特征、優(yōu)點能夠更加的明顯和易懂，下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，下面所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而非全部的實施例。基于本發(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其它實施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

請參閱圖1，本發(fā)明實施例提供的一種光伏光熱一體化系統(tǒng)輸出功率計算的n維梯形模糊集方法，包括：

水冷卻光伏-光熱發(fā)電系統(tǒng)，水冷卻光伏-光熱發(fā)電系統(tǒng)包括光伏發(fā)電系統(tǒng)、光熱發(fā)電系統(tǒng)，光伏發(fā)電系統(tǒng)包括太陽能光伏發(fā)電板；

方法步驟包括：101、根據(jù)獲取到的太陽能光伏發(fā)電板實際測量溫度和輸出電流，計算太陽能光伏發(fā)電板的溫度降低值；

根據(jù)獲取到的太陽能光伏發(fā)電板實際測量溫度和輸出電流，通過溫度降低值確定公式計算太陽能光伏發(fā)電板的溫度降低值，溫度降低值確定公式具體為：

δtpv＝kpv(kit,pvipv-tpv)；

其中，kpv為光伏發(fā)電板溫度降低值對溫度變化的響應(yīng)系數(shù)，tpv為光伏發(fā)電板在環(huán)境溫度te的實際測量溫度，ipv為光伏發(fā)電板輸出電流，kit,pv為光伏發(fā)電板溫度與輸出電流的關(guān)系系數(shù)。

需要說明的是，本發(fā)明實施例提供的光伏光熱一體化系統(tǒng)輸出功率計算的n維梯形模糊集方法主要針對水冷卻光伏-光熱發(fā)電系統(tǒng)。其中，水冷卻光伏-光熱發(fā)電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖2所示。

102、根據(jù)溫度降低值和環(huán)境溫度計算水冷卻光伏-光熱發(fā)電系統(tǒng)光伏發(fā)電的輸出功率增加值；

根據(jù)溫度降低值和環(huán)境溫度通過輸出功率增加值確定公式計算水冷卻光伏-光熱發(fā)電系統(tǒng)光伏發(fā)電的輸出功率增加值，輸出功率增加值確定公式具體為：

其中，δppv為光伏發(fā)電的輸出功率增加值，ηp,cool為光伏發(fā)電板水冷卻的出力效應(yīng)系數(shù)，te為環(huán)境溫度。

103、根據(jù)日照時間、日照陰影、日照偏角對日照強度的影響及水冷卻光伏-光熱發(fā)電系統(tǒng)的輸出功率與日照強度的n維廣義梯形模糊集計算水冷卻光伏-光熱發(fā)電系統(tǒng)所處區(qū)域的有效日照強度；

獲取用戶所在區(qū)域一定周期內(nèi)日照強度多值的數(shù)據(jù)，根據(jù)光伏發(fā)電系統(tǒng)的輸出功率與日照強度之間的關(guān)系，采用統(tǒng)計分析方法通過日照強度梯形模糊集確定公式計算確定光伏發(fā)電系統(tǒng)的輸出功率與日照強度多值模糊不確定性關(guān)系的n維廣義梯形模糊集，日照強度梯形模糊集確定公式具體為：

eh＝(ehv1,ehv2,...,ehvn)＝[(ehv11,ehv12,ehv13,ehv14；khv1),(ehv21,ehv22,ehv23,ehv24；khv2),…(ehvn1,ehvn2,ehvn3,ehvn4；khvn)]；

其中，eh為日照強度n維廣義梯形模糊集，ehv1、ehv2、…、ehvn及khv1、khv2、…、khvn分別為與日照強度模糊不確定性相對應(yīng)的日發(fā)電量n維廣義梯形模糊集及隸屬度系數(shù)，ehv1j、ehv2j、…、ehvnj(j＝1,2,3,4)分別為日照強度模糊不確定性相對應(yīng)的日照強度n維廣義梯形模糊集的第j個模糊數(shù)；

根據(jù)日照時間、日照陰影、日照偏角的不確定性、模糊隨機性和概率隨機性，通過有效日照強度確定公式計算水冷卻光伏-光熱發(fā)電系統(tǒng)所處區(qū)域的有效日照強度：

eeff＝ηstηsyηsa(ehv1,ehv2,...,ehvn)

＝ηstηsyηsa[(ehv11,ehv12,ehv13,ehv14；khv1),

(ehv21,ehv22,ehv23,ehv24；khv2),

…

(ehvn1,ehvn2,ehvn3,ehvn4；khvn)]

其中，eeff為水冷卻光伏-光熱發(fā)電系統(tǒng)所處區(qū)域有效日照強度，單位為w/m²；ηst、ηsy、ηsa分別為日照時間、日照陰影、日照偏角對日照強度的影響系數(shù)。

104、根據(jù)有效日照強度及太陽能光伏發(fā)電板的有效發(fā)電面積計算太陽能光伏發(fā)電板的發(fā)電功率；

通過發(fā)電板發(fā)電功率確定公式根據(jù)有效日照強度及太陽能光伏發(fā)電板的有效發(fā)電面積計算太陽能光伏發(fā)電板的發(fā)電功率，發(fā)電板發(fā)電功率確定公式具體為：

ppv＝pstpsypsa(1+δepv)apvkpveeeff；

其中，apv為水冷卻光伏-光熱發(fā)電系統(tǒng)光伏發(fā)電板的有效發(fā)電面積，單位為m²；kpve為光伏發(fā)電板光電轉(zhuǎn)換系數(shù)；pst、psy、psa分別為水冷卻光伏-光熱發(fā)電系統(tǒng)日照時間的間隙性概率、日照陰影的概率、日照偏角的概率。

105、根據(jù)光熱發(fā)電系統(tǒng)采用混合空氣時空氣溫度升高值計算光熱發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電效率增加值；

根據(jù)光熱發(fā)電系統(tǒng)采用混合空氣時空氣溫度升高值通過光熱發(fā)電效率增加值確定公式計算光熱發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電效率增加值，光熱發(fā)電效率增加值確定公式具體為：

δecsp＝ηheatδtcsp(1-ksb)；

其中，ηheat為光熱發(fā)電系統(tǒng)混合空氣的發(fā)電效應(yīng)系數(shù)，ksb為光熱發(fā)電系統(tǒng)光鍋爐容積系數(shù)，0≤ksb≤1。

106、根據(jù)有效日照強度及光熱發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電效率增加值計算水冷卻光伏-光熱發(fā)電系統(tǒng)的高溫高壓蒸汽量；

根據(jù)有效日照強度及光熱發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電效率增加值通過蒸汽量求取公式計算水冷卻光伏-光熱發(fā)電系統(tǒng)的高溫高壓蒸汽量，蒸汽量求取公式具體為：

wcsp＝scspeefffcsp；

其中，scsp為光熱發(fā)電系統(tǒng)聚光器的面積，單位為m²；fcsp為光熱發(fā)電系統(tǒng)具有一定體積的集熱器的光效系數(shù)，單位為m³/w。

107、根據(jù)高溫高壓蒸汽量計算光熱發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電功率；

根據(jù)高溫高壓蒸汽量通過光熱發(fā)電功率求取公式計算光熱發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電功率，光熱發(fā)電功率求取公式具體為：

其中，wcsp為水冷卻光伏-光熱發(fā)電系統(tǒng)光熱發(fā)電系統(tǒng)可用的高溫高壓熱水量，單位為m³；a、b、c分別為與水冷卻光伏-光熱發(fā)電系統(tǒng)光熱發(fā)電系統(tǒng)可用的高溫高壓熱水量相關(guān)的功率系數(shù)。

108、根據(jù)太陽能光伏發(fā)電板的發(fā)電功率及光熱發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電功率計算水冷卻光伏-光熱發(fā)電系統(tǒng)的輸出功率。

根據(jù)太陽能光伏發(fā)電板的發(fā)電功率及光熱發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電功率通過系統(tǒng)輸出功率求取公式計算水冷卻光伏-光熱發(fā)電系統(tǒng)的輸出功率，系統(tǒng)輸出功率求取公式具體包括：

ppv-csp＝ηdc/acppv+(1-ηscp)pcsp；

其中，ηdc/ac為光伏發(fā)電系統(tǒng)逆變器轉(zhuǎn)換效率，ηscp為光熱發(fā)電系統(tǒng)廠用電率。

本發(fā)明實施例提供了一種光伏光熱一體化系統(tǒng)輸出功率計算的n維梯形模糊集方法，包括：根據(jù)獲取到的太陽能光伏發(fā)電板實際測量溫度和輸出電流，計算太陽能光伏發(fā)電板的溫度降低值；根據(jù)溫度降低值和環(huán)境溫度計算水冷卻光伏-光熱發(fā)電系統(tǒng)光伏發(fā)電的輸出功率增加值；根據(jù)日照時間、日照陰影、日照偏角對日照強度的影響及水冷卻光伏-光熱發(fā)電系統(tǒng)的輸出功率與日照強度的n維廣義梯形模糊集計算水冷卻光伏-光熱發(fā)電系統(tǒng)所處區(qū)域的有效日照強度；根據(jù)有效日照強度及太陽能光伏發(fā)電板的有效發(fā)電面積計算太陽能光伏發(fā)電板的發(fā)電功率；根據(jù)光熱發(fā)電系統(tǒng)采用混合空氣時空氣溫度升高值計算光熱發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電效率增加值；根據(jù)有效日照強度及光熱發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電效率增加值計算水冷卻光伏-光熱發(fā)電系統(tǒng)的高溫高壓蒸汽量；根據(jù)高溫高壓蒸汽量計算光熱發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電功率；根據(jù)太陽能光伏發(fā)電板的發(fā)電功率及光熱發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電功率計算水冷卻光伏-光熱發(fā)電系統(tǒng)的輸出功率，本發(fā)明實施例中同時考慮影響新能源用戶分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)日發(fā)電量的隨機和模糊不確定性，主要考慮區(qū)域內(nèi)太陽光輻射強度、日照時間以及用戶所在地在不同時間和空間上日照強度、日照時間、日照陰影、日照偏角度等隨機和模糊不確定性因素，在考慮日照強度、日照時間、日照陰影、日照偏角度時主要是引入廣義n維梯形模糊集概念及其計算方法，假設(shè)日照強度、日照時間、日照陰影、日照偏角度等參量以及用戶電池儲能充電事件均服從廣義n維梯形模糊分布規(guī)律，在模糊概率分析的基礎(chǔ)上計算新能源用戶分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)日發(fā)電量，為分布式新能源發(fā)電及智能電網(wǎng)調(diào)度運行提供必要的技術(shù)支撐，解決了現(xiàn)有技術(shù)中新能源分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)日發(fā)電量的計算都沒有全面考慮影響因素的不確定性和隨機性，計算方法適用性、實用性和應(yīng)用性難以得到滿足的技術(shù)問題。

以上為對本發(fā)明實施例提供的一種光伏光熱一體化系統(tǒng)輸出功率計算的n維梯形模糊集方法的詳細(xì)描述，以下將對本發(fā)明實施例提供的一種光伏光熱一體化系統(tǒng)輸出功率計算的n維梯形模糊集裝置進(jìn)行詳細(xì)的描述。

請參閱圖3，本發(fā)明實施例提供的一種光伏光熱一體化系統(tǒng)輸出功率計算的n維梯形模糊集裝置，包括：

第一計算模塊201，用于根據(jù)獲取到的太陽能光伏發(fā)電板實際測量溫度和輸出電流，計算太陽能光伏發(fā)電板的溫度降低值；

第二計算模塊202，用于根據(jù)溫度降低值和環(huán)境溫度計算水冷卻光伏-光熱發(fā)電系統(tǒng)光伏發(fā)電的輸出功率增加值；

第三計算模塊203，用于根據(jù)日照時間、日照陰影、日照偏角對日照強度的影響及水冷卻光伏-光熱發(fā)電系統(tǒng)的輸出功率與日照強度的n維廣義梯形模糊集計算水冷卻光伏-光熱發(fā)電系統(tǒng)所處區(qū)域的有效日照強度；

第四計算模塊204，用于根據(jù)有效日照強度及太陽能光伏發(fā)電板的有效發(fā)電面積計算太陽能光伏發(fā)電板的發(fā)電功率；

第五計算模塊205，用于根據(jù)光熱發(fā)電系統(tǒng)采用混合空氣時空氣溫度升高值計算光熱發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電效率增加值；

第六計算模塊206，用于根據(jù)有效日照強度及光熱發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電效率增加值計算水冷卻光伏-光熱發(fā)電系統(tǒng)的高溫高壓蒸汽量；

第七計算模塊207，用于根據(jù)高溫高壓蒸汽量計算光熱發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電功率；

第八計算模塊208，用于根據(jù)太陽能光伏發(fā)電板的發(fā)電功率及光熱發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電功率計算水冷卻光伏-光熱發(fā)電系統(tǒng)的輸出功率。

所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員可以清楚地了解到，為描述的方便和簡潔，上述描述的系統(tǒng)，裝置和單元的具體工作過程，可以參考前述方法實施例中的對應(yīng)過程，在此不再贅述。

在本申請所提供的幾個實施例中，應(yīng)該理解到，所揭露的系統(tǒng)，裝置和方法，可以通過其它的方式實現(xiàn)。例如，以上所描述的裝置實施例僅僅是示意性的，例如，所述單元的劃分，僅僅為邏輯功能劃分，實際實現(xiàn)時可以有另外的劃分方式，例如多個單元或組件可以結(jié)合或者可以集成到另一個系統(tǒng)，或一些特征可以忽略，或不執(zhí)行。另一點，所顯示或討論的相互之間的耦合或直接耦合或通信連接可以是通過一些接口，裝置或單元的間接耦合或通信連接，可以是電性，機械或其它的形式。

所述作為分離部件說明的單元可以是或者也可以不是物理上分開的，作為單元顯示的部件可以是或者也可以不是物理單元，即可以位于一個地方，或者也可以分布到多個網(wǎng)絡(luò)單元上。可以根據(jù)實際的需要選擇其中的部分或者全部單元來實現(xiàn)本實施例方案的目的。

另外，在本發(fā)明各個實施例中的各功能單元可以集成在一個處理單元中，也可以是各個單元單獨物理存在，也可以兩個或兩個以上單元集成在一個單元中。上述集成的單元既可以采用硬件的形式實現(xiàn)，也可以采用軟件功能單元的形式實現(xiàn)。

所述集成的單元如果以軟件功能單元的形式實現(xiàn)并作為獨立的產(chǎn)品銷售或使用時，可以存儲在一個計算機可讀取存儲介質(zhì)中。基于這樣的理解，本發(fā)明的技術(shù)方案本質(zhì)上或者說對現(xiàn)有技術(shù)做出貢獻(xiàn)的部分或者該技術(shù)方案的全部或部分可以以軟件產(chǎn)品的形式體現(xiàn)出來，該計算機軟件產(chǎn)品存儲在一個存儲介質(zhì)中，包括若干指令用以使得一臺計算機設(shè)備(可以是個人計算機，服務(wù)器，或者網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等)執(zhí)行本發(fā)明各個實施例所述方法的全部或部分步驟。而前述的存儲介質(zhì)包括：u盤、移動硬盤、只讀存儲器(rom，read-onlymemory)、隨機存取存儲器(ram，randomaccessmemory)、磁碟或者光盤等各種可以存儲程序代碼的介質(zhì)。

以上所述，以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對其限制；盡管參照前述實施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：其依然可以對前述各實施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實施例技術(shù)方案的精神和范圍。