CN102915396A - 一套计算电网风电消纳能力的方法 - Google Patents

Abstract

一套计算电网风电消纳能力的方法，涉及风电场的运行优化分析，针对风电并网中的负面因素，提出的一种适网消纳能力计算方法，其特征在于：首先要建立两个数学模型，P_balance1＝P_load+P_loss+P_Guse-P_spin-P_Glow和P_balance2＝P_tran+P_Gadj，分别用于对地区电力需求和电网调峰决定的风电消纳能力进行计算，并结合地区电网运行负荷曲线及未来负荷预测结果、历史风电出力曲线及风电规划容量，得出地区电网未来年度中的典型日、月和年可消纳风电能力；同时还需建立一个实际电网仿真系统，用于进行包括实时稳态潮流计算、电压波动和暂态稳定等闭环试验，以此来验证由数学模型得出的计算结果是否满足电网实际运行要求；合格即采用，否则再进行修正。依此可保证风电场能与其它电源一起进行优化性综合调节，进而实现风电场能更好地进行适网运行，保证供电质量和电网安全稳定。

Description

一套计算电网风电消纳能力的方法

技术领域

本发明涉及电网优化分析，特别是涉及风电场的运行优化分析。

背景技术

环保、低碳的国际形势要求，促使风力发电装机容量高速增长，占电网总装机容量比例不断提高，但由于风力发电并网具有间隙性、随机性、波动性强等特点，往往不能按照电网和用户的需要正常发电，为改变此种状态，风电场必须要与其它电源一起进行优化性综合调节，才能更好地进行适网运行，保证供电质量和电网安全稳定。因此，关于风电出力的多少和电网对其出力的消纳程度控制，便是一个进行综合调节以实现优化的现实问题，其问题的结果就需通过计算来确立应有的适网数据，此数据不能超过电网允许的消纳限度，而此限度的确立计算法即是本发明的主题。

发明内容

本发明的目的就在于如何解决电网消纳能力的优化确立，提供一种新的计算电网风电场消纳能力的方法，可以实现不同网架结构、不同负荷水平、不同运行方式下的电网消纳能力适网数据。

本发明所述的适网性电网消纳能力优化确立的做法包括如下内容：

1)首先，进行负荷预测及电力平衡分析、风电功率特性及其与负荷相关性分析，计算地区电网风电电盈余状态，分析风电出力与负荷变化的趋势；

2)建立两个数学模型，一个用于对地区电力需求决定的风电消纳能力计算法，计算公式为P_balance1＝P_load+P_loss+P_Guse-P_spin-P_Glow，其中P_balance1为由地区电力需求决定的风电消纳能力，P_load为地区电网最小负荷值，P_loss为网损值，P_Guse为厂用电，P_spin为负荷备用容量，P_Glow为电网某个运行方式发电最低出力下限；另一个用于对电网的调峰能力决定的风电消纳能力的计算法，计算公式为P_balance2＝P_tran+P_Gadj，P_balance2为电网的调峰能力决定的地区电网风电消纳能力，P_tran为外部电网向地区电网可提供的功率支持，P_Gadj为地区电网常规电源(火电)的可调出力。

3)根据两种数学模型下确定的电网风电消纳能力范围，结合地区电网运行负荷曲线及未来负荷预测结果、历史风电出力曲线及风电规划容量，得出地区电网未来年度夏季典型日、冬季典型日、典型月、全年可消纳风电能力；

4)针对地区内某一具体风电场，根据风场接入系统情况，将该风电场的风电消纳问题应该与地区电网的风电消纳能力问题统一考虑，分析该风电场接入电网后是否存在限电弃风情况和全年损失入网电量；

5)在建立数学模型进行电网可消纳风电能力计算的同时，尚应建立一个实际电网的仿真模型，该模型以PSD-BPA的软件系统为核心，包含有风电场、升压变、送出线和接入电网系统；

6)将由两数学模型计算出的电网消纳能力结果分别放入仿真模型中，进行各类闭环试验，包括进行实时稳态潮流计算、电压波动和暂态稳定计算，以此来验证由数学模型得出的计算结果是否满足电网实际运行要求；

7)如满足电网运行要求，则采用该数值，否则，要根据仿真结果进行数值修正，将修正数值再次代入仿真模型进行计算，使得实际电网潮流分布合理，并且不存在暂态稳定问题，依此来最终得出电网消纳风电能力数值。

本方法所具有的积极效果是：从电网的角度出发，通过两种理论数学模型进行电网的风电消纳能力计算，并用仿真模型校验理论计算结果，仿真模型的搭建使风电场因出力波动而引起的一系列稳态、暂态问题得到有效抑制，还可以有效指导风电场的投资方向，可以避免风电场的无序运行和在电网波动时由于大规模运行风机脱网，增加其有效的发电时间，并节约投资。

附图说明

图1是本发明做法中计算流程示意框图。

本框图反映了本发明方法的计算全过程。

具体实施方式

前述的一套计算电网风电消纳能力的方法，归纳看主要由三部分构成，首先是通过所建立的数学模型来进行理论风电消纳能力计算，其次是通过所建立的软件仿真系统，针对实际电网情况及参数进行模型搭建；最后，将理论计算的风电消纳数据代入到仿真系统中进行闭环试验，通过对各种稳态、暂态及动态进行模拟，校验其正确性，如不满足运行要求，则修改数据再返回到仿真系统中试验直至合格。

这里，所述的数学模型是两个创新计算公式：P_balance1＝P_load+P_loss+P_Guse-P_spin-P_Glow和P_balance2＝P_tran+P_Gadj，分别用于对地区电力需求的风电消纳能力计算和对电网的调峰能力的风电消纳能力的计算，所述的仿真系统则是一个计算机软件仿真电网环境模型，该仿真系统包括有风电场、升压变、送出线和接入电网系统等在内的真实电网环境。

本发明做法的具体过程由附图所示，由图示，在进行负荷预测及电力平衡分析、风电功率特性及其与负荷相关性分析的基础上，根据左侧的数学模型确立的消纳能力范围，结合电网运行负荷曲线，进行电网的典型日、典型月以及全年风电消纳能力分析，测算出一个理论消纳数据，再代入到右侧的根据网架结构及风电场接入方案，用PSD-BPA潮流计算程序，建立的仿真模型中做稳态电压校验、暂态稳定计算和动态电压波动校验，依此来确立一个优化适网消纳数据。

利用该套分析计算方法，目前已经完成了《察右后旗绿色高载能300MW风电场风电消纳能力研究》得出如下结论：若按电力需求决定的风电消纳能力计算，乌兰察布电网2015年只能消纳风电4700MW；若综合考虑电力需求与电网调峰能力，在全年不限电情况下，乌兰察布电网只能消纳风电3635MW。察右后旗300MW绿色高载能风电示范项目接入乌兰察布市电网后，考虑风电场风电出力的波动性和不稳定性，该风电场的风电消纳问题应该与乌兰察布地区电网的风电消纳能力问题统一考虑，分析计算结果表明，该风电场接入系统后会存在不同时段的限电弃风情况。将计算结果代入仿真模型中，在电网各种运行工况下，网内各条线路潮流分布合理，各点电压水平在合理范围之内，各种故障方式下系统均可保持稳定，能够满足暂态稳定的要求。

综上所述，利用本计算方法，可提供真实准确的仿真环境，提高了验证可能性，提高了计算结果的正确性，进而最终得出的电网消纳风电的能力。

Claims (1)

1.一套计算电网风电消纳能力的方法，从电力需求及电网的调峰能力两个方面入手，来确定在特定网架情况下，风电场作适网运行时的弃风限电，其特征在于：

1)首先要建立两个数学模型，一个对地区电力需求决定的风电消纳能力进行计算，计算公式为P_balance1＝P_load+P_loss+P_Guee-P_spin-P_Glow，另一个对电网的调峰能力决定的风电消纳能力进行计算，计算公式为P_balance2＝P_tran+P_Gadj；

2)根据两种数学模型下确定的电网风电消纳能力范围，结合地区电网运行负荷曲线及未来负荷预测结果、历史风电出力曲线及风电规划容量，得出地区电网未来年度典型日、典型月及年可消纳风电能力；

3)同步数学模型，还要建立一个实际电网的仿真模型，该模型以PSD-BPA的软件系统为核心，包含有风电场、升压变、送出线和接入电网系统；

4)将两数学模型计算出的电网消纳能力结果分别放入仿真模型中进行各类闭环试验，包括进行实时稳态潮流计算、电压波动和暂态稳定计算，以此来验证由数学模型得出的计算结果是否满足电网实际运行要求；

5)若能很好地满足电网运行要求，则为最终结果，否则应进行数值修正，后再次代入仿真模型进行试验，使实际电网潮流分布合理，并且不存在暂态稳定问题，由此来最终得出电网消纳风电能力数值。