CN103208086B - 一种准确计及风电贡献的电力电量平衡方法 - Google Patents

Abstract

一种准确计及风电贡献的电力电量平衡方法，该方法包括下列步骤：1）首先定义2个用于电力电量平衡的风电出力特性指标；2）计算系统实际可用容量Nsc；3）计算电力平衡盈亏ΔP=Nsc-Pm；4）计算火电发电量Wt=Wm-Wh-Ww；5）若当月系统火电开机及燃煤情况可以满足发电量Wt，则电量供需平衡；若当月系统火电开机及燃煤情况不能满足发电量Wt，则电量供不应求，需要增加水电机组出力或限制负荷。本发明具有物理意义明确、准确度高、计算速度快的优点。

Description

一种准确计及风电贡献的电力电量平衡方法

技术领域

本发明属于电力系统运行控制领域，是一种可以准确计及风电贡献的电力电量平衡方法。

背景技术

风力发电是目前发展速度最快的新能源产业。由于风电具有随机性、波动性的特点，传统电力电量平衡分析方法均没有考虑风电的影响，完全依靠常规水电火电机组为风电预留“全额”备用容量。当系统内风电装机较少时这样进行电力电量平衡尚可以接受，但是随着风电装机容量增大到一定规模，若仍然在电力电量平衡中忽视风电的影响，则一方面会造成电力电量平衡结果偏差太大，另一方面会使系统预留过多的备用容量造成浪费。

特别值得关注的是，如果大量风电场分散分布于幅员较为辽阔的地域时，考虑到风电场之间的集群效应，风电完全可以替代部分常规电源。

在电力电量平衡中计及风电贡献的主要难点在于：目前尚没有提出合适的指标来量化评估风电出力对电力电量平衡的影响，也没有提出具体的分析方法。

本发明相关的技术途径和实施的关键均未曾公开过。

发明内容

本发明的目的是：提供一种可以准确计及风电贡献的电力电量平衡方法。

本发明目的是通过下列步骤实现的：

一种准确计及风电贡献的电力电量平衡方法，本发明包括下列步骤：

(1)首先定义2个用于电力电量平衡的风电出力特性指标：风电场月平均出力Pwa，风电场月保证出力（保证率95%）Pwg；从能量管理系统EMS得到已投产风电场过去一年时间的出力数据，分别计算Pwa和Pwg，通过Pwa进一步计算风电各月发电量Ww；

(2)通过负荷预测确定各月份系统需要的最大负荷Pm，按照常规方法确定各月份水电厂装机容量Nh和火电厂装机容量Nt。风电场月保证出力（保证率为95%）Pwg作为有效装机容量计入各月份的电力平衡中，与火电机组和水电机组开机容量相加得到总装机容量Ns，即Ns=Nh+Nt+Pwg；总装机容量Ns减去受阻容量（由于设备缺陷、来水不足、燃煤短缺造成）Nz得到系统实际可用容量Nsc；

(3)计算电力平衡盈亏ΔP=Nsc-Pm。若ΔP=0，恰好供求平衡；若ΔP>0，供大于求，需调整水、火电出力；若ΔP<0，供不应求，需增加电源装机或限制负荷；

(4)通过负荷预测确定各月份系统需要的用电量Wm，按照常规方法确定各月份水电厂发电量Wh，风电场月平均出力Pwa作为有效发电量计入各月份的电量平衡中，按照优先原则，火电发电量Wt=Wm-Wh-Ww；

(5)若当月系统火电开机及燃煤情况可以满足发电量Wt，则电量供需平衡；若当月系统火电开机及燃煤情况不能满足发电量Wt，则电量供不应求，需要增加水电机组出力或限制负荷。

上述第1步骤中Pwa、Pwg、Ww的计算步骤如下：

(1)假设EMS提供的风电场运行数据为每5分钟一个有功出力数据，全年共有12×24×365=105120个数据点。

(2)风电场月平均出力{Pwa}i，i=1,2,…12：当月所有数据点相加取平均，如图2所示。

(3)风电场各个月的发电量{Ww}i，i=1,2,…12：

(4)风电场月保证出力（保证率95%）{Pwg}i，i=1,2,…12：将负荷高峰时段（假设为每天20点和21点）出力数据按从大到小排序，取保证率95%对应的出力，如图3所示。

方法应用效果说明：

若按照传统方法，不考虑风电的贡献，则系统需要额外增加136千瓦的备用装机，火电计划发电量也需要增加13亿千瓦时，造成运行方式与实际偏差较大。

本发明“一种准确计及风电贡献的电力电量平衡方法”是一种可以准确计及风电贡献的电力电量平衡方法，该方法以风电历史数据为基础，通过定义和计算风电场月平均出力和风电场月保证出力两个指标来使风电能够参与到电力电量平衡分析中，具有物理意义明确、准确度高、计算速度快的优点。

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步解释。

附图说明

图1给出了一种可以准确计及风电贡献的电力电量平衡方法的整体实施流程图；

图2为风电场月平均出力示意图；

图3为风电场月保证出力示意图。

具体实施方式

图1给出了本发明方法的整体实施流程，从电力系统得到包括风电场历史出力等基础数据，利用本发明方法开展电力电量平衡分析，再根据电力电量平衡结果调整系统运行方式。

下面给出具体实施方式：

(1)第一部分“电力系统”：需要调度自动化系统新增从EMS后台自动导出风电出力历史数据的功能，其余各部分均不需要进行改动。

(2)第二部分“数据准备”和第三部分“电力电量平衡”：这是本发明的核心内容，依据本发明方法编制电力电量平衡分析模块，该模块可以直接集成在现有EMS系统中，也可以单独布置一台计算机作为计算平台。

(3)第四部分“反馈”：通过调度运行人员实施，这是本发明方法对于电力系统的实施结果。

下面以某省电网为例进一步说明本方法的实施。

该省电网负荷及电源装机条件如下：全社会用电量为2018亿千瓦时，年最大负荷3286万千瓦。参与平衡的电源共计8073万千瓦，其中水电6173万千瓦，火电1444万千瓦，风电456万千瓦。计算该省电力系统1月份的电力电量平衡。

（一）数据准备：

（1）前一年风电年发电量100亿千瓦时。从EMS获得前一年该省风电场出力数据，每5分钟一个有功出力数据，如下表所示。

计算{Pwa}i，i=1,2,…12：

{Pwa}1=214万千瓦，{Pwa}2=232万千瓦，{Pwa}3=218万千瓦，{Pwa}4=214万千瓦，

{Pwa}5=123万千瓦，{Pwa}6=114万千瓦，{Pwa}7=68万千瓦，{Pwa}8=36万千瓦，

{Pwa}9=73万千瓦，{Pwa}10=109万千瓦，{Pwa}11=109万千瓦，{Pwa}12=127万千瓦

计算{Pwg}1（保证率取95%）：

{Pwg}1=136万千瓦

计算{Ww}1：

（2）根据负荷预测，当月最大负荷Pm=3120万千瓦，用电量175亿千瓦时。

（3）当月处于枯水期，水电开机2600万千瓦，受阻容量700万千瓦，水电发电量105.6亿千瓦时。火电开机1300万千瓦。

（二）电力电量平衡：

（1）电力平衡：

Ns=Nh+Nt+Pwg=2600+1300+136=4036万千瓦

Nsc=Ns+Nz=4036-700=3336万千瓦

ΔP=Nsc-Pm=3336-3120=216万千瓦

判断：ΔP>0，供大于求，可以通过降低火电出力满足电力平衡要求。

（2）电量平衡：

火电发电量Wt=Wm-Wh-Ww=175-105.6-13=56.4亿千瓦时

判断：当月火电利用小时数要达到约560小时才可以实现56.4亿千瓦时的发电量，根据燃煤供应情况可以实现，因此电量供应可以满足要求。

Claims (1)

1.一种准确计及风电贡献的电力电量平衡方法，其特征在于，该方法包括下列步骤：

1）首先定义2个用于电力电量平衡的风电出力特性指标：风电场月平均出力Pwa，风电场月保证出力Pwg，保证率为95%；从能量管理系统EMS得到已投产风电场过去一年时间的出力数据，分别计算Pwa和Pwg，通过Pwa进一步计算风电各月发电量Ww；

2）通过负荷预测确定各月份系统需要的最大负荷Pm，按照常规方法确定各月份水电厂装机容量Nh和火电厂装机容量Nt；风电场月保证出力Pwg，保证率为95%作为有效装机容量计入各月份的电力平衡中，与火电机组和水电机组开机容量相加得到总装机容量Ns，即Ns=Nh+Nt+Pwg；总装机容量Ns减去受阻容量Nz得到系统实际可用容量Nsc；

3）计算电力平衡盈亏ΔP=Nsc-Pm；若ΔP=0，恰好供求平衡；若ΔP>0，供大于求，需调整水、火电出力；若ΔP<0，供不应求，需增加电源装机或限制负荷；

4）通过负荷预测确定各月份系统需要的用电量Wm，按照常规方法确定各月份水电厂发电量Wh，风电场月平均出力Pwa作为有效发电量计入各月份的电量平衡中，按照优先原则，火电发电量Wt=Wm-Wh-Ww；

5）若当月系统火电开机及燃煤情况可以满足发电量Wt，则电量供需平衡；若当月系统火电开机及燃煤情况不能满足发电量Wt，则电量供不应求，需要增加水电机组出力或限制负荷。