CN103578044B - 基于需求侧响应的新能源发电并网综合调峰能力评估方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了基于需求侧响应的新能源发电并网综合调峰能力评估模型，该模型的建立过程包括：步骤1：建立综合调峰能力评估技术平台，该综合调峰能力评估技术平台用于实现全网调峰相关数据采集、汇总和计算；步骤2：建立调峰能力指标体系；步骤3：建立与具体调峰能力相关指标并进行指标统计或计算；步骤4：基于步骤2得到的调峰能力指标体系，代入步骤3得到的具体调峰能力相关指标，形成基于需求侧响应的新能源发电并网综合调峰能力评估模型。本发明所述基于需求侧响应的新能源发电并网综合调峰能力评估模型，可以克服现有技术中风电出力稳定性差和调峰压力大等缺陷，以实现风电出力稳定性好和调峰压力小的优点。

Description

基于需求侧响应的新能源发电并网综合调峰能力评估方法

技术领域

本发明涉及电力系统调峰控制技术领域，具体地，涉及基于需求侧响应的新能源发电并网综合调峰能力评估方法。

背景技术

大规模新能源并网对电力系统运行产生影响，其中调峰问题突出。由于新能源自身的间歇性与波动性，导致风电出力不稳定，调峰压力增大；另一方面需求侧高载能企业具有一定负荷调峰能力，可配合新能源及常规电源，参与调峰，缓解调峰压力。如何将供应测新能源并网影响调峰因素与需求侧高载能参与调峰因素结合，联合常规电源调峰意义重大。

目前，尚无一种评估综合调峰能力的研究，需要建立一种基于需求侧响应的新能源发电并网综合调峰能力评估方法。

在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术中至少存在风电出力稳定性差和调峰压力大等缺陷。

发明内容

本发明的目的在于，针对上述问题，提出基于需求侧响应的新能源发电并网综合调峰能力评估方法，以实现风电出力稳定性好和调峰压力小的优点。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：基于需求侧响应的新能源发电并网综合调峰能力评估方法，该模型的建立过程包括：

步骤1：建立综合调峰能力评估技术平台，该综合调峰能力评估技术平台用于实现全网调峰相关数据采集、汇总和计算；

步骤2：建立调峰能力指标体系；

步骤3：建立与具体调峰能力相关指标并进行指标统计或计算；

步骤4：基于步骤2得到的调峰能力指标体系，代入步骤3得到的具体调峰能力相关指标，形成基于需求侧响应的新能源发电并网综合调峰能力评估模型。

进一步地，在步骤1中，所述综合调峰能力评估技术平台，能够建立在包含现有电力系统数据采集、风电预测、负荷预测和潮流计算的系统基础上，同时包括调峰指标的计算方法及软件系统。

进一步地，在步骤1中，所述综合调峰能力评估技术平台，还包括新能源功率预测出力曲线采集系统、常规机组开机/启停方式调峰能力采集系统和负荷分布预测运行曲线采集系统。

进一步地，在步骤2中，所述调峰能力指标体系，根据调峰能力指标能够分为三大类：

一是以调峰裕度为分析对象，量化调峰能力，反应系统调峰能力是否充足；

二是调峰技术类评估指标，分别对新能源、常规源和需求侧负荷的调峰技术进行分析，获取指标；

三是调峰经济类指标，分别对新能源、常规源和需求侧负荷的调峰经济性进行分析，获取指标；

具体应用时，需要根据实际需求，灵活选取某一类或几类指标，来评估电网调峰能力。

进一步地，在步骤3中，所述建立与具体调峰能力相关指标并进行指标统计或计算的操作，具体包括：

步骤31：首先建立三类具体指标：

第一类指标，包括调峰缺口、概率及数学期望；

第二类指标，包括新能源有效出力；常规源调峰参与度、调峰深度及爬坡速度；需求侧负荷调峰参与度、可调时间及可调容量；

第三类指标，包括新能源弃风量、弃风系数、转化系数；常规源能耗量、能耗系数；负荷电量损失、负荷经济系数；

步骤32：其次通过调峰能力评估平台，进行各指标统计或计算。

进一步地，在步骤32中，计算第一类指标即建立调峰缺口、调峰缺口概率分布及数学期望的操作，具体包括：

步骤101：设置采样次数为N，初始采样点为i＝1，计算调峰需求P_req，i：

P_req，i＝P_Li-P_Lmin+P_W (1)；

其中，P_Li为第i次采样的负荷值，P_Lmin为当日负荷谷值，P_W为新能源并网容量；

步骤102：数据采样，计算调峰容量Pr：

P_r＝P_G+P_LX (2)：

其中，P_G为常规源的调峰容量，P_LX为需求侧可调节负荷的调峰容量；

步骤103：计算第i次采样的调峰缺口P_RNE，i：

P_RNE，i＝max{0，P_req，i-(P_wind，i+P_r)} (3)；

其中P_wind，i为新能源出力，对风速及风电机组状态进行抽样可以得到每个系能源机组的发电出力，从而得到系统总的新能源出力P_wind，i；

步骤104：令i＝i+1，重复上述步骤，计算P_RNE，i+1；

步骤105：N次采样计算结束后，计算调峰缺口的概率P_PRNE及期望E_PRNE：

$P_{PRNE}=\frac{1}{N}\underset{i=1}{\overset{N}{\Σ}}{I}_i---\left(4\right);$

$E_{PRNE}=\frac{i}{N}\underset{i=1}{\overset{N}{\Σ}}{P}_{PRNE}---\left(5\right);$

$I_i=\left\{\begin{array}{cc}0,& P_{RNE,i}=0\\ 1,& P_{RNE,i}\≠0\end{array}\right.---\left(6\right).$

本发明各实施例的基于需求侧响应的新能源发电并网综合调峰能力评估方法，由于该模型的建立过程包括：步骤1：建立综合调峰能力评估技术平台，该综合调峰能力评估技术平台用于实现全网调峰相关数据采集、汇总和计算；步骤2：建立调峰能力指标体系；步骤3：建立与具体调峰能力相关指标并进行指标统计或计算；步骤4：基于步骤2得到的调峰能力指标体系，代入步骤3得到的具体调峰能力相关指标，形成基于需求侧响应的新能源发电并网综合调峰能力评估模型；可以计及新能源和高载能双侧影响，对系统调峰能力进行一个综合评估，为调度运行提供支持；从而可以克服现有技术中风电出力稳定性差和调峰压力大的缺陷，以实现风电出力稳定性好和调峰压力小的优点。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1为本发明基于需求侧响应的新能源发电并网综合调峰能力评估方法中综合调峰能力评估技术平台的结构示意图；

图2为本发明基于需求侧响应的新能源发电并网综合调峰能力评估方法中综合调峰能力指标体系的结构示意图；

图3为本发明基于需求侧响应的新能源发电并网综合调峰能力评估方法中调峰缺口计算分析流程图；

图4为本发明基于需求侧响应的新能源发电并网综合调峰能力评估方法中综合调峰能力评估系统的结构示意图；

图5为本发明基于需求侧响应的新能源发电并网综合调峰能力评估方法中区域电网示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

根据本发明实施例，如图1-图5所示，提供了基于需求侧响应的新能源发电并网综合调峰能力评估方法，即新能源并网和需求侧参与调峰的综合调峰能力评估方法。

本实施例的基于需求侧响应的新能源发电并网综合调峰能力评估方法，包括：

步骤1：建立综合调峰能力评估技术平台，通过综合调峰能力评估技术平台可实现全网调峰相关数据采集、汇总和计算；

步骤2：建立调峰能力指标体系。调峰能力指标体系的调峰能力指标可分为三大类：一是以调峰裕度为分析对象，量化调峰能力，反应系统调峰能力是否充足；二是调峰技术类评估指标，分别对新能源、常规源和需求侧负荷的调峰技术进行分析，获取指标；三是调峰经济类指标，分别对新能源、常规源和需求侧负荷的调峰经济性进行分析，获取指标。具体应用时可根据实际需求选取某一类或几类指标来评估电网调峰能力，调峰能力指标体系具有灵活选择性；

步骤3：建立具体指标并进行指标统计或计算。引入调峰缺口、调峰缺口概率分布及数学期望来表征调峰裕度；调峰技术类指标分别为新能源有效出力、常规源调峰能力和负荷可调能力；调峰经济类指标分别为新能源弃风系数、常规源能耗系数和负荷经济系数；

在步骤3中，建立具体指标并进行指标统计或计算的操作，具体包括：

步骤101：计算调峰缺口、调峰缺口概率分布及数学期望。首先计算调峰需求Preq，i；其次计算调峰容量Pr；再次计算调峰缺口，调峰缺口的概率及期望；

步骤102：计算新能源有效出力Pb。把负荷低谷时段的新能源出力按从小到大排序，计算在保证率95％下新能源的最大出力，即为有效出力；

步骤103：统计常规源调峰能力。通过综合调峰能力评估技术平台，统计每个常规机组的调峰参与度、调峰深度和爬坡速度；

步骤104：统计需求侧负荷调峰能力。通过综合调峰能力评估技术平台，统计每个可调负荷的调峰参与度、可调时间和可调容量。

步骤105：计算新能源弃风系数k1。以风电为例，计算风电弃风量、弃风量与总体发电量之间的比例系数k1；对于其余新能源，都以等发电量原则转化成风能后进行弃风系数计算；

步骤106：统计常规源能耗系数。通过综合调峰能力评估技术平台，统计各常规源因调峰而引起的能耗量ΔP，求取能耗系数k2＝ΔP/PN，其中PN为常规源的额定容量；

步骤107：统计负荷经济系数。通过综合调峰能力评估技术平台，统计各可调负荷因调峰而引起的电量损失ΔPL，求取负荷经济系数k3＝ΔPL/PLA，其中PLA为可调负荷的日平均用电量。

步骤4：建立综合调峰能力评估模型。基于评估指标体系(即步骤2建立的调峰能力指标体系)，代入具体调峰能力相关指标，形成基于需求侧响应的新能源发电并网综合调峰能力评估模型。

上述实施例的基于需求侧响应的新能源发电并网综合调峰能力评估方法，综合考虑了大规模新能源集中接入系统后，出力频繁波动对系统调峰的影响，同时考虑了需求侧可调节负荷对系统调峰的影响。该基于需求侧响应的新能源发电并网综合调峰能力评估方法，通过建立基于多层次指标体系的综合调峰能力评估方法，对调峰能力所涉及的多个侧面进行一个系统的评估，为实际运行的电力系统提供指导。

具体地，参见图1-图4，上述实施例的基于需求侧响应的新能源发电并网综合调峰能力评估方法，包括：

步骤1：建立一个大规模新能源调峰能力评估平台(即综合调峰能力评估技术平台)，该大规模新能源调峰能力评估平台可建立在现有电力系统数据采集、风电预测、负荷预测和潮流计算等系统的基础上，同时包括调峰指标的计算方法及软件系统，如图1所示；

步骤2：建立三类调峰能力指标体系，分类总结如图2所示；

步骤3：建立具体指标并进行指标统计或计算。首先建立三类具体指标：第一类(调峰缺口、概率及数学期望)；第二类(新能源有效出力；常规源调峰参与度、调峰深度及爬坡速度；需求侧负荷调峰参与度、可调时间及可调容量)；第三类(新能源弃风量、弃风系数、转化系数；常规源能耗量、能耗系数；负荷电量损失、负荷经济系数)。其次通过调峰能力评估平台，进行各指标统计或计算。

其中，调峰缺口、调峰缺口概率分布及数学期望的具体步骤是：

步骤101：设置采样次数为N，初始采样点为i＝1，计算调峰需求P_req，i：

P_req，i＝P_Li-P_Lmin+P_W (1)；

其中P_Li为第i次采样的负荷值，P_Lmin为当日负荷谷值，P_W为新能源并网容量。

步骤102：数据采样，计算调峰容量P_r：

P_r＝P_G+P_LX (2)；

其中P_G为常规源的调峰容量，P_LX为需求侧可调节负荷的调峰容量。

步骤103：计算第i次采样的调峰缺口P_RNE，i：

$P_{\mathrm{RNE},i}=\max \{0,P_{\mathrm{req},i}-(P_{\mathrm{wind},i}+P_r)\}---\left(3\right);$

其中P_wind，i为新能源出力，对风速及风电机组状态进行抽样可以得到每个系能源机组的发电出力，从而得到系统总的新能源出力P_wind，i。

步骤104：令i＝i+1，重复上述步骤，计算P_RNE，i+1。

步骤105：N次采样计算结束后，计算调峰缺口的概率P_PRNE及期望E_PRNE。

$P_{PRNE}=\frac{1}{N}\underset{i=1}{\overset{N}{\Σ}}{I}_i---\left(4\right);$

$E_{PRNE}=\frac{i}{N}\underset{i=1}{\overset{N}{\Σ}}{P}_{PRNE}---\left(5\right);$

$I_i=\left\{\begin{array}{cc}0,& P_{RNE,i}=0\\ 1,& P_{RNE,i}\≠0\end{array}\right.---\left(6\right);$

计算调峰缺口的具体流程，如图3所示；

步骤4：将步骤3确定计算的具体指标代入步骤2建立的调峰能力指标体系，形成基于需求侧响应的新能源发电并网综合调峰能力评估模型，如图4所示。

例如，图5是一个含大规模风电及可调节高载能负荷的区域电力系统示意图。参见图5，上述实施例的基于需求侧响应的新能源发电并网综合调峰能力评估方法，包括：

步骤1：根据图5所示实际电网网架结构，在敦煌站建立区域电网综合调峰能力评估技术平台，区域数据均汇总在敦煌750站内进行计算处理，相关调峰信息统计如表1所示。

表1：综合调峰能力评估技术平台统计数据

步骤2：根据实际情况，该地区重点关注调峰裕度，选取上述指标体系中第一类指标(调峰缺口、概率及数学期望)作为评估调峰能力的具体指标。

步骤3：计算调峰缺口等指标，设置计算采样次数N＝200次，对一天中负荷和风电出力进行采样，获取采样值P_Li和P_wind，i；进行迭代计算，计算出调峰缺口P_RNE，i，计算调峰缺口的概率P_PRNE为0.32及期望E_PRNE为360MW。

步骤4：改变风电并网容量，计算分析期望EPRNE的变化趋势，如表2所示。

表2：不同风电并网容量下的调峰缺口数学期望

上述实例分析表明：上述实施例的基于需求侧响应的新能源发电并网综合调峰能力评估方法，具有以下特点：

(1)可以有效计算出调峰缺口来表征系统调峰裕度的大小，用数学期望和概率来衡量一个系统的调峰能力；

(2)不同风电并网容量下的调峰缺口数学期望的计算数据表明风电并网容量的增加引起调峰缺口的增加，系统调峰压力的增大；

(3)可以从多角度综合评估调峰能力，为新能源接入的电网调峰调度提供指导。

综上所述，本发明上述各实施例的基于需求侧响应的新能源发电并网综合调峰能力评估方法，包括：建立综合调峰能力评估技术平台，用于采集全网调峰相关的新能源、常规源和需求侧负荷信息，在此基础上进行调峰能力评估；建立包括调峰裕度评估指标、调峰技术类和经济类评估指标的调峰能力指标体系；选取具体指标并进行统计或计算，其中调峰裕度用调峰缺口来表征；建立基于指标体系的综合调峰能力评估方法。该基于需求侧响应的新能源发电并网综合调峰能力评估方法，可以为实际运行的电力系统提供了指导。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.基于需求侧响应的新能源发电并网综合调峰能力评估方法，其特征在于，该方法包括：

步骤1：建立综合调峰能力评估技术平台，该综合调峰能力评估技术平台用于实现全网调峰相关数据采集、汇总和计算；

步骤2：建立调峰能力指标体系；

步骤3：建立与具体调峰能力相关指标并进行指标统计或计算；

步骤4：基于步骤2得到的调峰能力指标体系，代入步骤3得到的具体调峰能力相关指标，形成基于需求侧响应的新能源发电并网综合调峰能力评估模型，

在步骤2中，所述调峰能力指标体系，根据调峰能力指标能够分为三大类：

一是以调峰裕度为分析对象，量化调峰能力，反应系统调峰能力是否充足；

二是调峰技术类评估指标，分别对新能源、常规源和需求侧负荷的调峰技术进行分析，获取指标；

三是调峰经济类指标，分别对新能源、常规源和需求侧负荷的调峰经济性进行分析，获取指标；

具体应用时，需要根据实际需求，灵活选取某一类或几类指标，来评估电网调峰能力，

在步骤3中，所述建立与具体调峰能力相关指标并进行指标统计或计算的操作，具体包括：

步骤31：首先建立三类具体指标：

第一类指标，包括调峰缺口、概率及数学期望；

第二类指标，包括新能源有效出力；常规源调峰参与度、调峰深度及爬坡速度；需求侧负荷调峰参与度、可调时间及可调容量；

第三类指标，包括新能源弃风量、弃风系数、转化系数；常规源能耗量、能耗系数；负荷电量损失、负荷经济系数；

步骤32：其次通过调峰能力评估平台，进行各指标统计或计算，

在步骤32中，计算第一类指标即建立调峰缺口、调峰缺口概率分布及数学期望的操作，具体包括：

步骤101：设置采样次数为N，初始采样点为i＝1，计算调峰需求P_req，i：

P_req，i＝P_Li-P_Lmin+P_W (1)；

其中，P_Li为第i次采样的负荷值，P_Lmin为当日负荷谷值，P_W为新能源并网容量；

步骤102：数据采样，计算调峰容量Pr：

P_r＝P_G+P_LX (2)；

其中，P_G为常规源的调峰容量，P_LX为需求侧可调节负荷的调峰容量；

步骤103：计算第i次采样的调峰缺口P_RNE，i：

P_RNE，i＝max{0，P_req，i-(P_wind，i+P_r)} (3)；

其中P_wind，i为新能源出力，对风速及风电机组状态进行抽样可以得到每个系能源机组的发电出力，从而得到系统总的新能源出力Pwind，i；

步骤104：令i＝i+1，重复上述步骤，计算P_RNE，i+1；

步骤105：N次采样计算结束后，计算调峰缺口的概率P_PRNE及期望E_PRNE：

$P_{PRNE}=\frac{1}{N}\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{I}_i---\left(4\right);$

$E_{PRNE}=\frac{i}{N}\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{P}_{PRNE}---\left(5\right);$

$I_i=\left\{\begin{array}{cc}0,& P_{RNE,i}=0\\ 1,& P_{RNE,i}\≠0\end{array}\right.---\left(6\right).$

2.根据权利要求1所述的基于需求侧响应的新能源发电并网综合调峰能力评估方法，其特征在于，在步骤1中，所述综合调峰能力评估技术平台，能够建立在包含电力系统数据采集、风电预测、负荷预测和潮流计算的系统基础上，同时包括调峰指标的计算方法及软件系统。

3.根据权利要求2所述的基于需求侧响应的新能源发电并网综合调峰能力评估方法，其特征在于，在步骤1中，所述综合调峰能力评估技术平台，还包括新能源功率预测出力曲线采集系统、常规机组开机/启停方式调峰能力采集系统和负荷分布预测运行曲线采集系统。