CN104573878A - 一种新能源调度计划的协调方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种新能源调度计划的协调方法，包括：确定电力系统的新能源接纳空间；确定电力系统的新能源调度计划；分别对比新能源调度计划与新能源接纳空间，新能源调度计划与功率预测值，判断新能源调度计划制定是否合理。发明提供的技术方案可用于协调常规机组与新能源之间的调度计划制定，指导调度人员准确判断是否需要调整常规机组的调度计划以实现新能源的优先消纳。

Description

一种新能源调度计划的协调方法

技术领域

本发明涉及一种新能源发电领域的协调方法，具体讲涉及一种新能源调度计划的协调方法。

背景技术

随着可再生能源的发展，一些国家已将新能源，尤其是风能资源的开发利用作为改善能源结构、推动环境保护、保持经济和社会可持续发展的重大举措，积极推动清洁能源的高效利用，并大力开发新能源和可再生能源，建设千万千瓦级风电基地。鉴于风电、太阳能等新能源具有很强的随机性和间歇性，风电还具有反调峰的特性，加之目前有的地方风电等新能源基本都处于“自由”运行状态，即不参与电网调度计划，这给风电丰富地区的电网运行调度控制带来了越来越大的压力。大规模风电的并网运行给电网的调度运行管理提出了新挑战，带来了很多新问题，为了保证大规模风电接入后电网的安全稳定运行，需要加强对新能源的调度和运行控制。

随着风电装机容量的快速增加和风电场规模的不断扩大，风电对电网安全运行的影响日益显现。风电与常规电源不同，风电出力的波动性和随机性给电网调度运行带来新的问题。一些风资源较丰富，适合大规模开发风电的地区一般都处于电网末端，电网网架结构较薄弱，因此大规模风电接入电网后可能会出现电网电压水平下降、线路传输功率超出热极限、系统短路容量增加和系统暂态稳定性改变等一系列问题。另外，风力发电作为电源具有间歇性和难以调度的特性，是风电场电能质量不稳定的根本原因。

风能为代表的新能源非常重要且储量巨大，它安全、清洁、充裕，能提供源源不绝、稳定的能源。所以利用新能源发电受到世界各国的高度重视，而且发展速度最快。近年来，新能源发展取得了显著成绩。据相关统计数据显示，截至2013年底，我国并网风电达7716万千瓦，是拥有全球风电规模最大、发展最快的电网。

为了保证新能源发电的优先、快速发展，有的国家要求对新能源进行优先消纳。但受调峰约束和网架约束等限制，部分地区已无法全额消纳新能源，必须制定新能源的调度计划，以保证系统运行的安全。为保障新能源的优先消纳，必须协调常规机组的调度计划，以充分调用电力系统的消纳能力，实现新能源的优先消纳。

发明内容

为解决上述现有技术中的不足，本发明的目的是提供一种基于接纳能力计算结果的新能源调度计划协调方法，该方法可用于协调常规机组与新能源之间的调度计划制定，指导调度人员准确判断是否需要调整常规机组的调度计划以实现新能源的优先消纳。为了对披露的实施例的一些方面有一个基本的理解，下面给出了简单的概括。该概括部分不是泛泛评述，也不是要确定关键/重要组成元素或描绘这些实施例的保护范围。其唯一目的是用简单的形式呈现一些概念，以此作为后面的详细说明的序言。

本发明的目的是采用下述技术方案实现的：

本发明提供一种新能源调度计划的协调方法，其改进之处在于，所述方法包括下述步骤：

确定电力系统的新能源接纳空间；

确定电力系统的新能源调度计划；

分别对比新能源调度计划与新能源接纳空间，新能源调度计划与功率预测值，判断新能源调度计划制定是否合理。

进一步地，所述确定电力系统的新能源接纳空间，包括：

将新能源场站的装机容量作为输入数据；

以新能源接纳最大为优化目标；

在结合电力系统调峰约束和网架约束的条件下，计算电力系统的新能源接纳空间。

进一步地，所述确定电力系统的新能源调度计划，包括：

将新能源场站的功率预测值作为输入数据；

以新能源接纳最大为优化目标；

在结合电力系统调峰约束和网架约束的条件下，计算新能源调度计划。

进一步地，所述分别对比新能源调度计划与新能源接纳空间，新能源调度计划与功率预测值，判断新能源调度计划制定是否合理，包括：

如果新能源调度计划小于新能源场站的功率预测值，并且新能源调度计划小于新能源接纳空间，则判断常规机组的调度计划制定不合理，需要通知调度人员调整常规机组的调度计划，以实现新能源的优先消纳；

如果新能源调度计划大于新能源场站的功率预测值，并且新能源调度计划大于新能源接纳空间，则判断常规机组的调度计划制定合理，不需要进行调整即可实现新能源的优先消纳。

进一步地，用新能源场站的装机容量计算新能源接纳空间，若新能源场站的装机容量全额消纳时，此时新能源场站的调度计划值等于新能源场站的装机容量；当新能源场站的装机不能被全额消纳时，需要对其进行限电，此时新能源场站的调度计划值将小于新能源场站的装机容量，即新能源场站出力约束为：

$0{\≤P}_{\mathrm{Wi}}^t\≤P_{\mathrm{WCi}}$

式中，P_WCi为新能源场站i的装机容量值；为新能源场站i在第t时段的出力。

进一步地，用新能源场站的功率预测值计算新能源调度计划，若新能源场站的功率预测值全额消纳时，此时新能源场站的调度计划值等于新能源场站的功率预测值；当新能源场站的功率预测值不能被全额消纳时，需要对其进行限电，此时新能源场站的调度计划值将小于新能源场站的功率预测值，即新能源场站出力约束为：

$0{\≤P}_{\mathrm{WCi}}^t\≤P_{\mathrm{WPi}}^t$

式中，为新能源场站i在第t时段的功率预测值；为新能源场站i在第t时段的装机容量值。

与最接近的现有技术相比，本发明提供的技术方案具有的优异效果是：

本发明提供的基于接纳能力计算结果的新能源调度计划协调方法，分别采用新能源场站的装机容量和功率预测值来计算新能源接纳空间和新能源调度计划，指导调度人员判断当前的新能源调度计划是否合理，同时判断是否需要调整常规机组的调度计划。本方法有利于实现新能源的优先消纳，有利于推动我国新能源产业的健康发展。

为了上述以及相关的目的，一个或多个实施例包括后面将详细说明并在权利要求中特别指出的特征。下面的说明以及附图详细说明某些示例性方面，并且其指示的仅仅是各个实施例的原则可以利用的各种方式中的一些方式。其它的益处和新颖性特征将随着下面的详细说明结合附图考虑而变得明显，所公开的实施例是要包括所有这些方面以及它们的等同。

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是本发明实施例中基于接纳能力计算结果的新能源调度计划协调方法的简要流程图；

图2是本发明实施例中基于接纳能力计算结果的新能源调度计划协调方法的具体流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的详细说明。

以下描述和附图充分地示出本发明的具体实施方案，以使本领域的技术人员能够实践它们。其他实施方案可以包括结构的、逻辑的、电气的、过程的以及其他的改变。实施例仅代表可能的变化。除非明确要求，否则单独的组件和功能是可选的，并且操作的顺序可以变化。一些实施方案的部分和特征可以被包括在或替换其他实施方案的部分和特征。本发明的实施方案的范围包括权利要求书的整个范围，以及权利要求书的所有可获得的等同物。在本文中，本发明的这些实施方案可以被单独地或总地用术语“发明”来表示，这仅仅是为了方便，并且如果事实上公开了超过一个的发明，不是要自动地限制该应用的范围为任何单个发明或发明构思。

本发明实施例提供了一种基于接纳能力计算结果的新能源调度计划协调方法。在制定新能源调度计划时，首先根据新能源场站的装机容量，在考虑系统调峰约束和网架约束的条件下，利用电力系统优化调度模型，计算电力系统的新能源接纳空间。再根据新能源场站的功率预测值，利用相同的电力系统优化调度模型，计算新能源的调度计划。将所得的新能源调度计划与接纳空间进行对比分析，以指导调度人员判断当前的新能源调度计划是否合理，同时判断是否需要调整常规机组的调度计划以实现新能源的优先消纳。

如图1和2所示，分别为本发明实施例中基于接纳能力计算结果的新能源调度计划协调方法的简要流程图和具体流程图，包括下述步骤：

1、将新能源场站的装机容量作为输入数据，以新能源接纳最大为优化目标，在考虑系统调峰约束和网架约束的条件下，计算电力系统的新能源接纳空间；

2、将新能源场站的功率预测值作为输入数据，以新能源接纳最大为优化目标，在考虑系统调峰约束和网架约束的条件下，计算新能源调度计划；

步骤1和2中新能源接纳最大为优化目标指的是电力系统优化调度模型，电力系统优化调度模型公式如下：

$\mathrm{MAX}\left(\underset{i\∈N_w}{\mathrm{\Σ}}\underset{t\∈T}{\mathrm{\Σ}}{P}_{\mathrm{Wi}}^t\right)$

式中，为新能源场站i在t时刻的调度计划值，N_w为新能源场站的数量，T为调度周期总时段数。

电力系统优化调度模型约束条件：

(1)有功功率平衡约束。

$\underset{i\∈N_g}{\mathrm{\Σ}}{P_i}^t=\underset{i\∈N_l}{\mathrm{\Σ}}{P}_{\mathrm{Li}}^t-\underset{i\∈N_w}{\mathrm{\Σ}}{P}_{\mathrm{Wi}}^t,t\∈T$

式中，未计及网络损耗，是母线负荷i在t时刻的预测值；N_l是系统内母线负荷的数量；为常规机组i在t时段的出力，N_g为常规机组的数量

(2)常规发电机组出力约束。

${P_i}^{\min }\≤{P_i}^t\≤{P_i}^{\max },i\∈N_{g,}t\∈T$

式中，P_i ^max与P_i ^min分别为常规发电机组i的出力上下限。

(3)常规发电机组爬坡约束。

$-{r_i}^d{T}_x\≤{P_i}^t-{P_i}^{t-1}\≤{r_i}^u{T}_x,i\∈N_g,t\∈T$

式中，r_i ^d与r_i ^u分别为常规发电机组i每分钟的下调和上调爬坡速率，T_x为一个运行时段。

(4)线路潮流约束。

$P_{\mathrm{Linei}}^t<P_{\mathrm{Linei}}^{\lim },i\&Element;N_{\mathrm{line}},t\&Element;T$

式中，是t时刻线路i有功潮流，是线路i有功潮流极限；N_line为线路数量；

(5)系统正旋转备用约束。

由于风电场的有功输出具有不确定性的特点，系统在运行过程中，存在着一定的失负荷风险。为保证系统的安全稳定运行，必须预留一定的正备用，将系统失负荷的风险约束在允许的范围内，其中负荷预测误差考虑为3％，风电预测误差为20％，如下式所示：

$\underset{i\&Element;N_g}{\mathrm{\&Sigma;}}{\mathrm{Ru}}_i^t>3\%\underset{i\&Element;N_l}{\mathrm{\&Sigma;}}{P}_{\mathrm{Li}}^t+20\%\underset{i\&Element;N_w}{\mathrm{\&Sigma;}}{P}_{\mathrm{Wi}}^t,t\&Element;T$

式中，为常规发电机组i在第t时段可提供的正旋转备用容量，计算方法如下所示：

${\mathrm{Ru}}_i^t=\min ({P_i}^{\max }-{P_i}^t,T_{10}{r_i}^u),i\&Element;N_g,t\&Element;T$

式中，T₁₀为旋转备用响应时间，取值为10min。

(6)系统负旋转备用约束。

与正旋转备用约束相似，系统也需预留充足的负旋转备用，以防止由于预测误差而导致在运行过程中系统频率过高。因此，系统负旋转备用应满足下式所示的条件：

$\underset{i\&Element;N_g}{\mathrm{\&Sigma;}}{\mathrm{Rd}}_i^t>3\%\underset{i\&Element;N_l}{\mathrm{\&Sigma;}}{P}_{\mathrm{Li}}^t+20\%\underset{i\&Element;N_w}{\mathrm{\&Sigma;}}{P}_{\mathrm{Wi}}^t,t\&Element;T$

式中，为发电机组i在第t时段可提供的负旋转备用容量，计算方法如下式所示：

${\mathrm{Rd}}_i^t=\min ({P_i}^t-{P_i}^{\min },T_{10}{r_i}^d),i\&Element;N_g,t\&Element;T$

(7)新能源场站出力约束。

对应于本发明，共需采用本模型计算两次，第一次是用新能源场站的装机容量进行计算，若新能源场站的装机都可以全额消纳时，此时新能源场站的调度计划值将等于新能源场站的装机容量；而当新能源场站的装机不能被全额消纳时，需要对其进行限电，此时新能源场站的调度计划值将小于新能源场站的装机容量，即新能源场站出力约束为：

$0{\&le;P}_{\mathrm{Wi}}^t\&le;P_{\mathrm{WCi}}$

式中，P_WCi为新能源场站i的装机容量值。

第二次是用新能源场站的功率预测值进行计算，若新能源场站的功率预测值都可以全额消纳时，此时新能源场站的调度计划值将等于新能源场站的功率预测值；而当新能源场站的预测值不能被全额消纳时，需要对其进行限电，此时新能源场站的调度计划值将小于新能源场站的预测值。即新能源场站出力约束为：

$0{\&le;P}_{\mathrm{WCi}}^t\&le;P_{\mathrm{WPi}}^t$

式中，为新能源场站i在第t时段的功率预测值。

3、将计算得到的新能源接纳空间、新能源调度计划与新能源场站的功率预测值进行对比分析，如果新能源调度计划小于新能源场站的预测结果，并且新能源调度计划小于新能源接纳空间，说明此时的常规机组的调度计划制定不合理，需要通知调度人员调整常规机组的调度计划，以实现新能源的优先消纳；如果如果新能源调度计划大于新能源场站的功率预测值，并且新能源调度计划大于新能源接纳空间，说明此时的常规机组的调度计划制定合理，不需要进行调整即可实现新能源的优先消纳。

本发明提供的一种基于接纳能力计算结果的新能源调度计划协调方法，可用于协调常规机组与新能源之间的调度计划制定，保证新能源的优先消纳，有利于推动我国新能源产业的健康发展。

应该明白，公开的过程中的步骤的特定顺序或层次是示例性方法的实例。基于设计偏好，应该理解，过程中的步骤的特定顺序或层次可以在不脱离本公开的保护范围的情况下得到重新安排。所附的方法权利要求以示例性的顺序给出了各种步骤的要素，并且不是要限于所述的特定顺序或层次。

在上述的详细描述中，各种特征一起组合在单个的实施方案中，以简化本公开。不应该将这种公开方法解释为反映了这样的意图，即，所要求保护的主题的实施方案需要清楚地在每个权利要求中所陈述的特征更多的特征。相反，如所附的权利要求书所反映的那样，本发明处于比所公开的单个实施方案的全部特征少的状态。因此，所附的权利要求书特此清楚地被并入详细描述中，其中每项权利要求独自作为本发明单独的优选实施方案。

上文的描述包括一个或多个实施例的举例。当然，为了描述上述实施例而描述部件或方法的所有可能的结合是不可能的，但是本领域普通技术人员应该认识到，各个实施例可以做进一步的组合和排列。因此，本文中描述的实施例旨在涵盖落入所附权利要求书的保护范围内的所有这样的改变、修改和变型。此外，就说明书或权利要求书中使用的术语“包含”，该词的涵盖方式类似于术语“包括”，就如同“包括，”在权利要求中用作衔接词所解释的那样。此外，使用在权利要求书的说明书中的任何一个术语“或者”是要表示“非排它性的或者”。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，这些未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，均在申请待批的本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (6)

1.一种新能源调度计划的协调方法，其特征在于，所述方法包括下述步骤：

确定电力系统的新能源接纳空间；

确定电力系统的新能源调度计划；

分别对比新能源调度计划与新能源接纳空间和新能源调度计划与功率预测值，判断新能源调度计划制定是否合理。

2.如权利要求1所述的新能源调度计划的协调方法，其特征在于，所述确定电力系统的新能源接纳空间，包括：

将新能源场站的装机容量作为输入数据；

以新能源接纳最大为优化目标；

在结合电力系统调峰约束和网架约束的条件下，计算电力系统的新能源接纳空间。

3.如权利要求1所述的新能源调度计划的协调方法，其特征在于，所述确定电力系统的新能源调度计划，包括：

将新能源场站的功率预测值作为输入数据；

以新能源接纳最大为优化目标；

在结合电力系统调峰约束和网架约束的条件下，计算新能源调度计划。

4.如权利要求1所述的新能源调度计划的协调方法，其特征在于，所述分别对比新能源调度计划与新能源接纳空间，新能源调度计划与功率预测值，判断新能源调度计划制定是否合理，包括：

如果新能源调度计划小于新能源场站的功率预测值，并且新能源调度计划小于新能源接纳空间，则常规机组的调度计划制定不合理，需要通知调度人员调整常规机组的调度计划，以实现新能源的优先消纳；

如果新能源调度计划大于新能源场站的功率预测值，并且新能源调度计划大于新能源接纳空间，则常规机组的调度计划制定合理，不需进行调整即可实现新能源的优先消纳。

5.如权利要求4所述的新能源调度计划的协调方法，其特征在于，用新能源场站的装机容量计算新能源接纳空间，若新能源场站的装机容量全额消纳时，此时新能源场站的调度计划值等于新能源场站的装机容量；当新能源场站的装机不能被全额消纳时，需要对其进行限电，此时新能源场站的调度计划值将小于新能源场站的装机容量，即新能源场站出力约束为：

$0\&le;P_{\mathrm{Wi}}^t\&le;P_{\mathrm{WCi}}$

式中，P_WCi为新能源场站i的装机容量值；为新能源场站i在第t时段的出力。

6.如权利要求4所述的新能源调度计划的协调方法，其特征在于，用新能源场站的功率预测值计算新能源调度计划，若新能源场站的功率预测值全额消纳时，此时新能源场站的调度计划值等于新能源场站的功率预测值；当新能源场站的功率预测值不能被全额消纳时，需要对其进行限电，此时新能源场站的调度计划值将小于新能源场站的功率预测值，即新能源场站出力约束为：

$0\&le;P_{\mathrm{WCi}}^t\&le;P_{\mathrm{WPi}}^t$

式中，为新能源场站i在第t时段的功率预测值；为新能源场站i在第t时段的装机容量值。2 -->