CN105139262A - 一种电力系统年度风电电量消纳能力计算方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电力系统年度风电电量消纳能力计算方法，属于电力系统规划运行技术领域。包括：首先根据弃风原因的不同，将弃风电量解耦为“安全稳定约束弃风”电量、“强迫出力弃风”电量、“运行调峰弃风”电量；其次将安全稳定约束转化为节点注入约束，采用时序生产模拟的方法评估“安全稳定约束弃风”电量；再次采用随机生产模拟的方法，评估由于供暖季热电机组强迫出力等因素约束下的弃风电量；最后采用时序生产模拟的方法评估“运行调峰弃风”电量。帮助电网规划及运行人员掌握各类弃风因素的影响比重及其提升风电消纳能力措施。

Description

一种电力系统年度风电电量消纳能力计算方法

技术领域

本发明涉及一种电力系统年度风电电量消纳能力计算方法，属于电力系统规划运行技术领域。

背景技术

近些年来，随着我国风电的大力发展，风电装机容量已达世界第一。然而，在我国风电集中的“三北”地区，由于电源结构及负荷特性，风电消纳能力不足已成为制约风电进一步发展的热点问题。直观而有效地评估在年度时间尺度上风电电量消纳能力已成为在规划及运行层面解决风电消纳问题的迫切需求。然而，现有关于风电消纳能力评估方法在方法和考虑因素上还存在不足，不能满足电网规划运行的需求。

发明内容

本发明的目的是为克服已有技术的不足之处，提出一种电力系统年度风电电量消纳能力计算方法，直观而定量地评估电力系统哪个环节对风电消纳有何种定量影响。

本发明提出的电力系统年度风电电量消纳能力计算方法，其特征在于，包括以下步骤：

A、根据弃风原因的不同，将弃风电量解耦为“安全稳定约束弃风”、“强迫出力弃风”、“运行调峰弃风”；

B、将安全稳定约束转化为节点注入约束，采用时序生产模拟的方法评估“安全稳定约束弃风”电量；

C、采用随机生产模拟的方法，评估由于供暖季热电机组强迫出力等因素约束下的弃风电量；

D、采用时序生产模拟的方法评估“运行调峰弃风”电量。

所述步骤B具体包括：

(B-1)根据各风电集中区域的风电历史出力原始数据或者风速统计数据，采用风电序列生成方法生成各区域的风电年度时序出力序列；

(B-2)将安全稳定约束转化为节点注入约束，根据电网考虑功角、电压稳定分析计算得到的各地区在相应运行方式下的风电送出极限定为该地区最大风电电力消纳能力。

(B-3)采用时序生产模拟方法，得到在上述极限约束下的各地区弃风电量，即为“安全稳定约束弃风”电量E_dnet，并将各地区风电可消纳时序序列相加，得到P_wnet，进入“强迫出力弃风”电量评估。

所述步骤C具体包括：

(C-1)根据电力系统年度负荷曲线做出每月持续负荷曲线(LoadDurationCurve/LDC)。

(C-2)将每月的强迫出力机组的有功出力在相应月份的持续负荷曲线上安排生产。

(C-3)步骤B得到的风电年度时序序列按照每月做出其概率分布，按照多状态机组出力方法，在持续负荷曲线上那排生产，得到风电消纳电量：

$E_{\mathrm{gi}}=\underset{s=1}{\overset{N_s}{\mathrm{\Σ}}}\left[T_{p_s}\underset{x_{i-1}}{\overset{x_{i-1}+C_s}{\∫}}{f}^{(i-1)}\left(x\right)\mathrm{dx}\right]---\left(1\right)$

将各风电场消纳电量相加得到E_g＝∑E_gi，并通过利用总电量减去上述电量，得到弃风电量E_dsp＝E-E_g。

所述步骤D具体包括：

(D-1)采用时序生产模拟的方法，考虑常规机组调节能力(调峰深度、爬坡率)，得到弃风电量E′_dpr；

(D-2)E′_dpr实际包含了“强迫出力弃风”电量及“运行调峰弃风电量”，故而得到“运行调峰弃风”电量E_dpr＝E′_dpr-E_dsp。

本发明提出的电力系统年度风电电量消纳能力计算方法，根据弃风原因的不同，将弃风电量解耦为“安全稳定约束弃风”、“强迫出力弃风”、“运行调峰弃风”，其次将安全稳定约束转化为节点注入约束，采用时序生产模拟的方法评估“安全稳定约束弃风”电量；再次采用随机生产模拟的方法，评估由于供暖季热电机组强迫出力等因素约束下的弃风电量；最后采用时序生产模拟的方法评估“运行调峰弃风”电量。帮助电网规划及运行人员掌握各类弃风因素的影响比重及其提升风电消纳能力措施。

附图说明

图1是本发明提出的电力系统年度风电电量消纳能力计算方法的流程框图。

图2是本发明方法中涉及的持续负荷曲线示意图。

图3是本发明方法中涉及的安排风电生产示意图。

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详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

本发明的原理：本发明所述的力系统年度风电电量消纳能力计算方法，根据弃风原因的不同，将弃风电量解耦为“安全稳定约束弃风”、“强迫出力弃风”、“运行调峰弃风”，其次将安全稳定约束转化为节点注入约束，采用时序生产模拟的方法评估“安全稳定约束弃风”电量；再次采用随机生产模拟的方法，评估由于供暖季热电机组强迫出力等因素约束下的弃风电量；最后采用时序生产模拟的方法评估“运行调峰弃风”电量。

本发明提出的一种力系统年度风电电量消纳能力计算方法，具体包括以下步骤：

A、根据弃风原因的不同，将弃风电量解耦为“安全稳定约束弃风”、“强迫出力弃风”、“运行调峰弃风”。

(1)由于系统输电线路存在热极限、稳定极限。若风电大发，而由于输电线路传输极限限制造成弃风现象。我们将这部分弃风电量称为“安全约束弃风电量”。

(2)在系统既定运行方式下，当负荷处于低水平时，若系统必须开机的常规机组的出力加上风电出力若高于负荷时，则一部分风电不得不被抛弃。尤其在供暖期“以热定电”时，若负荷处于低谷，这种情况尤为严重。这种由于电力“热电调峰”关系限制造成的弃风电量，我们可称之为“强迫弃风电量”。

(3)系统在既定运行方式下，系统按照既定的机组启停计划来满足负荷，当负荷处于相对低谷，由于可关停的常规机组启停速度慢、费用高而不能关停，给风电提供上网空间，造成了弃风限电。我们将这部分弃风电量称为“运行调峰弃风电量”

B、将安全稳定约束转化为节点注入约束，采用时序生产模拟的方法评估“安全稳定约束弃风”电量。其步骤包括：

(B-1)根据各风电集中区域的风电历史出力原始数据或者风速统计数据，采用风电序列生成方法生成各区域的风电年度时序出力序列；

(B-2)将安全稳定约束转化为节点注入约束，根据电网考虑功角、电压稳定分析计算得到的各地区在相应运行方式下的风电送出极限定为该地区最大风电电力消纳能力。

(B-3)采用时序生产模拟方法，得到在上述极限约束下的各地区弃风电量，即为“安全稳定约束弃风”电量E_dnet，并将各地区风电可消纳时序序列相加，得到P_wnet，进入“强迫出力弃风”电量评估。

C、采用随机生产模拟的方法，评估由于供暖季热电机组强迫出力等因素约束下的弃风电量；其步骤包括：

(C-1)根据电力系统年度负荷曲线做出每月持续负荷曲线(LoadDurationCurve/LDC)。如图2所示；

(C-2)将每月的强迫出力机组的有功出力在相应月份的持续负荷曲线上安排生产；：

(C-3)步骤B得到的风电年度时序序列按照每月做出其概率分布，按照多状态机组出力方法，在持续负荷曲线上那排生产，如图3所示；

得到风电消纳电量：

$E_{\mathrm{gi}}=\underset{s=1}{\overset{N_s}{\mathrm{\Σ}}}\left[T_{p_s}\underset{x_{i-1}}{\overset{x_{i-1}+C_s}{\∫}}{f}^{(i-1)}\left(x\right)\mathrm{dx}\right]---\left(2\right)$

将各风电场消纳电量相加得到E_g＝∑E_gi，并通过利用总电量减去上述电量，得到弃风电量E_dsp＝E-E_g。

D、采用时序生产模拟的方法评估“运行调峰弃风”电量。其步骤为：

(D-1)采用时序生产模拟的方法，考虑常规机组调节能力(调峰深度、爬坡率)，得到弃风电量E′_dpr；

(D-2)E′_dpr实际包含了“强迫出力弃风”电量及“运行调峰弃风电量”，故而得到“运行调峰弃风”电量E_dpr＝E′_dpr-E_dsp。

本发明所述的年度风电电量消纳能力解耦评估方法，根据弃风原因的不同，将弃风电量解耦为“安全稳定约束弃风”、“强迫出力弃风”、“运行调峰弃风”，其次将安全稳定约束转化为节点注入约束，采用时序生产模拟的方法评估“安全稳定约束弃风”电量；再次采用随机生产模拟的方法，评估由于供暖季热电机组强迫出力等因素约束下的弃风电量；最后采用时序生产模拟的方法评估“运行调峰弃风”电量。帮助电网规划及运行人员掌握各类弃风因素的影响比重及其提升风电消纳能力措施。

以上实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由权利要求限定。

Claims (4)

1.一种电力系统年度风电电量消纳能力计算方法，其特征在于，该计算方法包括步骤：

A、根据弃风原因的不同，将弃风电量解耦为“安全稳定约束弃风”电量、“强迫出力弃风”电量、“运行调峰弃风”电量；

B、将安全稳定约束转化为节点注入约束，采用时序生产模拟的方法评估“安全稳定约束弃风”电量；

C、采用随机生产模拟的方法，评估由于供暖季热电机组强迫出力等因素约束下的弃风电量；

D、采用时序生产模拟的方法评估“运行调峰弃风”电量。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤B具体包括：

(B-1)根据各风电集中区域的风电历史出力原始数据或者风速统计数据，采用风电序列生成方法生成各区域的风电年度时序出力序列；

(B-2)将安全稳定约束转化为节点注入约束，根据电网考虑功角、电压稳定分析计算得到的各地区在相应运行方式下的风电送出极限定为该地区最大风电电力消纳能力。

(B-3)采用时序生产模拟方法，得到在上述极限约束下的各地区弃风电量，即为“安全稳定约束弃风”电量E_dnet，并将各地区风电可消纳时序序列相加，得到P_wnet，进入“强迫出力弃风”电量评估。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤C具体包括：

(C-1)根据电力系统年度负荷曲线做出每月持续负荷曲线(LoadDurationCurve/LDC)。

(C-2)将每月的强迫出力机组的有功出力在相应月份的持续负荷曲线上安排生产。

(C-3)步骤B得到的风电年度时序序列按照每月做出其概率分布，按照多状态机组出力方法，在持续负荷曲线上那排生产，得到“强迫出力弃风”电量E_dsp。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤D具体包括：

(D-1)采用时序生产模拟的方法，考虑常规机组调节能力(调峰深度、爬坡率)，得到弃风电量E′_dpr；

(D-2)E′_dpr实际包含了“强迫出力弃风”电量及“运行调峰弃风电量”，故而得到“运行调峰弃风”电量E_dpr＝E′_dpr-E_dsp。