CN105184097A - 基于网架结构分群的大型光伏发电集群弃光电量评估方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于网架结构分群的大型光伏发电集群弃光电量评估方法，包括以下步骤：找到电网送出线路瓶颈值，并选择与电网输出线路连接的对应标杆光伏电站；计算选择的对应标杆光伏电站中每一个标杆光伏电站的开机容量及理论出力，计算以电网送出线路瓶颈值为界限的每个光伏集群每t分钟的实时开机容量；计算光伏集群每t分钟的理论出力：通过能量管理系统获得光伏集群每t分钟的平均实际出力值，并将理论出力和平均实际出力值相比较；判断是否到达统计结束时间。达到了准确、快速且高效计算弃光电量的目的。

Description

基于网架结构分群的大型光伏发电集群弃光电量评估方法

技术领域

本发明涉及光伏发电弃光电量评估领域，具体地，涉及一种基于网架结构分群的大型光伏发电集群弃光电量评估方法。

背景技术

光伏发电站弃光电量是指受电网传输通道限制、电网调峰需要、电网安全稳定运行需要以及电网设备检修和故障等因素影响，光伏发电站可发而未能发出的电量。

弃光是光伏发电规模化发展过程中的一种普遍现象，跟水力发电过程中的弃水类似。大型光伏发电基地覆盖面积广，一般包含多个光伏电站或光伏电站群，由于电网输送通道送出极限限制、实时负荷平衡及光伏电站自身设备故障、检修等因素都会导致一定程度的弃光，从而产生弃光电量。正确科学的认识弃光问题并以合理的方式计算分析弃光电量将有助于规模化光伏发电的健康、平稳发展，有助于提升电网调度运行水平、推动光伏发电规划与电网规划的协调发展、提高清洁能源利用率及利用水平。

目前，由于规模化光伏发电在我国刚刚兴起，因此国内光伏发电行业尚未对弃光电量的评估算法形成标准，现有对弃光电量计算的方法一般是计算光伏电站的出力与装机容量的差额，而后对其进行积分得到弃光电量。但对于百万千瓦级光伏发电基地而言，各光伏电站实际出力的同时率一般较低，因此用这种方法计算一般会造成对弃光电量计算的不准确。

此前，专利号为201310168821.1的专利文献中，提出一种基于实时光资源监测网络的光伏基地弃光电量评估方法，其问题主要在于光资源监测网络的建设是一个长期过程，很多光伏发电基地可能尚未建设光资源监测网络，针对上述情况，该方法失效。

专利号为201310168700.7的专利文献中，提出了基于标杆光伏组件的大型光伏发电基地弃光电量评估方法，其不足主要在于，有些电站没有固定的标杆光伏组件，或者标杆光伏组件运行管理不够规范，存在故障以及标杆光伏逆变器数据上传中断或出错等问题。

现有技术中至少存在计算过程复杂、计算方式适用范围小、计算数据获取难度大和计算结果准确性差等缺陷。

发明内容

本发明的目的在于，针对上述问题，提出一种基于网架结构分群的大型光伏发电集群弃光电量评估方法，以实现准确、快速且高效计算弃光电量的优点。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种基于网架结构分群的大型光伏发电集群弃光电量评估方法，包括以下步骤：

步骤一：找到电网送出线路瓶颈值，并选择与电网输出线路连接的对应标杆光伏电站；

步骤二：计算选择的对应标杆光伏电站中每一个标杆光伏电站的开机容量及理论出力，从开始阶段，通过光伏电站每t分钟上传一次的光伏发电实时信息得到标杆光伏电站的开机容量，计算每一个标杆光伏电站t分钟内的平均出力系数：

其中，P_i,k是第i个标杆光伏电站第k个时间段(即第k个t分钟)的实际出力，是第i个标杆光伏电站第k个时间段的开机容量，samp表示标杆光伏电站的集合；

步骤三：计算以电网送出线路瓶颈值为界限的每个光伏集群每t分钟的实时开机容量

其中，cluster_i表示第i个光伏电站集群,C_j,k是第i个光伏电站集群中第j个光伏电站第k个时间段的开机容量；其中，i，j，k为自然数；

步骤四：计算光伏集群每t分钟的理论出力：

其中，T_i,k表示第i个集群第k个时间段的理论出力；

步骤五：通过能量管理系统获得光伏集群每t分钟的平均实际出力值R_i,k，当理论出力值T_i,k大于平均实际出力值R_i,k时认为出现弃光，因此每t分钟整个光伏发电基地的弃光电量可以表示为：

步骤六：判断是否到达统计结束时间，若没有到达统计结束时间，则返回步骤一，若到达终止时间，则进入步骤七；

步骤七：将整个光伏集群一定时间段内的弃光电量表示为：

其中，k＝1是弃光电量统计的开始时刻，k＝m是弃光电量统计的终止时刻，w为光伏集群的个数。

优选的，所述t等于1、3、5、10或15。

优选的，电网送出线路瓶颈值为110kV或330kV。

优选的，步骤三中还包括，当光伏电站开机容量上传出现故障或者中断时，采用前一时刻的光伏电站开机容量进行代替的步骤。

本发明的技术方案具有以下有益效果：

本发明的技术方案，过各个标杆光伏电站发电量评估整个光伏集群的理论电量，通过与实际电量的比较得到该光伏集群对应的弃风电量，达到了准确计算弃光电量的目的。

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

图1为本发明实施例所述的基于网架结构分群的大型光伏发电集群弃光电量评估方法的流程图。

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。

以甘肃电网为例，目前光伏送出瓶颈是在110kV或330kV送出线路层面，因此通一个110kV或330kV变电站下面的光伏电站受送出通道容量限制是相似的，并且同一110kV或330kV送出线路下面的光伏电站地理位置距离较近，太阳辐照强度相似，因此可以以110kV或330kV变电站为界限进行分群，分别计算各个集群的弃光电量，而后计算整个光伏发电基地的弃光电量。

一种基于网架结构分群的大型光伏发电集群弃光电量评估方法如图1所示，包括以下步骤：

本实施例以甘肃金昌-武威地区的部分光伏电站为例，结合图1，该区域的光伏电站共包含20个光伏电站见表一，标记为1-20号，根据光伏电站接线图1-5号电站共用同一330kV送出线路，6号光伏电站为单独一根110kV送出线路，7号光伏电站为单独一根110kV送出线路，8-10号光伏电站共用一根110kV送出线路，11-20号光伏电站共用一根330kV送出线路。因此将其分为5个光伏发电集群进行弃光电量统计。

表一、甘肃金昌-武威地区光伏电站对照表：

步骤一：找到送出线路瓶颈，并选择对应的标杆光伏电站。以甘肃为例，110kV或330kV变电站为送出瓶颈，则以110kV或330kV变电站为界限，每个110kV或330kV变电站下面选择一个光伏电站作为标杆光伏电站，标杆光伏电站的发电量不受限制。这个每个电站都可以找到一个与之同一组的标杆光伏电站，即与它在同一个110kV或330kV变电站下面的标杆光伏电站。

步骤二：计算每一个标杆光伏电站的开机容量及理论出力。从开始阶段，通过光伏电站每t分钟(t＝5)上传一次的光伏发电实时信息得到标杆光伏电站的开机容量。计算每一个标杆光伏电站t分钟内的平均出力系数：

其中，P_i,k是第i个标杆光伏电站第k个时间段(即第k个t分钟)的实际出力，是第i个标杆光伏电站第k个时间段的开机容量，samp表示标杆光伏电站的集合；各标杆光伏电站的平均出力如表二所示。

表二、各标杆光伏电站的平均出力表：

步骤三：计算以110kV或330kV变电站为界限的每个光伏集群每t分钟的实时开机容量

其中，cluster_i表示第i个光伏电站集群,C_j,k是第i个光伏电站集群中第j个光伏电站第k个时间段的开机容量；其中，i，j，k为自然数，本实施方案计算的开机容量如表三。

当光伏电站开机容量上传出现故障或者中断时，采用前一时刻的光伏电站开机容量进行代替。

表三、光伏电站装机容量和开机容量对照表：

集群	装机容量(MW)	开机容量(MW)
			集群1	500	400
集群2	20	20
			集群3	20	20
集群4	200	180
			集群5	480	450

步骤四：计算该光伏集群每t分钟的理论出力：

其中，T_i,k表示第i个集群第k个时间段的理论出力，本实施例具体如表四所示。

表四、光伏电站开机容量和理论出力对照表：

集群	开机容量(MW)	理论出力(MW)
			集群1	400	396
集群2	20	20
			集群3	20	20
集群4	180	176.4
			集群5	450	405

步骤五：通过能量管理系统获得光伏集群每t分钟的平均实际出力值R_i,k，当理论出力值T_i,k大于平均实际出力值R_i,k时认为出现弃光，因此每t分钟整个光伏发电基地的弃光电量可以表示为：

其中，n为按110kV变电站进行划分的光伏发电集群的个数。

本实施例具体对照如表五所示。

表五、光伏电站实际平均出力对照表：

集群	开机容量(MW)	理论出力(MW)	实际平均出力(MW)
				集群1	400	396	317.0
集群2	20	20	20
				集群3	20	20	20
集群4	180	176.4	180.2
				集群5	450	405	262

步骤六：判断是否到达统计结束时间，若没有到达统计结束时间，则返回步骤一，若到达终止时间，则进入步骤七。

步骤七：因此整个光伏集群一定时间段内的弃光电量表示为：

其中，k＝1是弃光电量统计的开始时刻，k＝1440是弃光电量统计的终止时刻，w＝5为光伏集群的个数。

表六为k＝650时的弃光电量。

表六、k＝650时的弃光电量对照表：

集群	理论出力(MW)	实际平均出力(MW)	弃光电量(MWh)
				集群1	396	317.0	6.58
集群2	20	20	0
				集群3	20	20	0
集群4	176.4	180.2	0
				集群5	405	262	11.92

根据计算，5个光伏电站集群1天的弃光电量为682.26MWh。

光伏电站单场容量以MW为单位，弃光电量的单位为MWh。

当光伏集群出力受限时，标杆电站不参与负荷受限调整，始终保持正常发电状态；当标杆光伏电站需要停机时，则将该电站从标杆光伏电站集合中剔除，通过其余标杆光伏电站的弃光电量，计算整个集群的弃光电量。

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 (4)

1.一种基于网架结构分群的大型光伏发电集群弃光电量评估方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：找到电网送出线路瓶颈值，并选择与电网输出线路连接的对应标杆光伏电站；

步骤二：计算选择的对应标杆光伏电站中每一个标杆光伏电站的开机容量及理论出力，从开始阶段，通过光伏电站每t分钟上传一次的光伏发电实时信息得到标杆光伏电站的开机容量，计算每一个标杆光伏电站t分钟内的平均出力系数：

${\stackrel{\‾}{\mathrm{\α}}}_{i,k}=\frac{P_{i,k}}{{\tilde{C}}_{i,k}},i\∈samp$

其中，P_i,k是第i个标杆光伏电站第k个时间段的实际出力，是第i个标杆光伏电站第k个时间段的开机容量，samp表示标杆光伏电站的集合；

步骤三：计算以电网送出线路瓶颈值为界限的每个光伏集群每t分钟的实时开机容量

$C_{{\mathrm{cluster}}_i}=\underset{j\∈{\mathrm{cluster}}_i}{\Σ}{C}_{j,k}$

其中，cluster_i表示第i个光伏电站集群,C_j,k是第i个光伏电站集群中第j个光伏电站第k个时间段的开机容量，其中，i，j，k为自然数；

步骤四：计算光伏集群每t分钟的理论出力：

$T_{i,k}={\stackrel{\‾}{\mathrm{\α}}}_{i,k}\×C_{{\mathrm{cluster}}_{i,k}};$

其中，T_i,k表示第i个集群第k个时间段的理论出力；

步骤五：通过能量管理系统获得光伏集群每t分钟的平均实际出力值R_i,k，当理论出力值T_i,k大于平均实际出力值R_i,k时认为出现弃光，因此每t分钟整个光伏发电基地的弃光电量可以表示为：

$Q_{i,k}=\left\{\begin{array}{cc}(T_{i,k}-R_{i,k})t& if(T_{i,k}>R_{i,k})\\ 0& else\end{array}\right.$

步骤六：判断是否到达统计结束时间，若没有到达统计结束时间，则返回步骤一，若到达终止时间，则进入步骤七；

步骤七：将整个光伏集群一定时间段内的弃光电量表示为：

$Q=\underset{k=1}{\overset{m}{\Σ}}\underset{j=1}{\overset{w}{\Σ}}{Q}_{j,k}$

其中，k＝1是弃光电量统计的开始时刻，k＝m是弃光电量统计的终止时刻，w为光伏集群的个数。

2.根据权利要求1所述的基于网架结构分群的大型光伏发电集群弃光电量评估方法，其特征在于，所述t等于1、3、5、10或15。

3.根据权利要求1所述的基于网架结构分群的大型光伏发电集群弃光电量评估方法，其特征在于，电网送出线路瓶颈值为110kV或330kV。

4.根据权利要求1、2或3所述的基于网架结构分群的大型光伏发电集群弃光电量评估方法，其特征在于，步骤三中还包括，当光伏电站开机容量上传出现故障或者中断时，采用前一时刻的光伏电站开机容量进行代替的步骤。