CN105184681B - 基于最近距离分群的大型光伏发电集群弃光电量评估法 - Google Patents

基于最近距离分群的大型光伏发电集群弃光电量评估法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于最近距离分群的大型光伏发电集群弃光电量评估法，所述光伏集群位于光伏电站，所述光伏电站分为标杆光伏电站和非标杆光伏电站，所述评估法包括以下步骤：对于所述非标杆光伏电站，按最近距离原则找到一个对应的光伏电站，并加入到相应的标杆光伏电站的集群中;所述集群的子类为每个标杆光伏电站；计算每一个所述标杆光伏电站的开机容量：计算所述S1得到的每个光伏集群每t分钟的实时开机容量；计算该光伏集群每t分钟的理论出力；判断是否到达统计结束时间；计算整个光伏集群在开始到结束时间段内的弃光电量。

Description

基于最近距离分群的大型光伏发电集群弃光电量评估法
技术领域
本发明属于光伏发电弃光电量评估领域，具体地涉及一种基于最近距离分群的大型光伏发电集群弃光电量评估法。
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、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。
因此需要提供一种电量评估方法,将作为上述方法的有效补充,可以得到较为精确的弃光电量评估。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种基于最近距离分群的大型光伏发电集群弃光电量评估法，实现了准确可靠的计算分析弃光电量。
基于最近距离分群的大型光伏发电集群弃光电量评估法，所述光伏集群位于光伏电站，所述光伏电站分为标杆光伏电站和非标杆光伏电站，所述评估法包括以下步骤：
S1：对于所述非标杆光伏电站，按最近距离原则找到一个对应的光伏电站，并加入到相应的标杆光伏电站的集群中；所述集群的子类为每个标杆光伏电站；
S2：计算每一个所述标杆光伏电站的开机容量：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
Figure BDA0000814033650000021
Figure BDA0000814033650000022
其中，所述t取值为1、3、5、10或15；Pi是第i个标杆光伏电站的平均实际出力，
Figure BDA0000814033650000031
是第i个标杆光伏电站的开机容量，samp表示标杆光伏电站的集合；
S3：计算所述S1得到的每个光伏集群每t分钟的实时开机容量：
Figure BDA0000814033650000032
其中，所述clusteri表示第i个光伏电站集群,Cj是第i个光伏电站集群中第j个风电场的开机容量，当风电场开机容量上传出现故障或者中断时，采用前一时刻的风电场开机容量进行代替；
S4：计算该光伏集群每t分钟的理论出力：
Figure BDA0000814033650000033
S5：通过能量管理系统获得每个光伏集群每t分钟的实际出力值Ri，当理论出力值Ti大于实际出力值Ri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：
Figure BDA0000814033650000034
S6：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S1，若到达终止时间，则进入S7；
S7：整个光伏集群在开始到结束时间段内的弃光电量表示为：
Figure BDA0000814033650000035
其中，i＝1是弃光电量统计的开始时刻，i＝m是弃光电量统计的终止时刻,w为光伏集群的个数；弃光电量的单位为MWh。
优选地，当所述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；当所述标杆光伏电站需要停机时，则将该电站从所述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。
本发明的技术方案具有以下有益效果：
本发明提供的一种基于最近距离分群的大型光伏发电集群弃光电量评估法，通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光电量，达到了准确计算弃光电量的目的。
附图说明
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。
图1是本发明基于最近距离分群的大型光伏发电集群弃光电量评估法的控制流程图；
具体实施方式
为了清楚了解本发明的技术方案，将在下面的描述中提出其详细的结构。显然，本发明实施例的具体施行并不足限于本领域的技术人员所熟习的特殊细节。本发明的优选实施例详细描述如下，除详细描述的这些实施例外，还可以具有其他实施方式。
下面结合附图和实施例对本发明做进一步详细说明。
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1)，标记为1-20号，将其分为5个集中点，为了提高计算精度，在这5个集中点中分别选择一个标杆光伏电站，根据最近距离聚类算法，上述光伏电站将被聚合为5个光伏发电集群。
S1：每个标杆光伏电站初始化为一个集群子类，将构成5个集群，对于所有的非标杆光伏电站(除标杆光伏电站之外)，按最近距离原则找到一个对应的光伏电站，并加入到相应的标杆光伏电站的集群中；集群划分结果如下表所示。
Figure BDA0000814033650000051
最近距离原则计算方法为：针对任一非标杆光伏电站，计算该电站到所有标杆光伏电站的距离，找到距离最近的标杆光伏电站，并将该电站加入到这个标杆光伏电站所在的集群。
S2：计算每一个标杆光伏电站的开机容量:从开始阶段，通过光伏电站每t＝1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1分钟内的平均出力系数：
Figure BDA0000814033650000052
其中，Pi是第i个标杆光伏电站的平均实际出力，
Figure BDA0000814033650000053
是第i个标杆光伏电站的开机容量，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下表所示。
Figure BDA0000814033650000061
S3：计算步骤一得到的每个光伏集群每1分钟的实时开机容量
Figure BDA0000814033650000062
其中，clusteri表示第i个光伏电站集群,总共有5个这样的集群，Cj是第i个光伏电站集群中第j个风电场的开机容量，当风电场开机容量上传出现故障或者中断时，采用前一时刻的风电场开机容量进行代替；
集群 装机容量(MW) 开机容量(MW)
集群1 500 450
集群2 20 20
集群3 20 20
集群4 200 180
集群5 480 450
S4：计算该光伏集群每1分钟的理论出力：
Figure BDA0000814033650000063
集群 开机容量(MW) 理论出力(MW)
集群1 450 427.5
集群2 20 20
集群3 20 20
集群4 180 178.2
集群5 450 432
S5：通过EMS(能量管理系统)获得每个光伏集群每1分钟的平均实际出力值Ri，当理论出力值Ti大于平均实际出力值Ri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：
Figure BDA0000814033650000071
其中，n为光伏电站集群的个数,此处n＝5；
集群 装机容量(MW) 理论出力(MW) 实际平均出力(MW)
集群1 500 427.5 307.0
集群2 20 20 20
集群3 20 20 20
集群4 200 178.2 181.1
集群5 480 432 202
S6：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S1，若到达终止时间，则进入S7；
S7：因此整个光伏集群一定时间段内的弃光电量表示为：
Figure BDA0000814033650000072
其中，i＝1是弃光电量统计的开始时刻，i＝1440是弃光电量统计的终止时刻,w＝5为光伏集群的个数；此处计算一天的弃光电量。
下表为t＝600时的弃光电量。
集群 理论平均出力(MW) 实际平均出力(MW) 弃光电量(MWh)
集群1 427.5 307.0 2.01
集群2 20 20 0
集群3 20 20 0
集群4 178.2 181.1 0
集群5 432 202 3.83
根据计算，5个光伏电站集群1天的弃光电量为706.23MWh。
根据本发明的优选实施例，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。
本发明的技术方案，通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。
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，均在申请待批的权利要求保护范围之内。

Claims (2)

1.基于最近距离分群的大型光伏发电集群弃光电量评估法，所述光伏集群包括若干光伏电站，所述光伏电站分为标杆光伏电站和非标杆光伏电站，其特征在于,所述评估法包括以下步骤：
S1：对于所述非标杆光伏电站，按最近距离原则找到一个对应的光伏电站，并加入到相应的标杆光伏电站的集群中；所述集群的子类为每个标杆光伏电站；
S2：计算每一个所述标杆光伏电站的开机容量：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
Figure FDA0000814033640000011
Figure FDA0000814033640000012
其中，所述t取值为1、3、5、10或15；Pi是第i个标杆光伏电站的平均实际出力，
Figure FDA0000814033640000013
是第i个标杆光伏电站的开机容量，samp表示标杆光伏电站的集合；
S3：计算所述S1得到的每个光伏集群每t分钟的实时开机容量：
Figure FDA0000814033640000014
其中，所述clusteri表示第i个光伏电站集群,Cj是第i个光伏电站集群中第j个风电场的开机容量，当风电场开机容量上传出现故障或者中断时，采用前一时刻的风电场开机容量进行代替；
S4：计算该光伏集群每t分钟的理论出力：
Figure FDA0000814033640000015
S5：通过能量管理系统获得每个光伏集群每t分钟的平均实际出力值Ri，当理论出力值Ti大于平均实际出力值Ri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：
Figure FDA0000814033640000021
S6：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S1，若到达终止时间，则进入S7；
S7：整个光伏集群在开始到结束时间段内的弃光电量表示为：
Figure FDA0000814033640000022
其中，i＝1是弃光电量统计的开始时刻，i＝m是弃光电量统计的终止时刻,w为光伏集群的个数；弃光电量的单位为MWh。
2.根据权利要求1所述的基于最近距离分群的大型光伏发电集群弃光电量评估法，其特征在于，当所述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；当所述标杆光伏电站需要停机时，则将该电站从所述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。
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