CN105262148B - 计及风电出力特性的规划年电力平衡方法 - Google Patents
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Abstract
计及风电出力特性的规划年电力平衡方法包括统计已投运风电场的在系统最大负荷时刻的装机容量及出力、计算已投运风电场的在系统最大负荷时刻出力百分比、计算已投运风电场的在系统最大负荷时刻出力百分比均值、找出关联风电场、计算风电出力关联系数、计算规划风电场在规划年系统最大负荷时刻出力百分比、计算规划风电场在规划年系统最大负荷时刻出力和求得规划年地区风电场总出力最后得出地区电力盈亏方程,根据方程判断电力平衡等步骤。本发明将规划年电网最大负荷时刻风电出力纳入电力平衡中,使电力平衡结果更加客观真实,为电力系统规划提供指导。
Description
技术领域
本发明设计一种电力平衡方法,具体的说是一种计及风电出力特性的规划年电力平衡方法。
背景技术
电力平衡是电力系统规划的基本步骤之一,是表达电力系统中电力供需关系的一种常用手段。电力平衡是电源规划中首先需要满足的条件,也即是电源规划的主要约束条件。在传统电网规划中,由于风电具有随机性、波动性等特点,当其装机容量较小时,不参与电力平衡。
随着节能减排、大气污染防治等政策的深入实施,风电等新能源发展迅速。当风电规模化发展时,风电参与电力平衡受到关注。文献“黄强.含大规模风电的电力系统有功平衡问题研究综述[J].电力建设,2013,34(4):27-31”中主要研究风电高渗透率地区风-火-水互济系统中的调度运行优化问题,将我国风-火-水系统的有功平衡问题划分为中长期/短期机组组合计划、日内滚动计划和实时频率调节等若干子问题研究,并分析了各子问题的研究现状与技术瓶颈,其时间范围为秒级至日级,其中中长期为10-30日。文献“林章岁,罗利群.福建省风电出力特性及对电网的影响分析[J].电力建设,2011,32(12):18-23”针对福建电网的实际情况,指出风电对福建8月份最高负荷影响很小,指出福建风电对电力平衡的装机容量需求不会有影响,福建风电容量效益很低。文献“樊飞,刘洁,胡杰.东北电网风电大规模并网后的典型电力平衡方式分析[J].电力建设,2011,32(12):18-23”指出基于传统电力平衡方式的电网规划设计已不能全面和准确的反映电网运行特征,并结合东北电网负荷特性、风电机组特性、机组调峰能力,利用风电机组保证出力、最大同时率和有效出力分别参与冬、夏不同方式下电力平衡,但并没有指出保证出力、最大同时率和有效出力的具体计算方式。
综上所述,已发表文献中,对风电参与电力系统规划中电力平衡的分析较少,并没有给出计及风电出力的规划年电力平衡方法。
发明内容
针对上述问题,本发明提供一种计及风电出力特性的规划年电力平衡方法,将规划年电网最大负荷时刻风电出力纳入电力平衡中,使电力平衡结果更加客观真实,为电力系统规划提供指导。
本发明解决上述技术问题所采取的技术方案是:一种计及风电出力特性的规划年电力平衡方法,其特征在于,包括以下步骤:
S1、统计已投运风电场在系统最大负荷时刻的装机容量以及出力;
S2、计算已投运风电场在系统最大负荷时刻出力百分比;
S3、计算已投运风电场在系统最大负荷时刻出力百分比均值;
S4、以规划风电场的位置为原点建立坐标系,从坐标系的四个象限中各选择一个距离规划风电场最近的已投运风电场作为规划风电场的关联风电场,若距离规划风电场最近的已投运风电场正好位于坐标轴上,则坐标系逆时针旋转45°;
S5、计算风电出力关联系数:
其中,ci为关联系数;i为已投运风电场;Li规划风电场与已投运风电场之间的距离;
S6、计算规划风电场在规划年系统最大负荷时刻出力百分比:
ratet=c1rate1-average+c2rate2-average......+cmratem-average
其中,ratet为规划风电场在规划年系统最大负荷时刻出力百分比,c1至cm为规划风电场与已投运风电场关联系数,rete1-average至ratem-average为截至统计期已投运风电场在系统最大负荷时刻风电出力百分比均值;
S7、计算规划风电场在规划年系统最大负荷时刻出力:
Pt=Stratet
其中,Pt为规划风电场t在规划年系统最大负荷时刻出力,St为规划风电场装机容量;
S8、根据已投运风电场和规划风电场在规划年系统最大负荷时刻出力百分比,求出规划年地区各风电场出力,然后求得规划年地区风电场总出力:
上式中,Pwind-total为规划年地区风电场总出力,K为已投运风电场个数,N为规划风电场个数;
S9、计及风电出力特性后,地区电力盈亏方程如下:
Presult=Pload+Preserve-Pwind-total-Pothers
上式中,Presult为地区电力盈亏结果;Pload为规划年负荷预测结果;Preserve为规划年备用容量;Pothers为规划年除去风电后其它电源可利用装机容量,包括区外来电;
若Presult为正数则表示存在电力缺额,若Presult为负数则表示电力盈余。
进一步的,在所述步骤S1中,形成已投运风电场在系统最大负荷时刻出力统计表。
进一步的,在所述步骤S2中,形成已投运风电场在系统最大负荷时刻出力百分比统计表。
进一步的,在所述步骤S3中,形成已投运风电场在系统最大负荷时刻出力百分比均值统计表。
本发明的有益效果是:
本发明通过构建规划风电场与已投运风电场出力相关性指标,通过相关性指标得出规划风电场在系统最大负荷时刻的出力特性,然后将风电出力纳入规划年电力平衡中。将规划年电网最大负荷时刻风电出力纳入电力平衡中,使电力平衡结果更加客观真实,为电力系统规划提供指导,特别是对风电并网容量较大地区具有重要意义。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图是本发明的部分优选实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明方法的流程图;
图2为本发明以规划风电场具体位置为原点的坐标系图;
图3为本发明的坐标系旋转坐标轴后的坐标图;
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施例做详细说明:
本发明首先统计已投运风电场在系统最大负荷时刻出力特性,具体步骤如下:
S1、统计已投运风电场在系统最大负荷时刻的装机容量以及出力。统计时间为从该地区第一座风电场投运年起,到统计日上一年止。形成已投运风电场在系统最大负荷时刻出力统计表如下:
表1已投运风电场在系统最大负荷时刻出力统计表
上表中,N1为该地区第一座风电场投运年,Nm为统计日上一年。例如某地区自1990年开始有风电场投运,2015年6月开始统计,则N1为1990,Nm为2014。Pij为第i座风电场在第j年的有功出力,Si为第i座风电场的装机容量。i为风电场编号,i∈[1,k],i为整数;j为年份编号,j∈[1,m],j为整数。若某统计年系统最大负荷时刻风电场未建成,则其出力填为0。
S2、计算已投运风电场在系统最大负荷时刻出力百分比。
风电场在系统最大负荷时刻出力百分比为系统最大负荷时刻风电场出力除以风电场装机容量,计算公式如下:
上式中,rateij为第i座风电场在第j年的出力百分比。
通过计算,形成已投运风电场在系统最大负荷时刻出力百分比统计表如下:
表2已投运风电场在系统最大负荷时刻出力百分比统计表
S3、计算已投运风电场在系统最大负荷时刻出力百分比均值。
已投运风电场在系统最大负荷时刻出力百分比均值计算公式如下:
上式中,ratei-average为第i个风电场投运后在系统最大负荷时刻出力百分比均值,g为风电场建成后第一次经历系统最大负荷所在年份。若某年系统最大负荷时刻风电场尚未建成,则系统最大负荷时刻风电场出力为0,出力百分比当然也为0。
通过计算,形成已投运风电场在系统最大负荷时刻出力百分比均值统计表如下:
表3已投运风电场在系统最大负荷时刻出力百分比均值统计表
风电场编号 | 风电场名称 | 系统最大负荷时刻风电出力百分比均值 |
1 | rate1-average | |
2 | rate2-average | |
…… | …… | |
k | ratek-avereage |
在统计已投运风电场在系统最大负荷时刻出力特性后,预测规划风电场在系统最大负荷时刻出力特性,具体步骤如下:
一个地区风力资源特性主要是受该地区地理条件等因素决定的,在很长一段时间内不会发生变化。因此,认为表3中统计出的某已投运风电场在系统最大负荷时刻出力百分比均值不仅能够代表目前该风电场在系统最大负荷时刻的出力特性,也能够代表规划年该风电场在系统最大负荷时刻的出力特性。即认为规划年,该风电场在系统最大负荷时刻的出力百分比为表3中统计出的系统最大负荷时刻风电出力百分比均值。而对于规划风电场,由于没有统计数据,本方案提出基于风电场相关性的规划风电场出力特性计算方法,具体如下:
S4、找出关联风电场。
以规划风电场具体位置为原点,画出坐标系。已投运风电场位置均落于该坐标系上,如下图2所示。图2中,A点为规划风电场,其余点为已投运风电场。
若距离规划风电场最近的已投运风电场正好位于坐标轴上(图2中E风电场),则将坐标系逆时针旋转45°,使距离规划风电场最近的已投运风电场位于某个象限内。这样做是为了防止距离规划风电场最近的已投运风电场的运行特性被忽略。图2中距离风电场A最近的风电场E位于坐标轴上,则旋转坐标轴45°如图3所示。
从坐标系的四个象限中各选择距离规划风电场最近的已投运风电场,作为规划风电场的关联风电场。如图3所示,则规划风电场A的关联风电场为风电场B、C、E、G。若某个象限内无已投运风电场,则认为规划风电场在某个象限内没有关联风电场。故对于一个规划风电场,最多具有4个关联风电场,最少具有1个关联风电场。
S5、计算风电出力关联系数。
一般情况下,距离越近的两个区域风力特性越相似,也即两个地区风电出力特性越相似。因此,可以用距离作为衡量两个风电场关联性的标志。设定一个规划风电场关联风电场个数为m,分别记为F1至Fm(m∈[1:4],m为整数),距离分别为L1至Li。定义规划风电场与已投运风电场i的关联系数ci为:
不难看出,规划风电场与已投运风电场距离越近,则关联系数越大;规划风电场与所有关联风电场的关联系数之和为1。
S6、计算规划风电场在规划年系统最大负荷时刻出力百分比.
如前所述,已投运风电场在规划年系统最大负荷时刻出力百分比为截至统计期已投运风电场在系统最大负荷时刻风电出力百分比均值。规划风电场t在规划年系统最大负荷时刻出力百分比为
ratet=c1rate1-average+c2rate2-average......+cmratem-average
上式中,ratet为规划风电场在规划年系统最大负荷时刻出力百分比,c1至cm为规划风电场与已投运风电场关联系数,rete1-average至ratem-average为截至统计期已投运风电场在系统最大负荷时刻风电出力百分比均值。
S7、计算规划风电场在规划年系统最大负荷时刻出力。
规划风电场t在规划年系统最大负荷时刻出力计算公式如下
Pt=Stratet
上式中,Pt为规划风电场t在规划年系统最大负荷时刻出力,St为规划风电场装机容量。
最后,计及风电出力特性的规划年电力平衡
已知已投运风电场和规划风电场在规划年系统最大负荷时刻出力百分比后,便可以求出规划年地区各风电场出力,进而求得规划年地区风电场总出力,如下式:
上式中,Pwind-total为规划年地区风电场总出力,K为已投运风电场个数,N为规划风电场个数;
计及风电出力特性后,地区电力盈亏方程如下:
Presult=Pload+Preserve-Pwind-total-Pothers
上式中,Presult为地区电力盈亏结果,若Presult为正数则表示存在电力缺额,若Presult为负数则表示电力盈余;Pload为规划年负荷预测结果;Preserve为规划年备用容量;Pothers为规划年除去风电后其它电源可利用装机容量,包括区外来电。
Claims (4)
1.一种计及风电出力特性的规划年电力平衡方法,其特征在于,包括以下步骤:
S1、统计已投运风电场在系统最大负荷时刻的装机容量以及出力;
S2、计算已投运风电场在系统最大负荷时刻出力百分比;
S3、计算已投运风电场在系统最大负荷时刻出力百分比均值;
S4、以规划风电场的位置为原点建立坐标系,从坐标系的四个象限中各选择一个距离规划风电场最近的已投运风电场作为规划风电场的关联风电场,若距离规划风电场最近的已投运风电场正好位于坐标轴上,则坐标系逆时针旋转45°;
S5、计算风电出力关联系数:
<mrow>
<msub>
<mi>c</mi>
<mi>i</mi>
</msub>
<mo>=</mo>
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<mn>1</mn>
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<mn>2</mn>
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</mfrac>
<mo>...</mo>
<mo>...</mo>
<mo>+</mo>
<mfrac>
<mn>1</mn>
<msub>
<mi>L</mi>
<mi>i</mi>
</msub>
</mfrac>
<mo>)</mo>
</mrow>
</mrow>
其中,ci为关联系数;i为已投运风电场;Li规划风电场与已投运风电场之间的距离;
S6、计算规划风电场在规划年系统最大负荷时刻出力百分比:
ratet=c1rate1-average+c2rate2-average......+cmratem-average
其中,ratet为规划风电场在规划年系统最大负荷时刻出力百分比,c1至cm为规划风电场与已投运风电场关联系数,rete1-average至ratem-average为截至统计期已投运风电场在系统最大负荷时刻风电出力百分比均值;
S7、计算规划风电场在规划年系统最大负荷时刻出力:
Pt=Stratet
其中,Pt为规划风电场t在规划年系统最大负荷时刻出力,St为规划风电场t的装机容量;
S8、根据已投运风电场和规划风电场在规划年系统最大负荷时刻出力百分比,求出规划年地区各风电场出力,然后求得规划年地区风电场总出力:
<mrow>
<msub>
<mi>P</mi>
<mrow>
<mi>w</mi>
<mi>i</mi>
<mi>n</mi>
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<mi>rate</mi>
<mi>j</mi>
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</mrow>
上式中,Pwind-total为规划年地区风电场总出力,K为已投运风电场个数,N为规划风电场个数,ratei-average为第i个风电场投运后在系统最大负荷时刻出力百分比均值;Si为第i个已投运风电场装机容量,Sj为第j个规划风电场装机容量;
S9、计及风电出力特性后,地区电力盈亏方程如下:
Presult=Pload+Preserve-Pwind-total-Pothers
上式中,Presult为地区电力盈亏结果;Pload为规划年负荷预测结果;Preserve为规划年备用容量;Pothers为规划年除去风电后其它电源可利用装机容量,包括区外来电;
若Presult为正数则表示存在电力缺额,若Presult为负数则表示电力盈余。
2.根据权利要求1所述的计及风电出力特性的规划年电力平衡方法,其特征在于,在所述步骤S1中,形成已投运风电场在系统最大负荷时刻出力统计表。
3.根据权利要求1所述的计及风电出力特性的规划年电力平衡方法,其特征在于,在所述步骤S2中,形成已投运风电场在系统最大负荷时刻出力百分比统计表。
4.根据权利要求1所述的计及风电出力特性的规划年电力平衡方法,其特征在于,在所述步骤S3中,形成已投运风电场在系统最大负荷时刻出力百分比均值统计表。
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Legal Events
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---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
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