CN105914785B - 一种提升风电消纳能力的方法 - Google Patents

Abstract

本发明为一种提升风电消纳能力的方法，所述方法包括如下步骤：(1)、计算风电消纳前各时刻的弃风功率；(2)、设定各时刻可控负荷变动值；(3)、计算需求侧响应后负荷；(4)、计算需求侧响应的总效益；(5)、设定储能系统额定功率和额定容量；(6)、计算储能系统各时刻出力曲线；(7)、计算风电消纳后风电出力曲线；(8)、计算风电消纳后各时刻的弃风功率；(9)、计算日内风电消纳后的弃风电量；(10)、计算风电场投资储能的成本；(11)、求可控负荷变动值、储能系统额定功率和额定容量；本发明最大限度的减少弃风，提升了风电消纳能力，实现了风资源的充分利用。

Description

一种提升风电消纳能力的方法

技术领域

本发明涉及一种方法，具体讲涉及一种提升风电消纳能力的方法。

背景技术

根据国家能源局发布的全国电力工业统计数据，截至2014年底，全国全口径风电累计并网容量已经达到95.8GW，同比增长25.6％，然而改年国内并网风电设备的利用小时数仅为1905h，同比下降了120h。

由于风电出力具有“反调峰”特性，而火电机组的最低调峰极限为50％—60％，这使得在负荷低谷时段，火电机组即使全部压出力下限运行仍存在大量弃风的现象，调峰资源难以满足风电消纳的需求。为了减少弃风，提高风电利用率，需要采用储能装置，并协调需求侧响应资源参与风电消纳。

储能装置可通过动态吸收及释放电能，实时实现电网调度，在风电出力过剩时，存储电能以减少弃风，在风电出力不足时，释放电能以满足负荷需求。而通过采用价格或激励机制的需求侧响应资源即可控负荷，使电力用户主动将高峰期电价高的部分负荷转移到非高峰期电价低时使用，通过对用户的激励和补偿，既能使电力用户节约购电费用，又能起到用户侧调峰的作用，从而进一步减少弃风，提高风电的消纳能力。

近年来，我国风电装机容量规模迅猛增长,但并网风电设备的利用率较低,大规模风电并网后风电消纳困难的问题日益突出，严重的弃风现状已经成为制约风电发展的首要因素，为此迫切需要一种提升风电消纳能力的方法。

发明内容

为了解决现有技术中所存在的上述不足，本发明提供一种提升风电消纳能力的方法。

所述方法包括如下步骤：

(1)、计算风电消纳前各时刻的弃风功率；

(2)、设定各时刻可控负荷变动值；

(3)、计算需求侧响应后负荷；

(4)、计算需求侧响应的总效益；

(5)、设定储能系统额定功率和额定容量；

(6)、定义储能系统各时刻出力曲线的状态；

(7)、计算风电消纳后风电出力功率和各时刻的弃风功率；

(8)、计算日内风电消纳后的弃风电量；

(9)、计算风电场投资储能的成本；

(10)、求可控负荷变动值、储能系统额定功率和额定容量。

优选的，按下式计算所述步骤(1)中的弃风功率P_ab,t：

P_ab,t＝P_pre,t-P_w,t (1)

其中，P_pre,t表示预测的日风功率，P_w,t表示风电实际出力功率。

优选的，所述步骤(2)中的可控负荷值P_IL,t包括：

若P_IL,t＞0,则P_IL,t∈(0,P_IL,max),表示电力用户在负荷低谷、电价低时可以适当增加负荷，P_IL,max表示电力用户可控负荷的上限；

若P_IL,t＜0则P_IL,t∈[P_IL,min,0)，表示电力用户在负荷高峰、电价高时可以适当减少负荷，P_IL,min表示电力用户可控负荷的下限；

若P_IL,t＝0，表示电力用户在负荷不发生变动。

优选的，按下式计算所述步骤(3)中需求侧响应后负荷P′_load,t：

P′_load,t＝P_load,t+P_IL,t (2)

其中，P_load,t表示用电负荷，P_IL,t表示可控负荷值。

优选的，按下式计算所述步骤(4)中需求侧响应的总效益I_user：

I_user＝I_IL+I_e-C_IL (3)

其中，I_IL表示用户参与需求侧响应项目获得的响应激励，C_IL表示用户参与需求侧响应的成本，I_e表示用户参与需求侧响应节省的购电费用。

优选的，所述步骤(6)中储能系统各时刻出力功率P_en,t包括：

P_en,t＞0表示在负荷高且风电出力不足时储能放电；

P_en,t＜0表示在非负荷高峰且风电出力过剩时储能充电；

P_en,t＝0表示储能不充不放电；

其中，P_en,t表示储能系统各时刻出力功率；

按下式计算所述储能系统各时刻出力功率P_en,t：

其中，P_ess表示储能系统额定功率，E_ess表示额定容量。

优选的，所述步骤(7)风电消纳后风电功率P′_w,t用下式计算：

P′_w,t＝P′_load,t-P_en,t (5)

式中，P′_load,t：需求侧响应后负荷，P_en,t：储能系统各时刻功率；

所述风电消纳后各时刻的弃风功率P′_ab,t用下式计算：

P′_ab,t＝P_pre,t-P′_w,t (6)

P′_w,t表示储能和可控负荷参与风电消纳后风电出力功率，P_pre,t表示预测日风功率。

优选的，所述步骤(8)日内风电消纳后的弃风电量E′_ab用下式计算：

式中，P_ab,t：弃风功率。

优选的，所述步骤(9)中风电场投资储能的成本C_ess包括：储能初始投资成本和储能运行维护成本，两者均折算为每日成本。

优选的，用多目标优化算法求所述步骤(10)中的可控负荷变动值P_IL,t、储能系统额定功率P_ess和额定容量E_ess。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明综合考虑了风电场的经济利益和电力用户参与需求侧响应的经济可行性，在满足双方经济性的前提下，最大限度的减少弃风，提升了风电消纳能力，实现了风电资源的充分利用。

附图说明

图1为本发明的提升风电消纳能力的方法流程示意图；

具体实施方式

为了更好地理解本发明，下面结合说明书附图和实例对本发明的内容做进一步的说明。

本发明提供一种提升风电消纳能力的方法，结合图1所示，所述方法包括如下步骤：

101、获取预设区域内预测日风功率P_pre,t、风电实际出力功率P_w,t、用电负荷P_load,t、电力用户可控负荷的上下限P_IL,max、P_IL,min、用户购电的峰谷分时电价e_TOU、用户参与需求侧响应的补偿电价e_IL以及火电机组出力上下限P_the,max、P_the,min；

102、计算储能和可控负荷未参与风电消纳前各时刻的弃风功率P_ab,t；

103、设定用户在一日各时刻可控负荷值P_IL,t；

104、计算用户参与需求侧响应后负荷P′_load,t；

105、计算用户参与需求侧响应的总效益I_user；

106、设定在风电场配置的储能系统额定功率P_ess、额定容量E_ess；

107、计算储能各时刻出力功率P_en,t；

108、计算储能和可控负荷参与风电消纳后风电出力功率P′_w，t；

109、计算储能和可控负荷参与风电消纳后各时刻的弃风功率P′_ab,t；

110、计算典型日内储能和可控负荷参与风电消纳后的弃风电量E′_ab；

1011、计算风电场投资储能的成本C_ess；

1012、求满足条件的可控负荷变动值P_IL,t以及储能系统额定功率P_ess、额定容量E_ess。

所述步骤102中的弃风功率P_ab,t用下式计算：

P_ab,t＝P_pre,t-P_w,t (1)

其中，P_pre,t表示预测日风功率，P_w,t表示风电实际出力功率。

所述步骤103中设定的可控负荷值P_IL,t包括：

若P_IL,t＞0,则P_IL,t∈(0,P_IL,max),表示电力用户在负荷低谷、电价低时可以适当增加负荷，P_IL,max表示电力用户可控负荷的上限值；

若P_IL,t＜0则P_IL,t∈[P_IL,min,0)，表示电力用户在负荷高峰、电价高时可以适当减少负荷，P_IL,min表示电力用户可控负荷的下限值；

若P_IL,t＝0，表示电力用户在负荷不发生变动。

所述步骤104中用户参与需求侧响应后负荷P′_load,t用下式计算：

P′_load,t＝P_load,t+P_IL,t (2)

其中，P_load,t表示用电负荷功率，P_IL,t表示可控负荷值。

所述步骤105中用户参与需求侧响应的总效益I_user用下式计算：

I_user＝I_IL+I_e-C_IL (3)

其中，I_IL表示用户参与需求侧响应项目获得的响应激励，C_IL表示用户参与需求侧响应的成本，I_e表示用户参与需求侧响应节省的购电费用。

所述步骤107中储能系统各时刻出力功率P_en,t包括：

P_en,t＞0表示在负荷高且风电出力不足时储能放电；

P_en,t＜0表示在非负荷高峰且风电出力过剩时储能充电；

P_en,t＝0示储能不充不放电。

所述储能各时刻出力功率P_en,t用下式计算：

其中，P_ess表示储能系统额定功率，E_ess表示额定容量；

储能系统的充放电需满足SOC约束，即：SOC_min＜SOC_t＜SOC_max。

所述步骤109中储能和可控负荷参与风电消纳后各时刻的弃风功率P′_ab,t用下式计算：

P′_ab,t＝P_pre,t-P′_w,t (5)

P′_w,t表示储能和可控负荷参与风电消纳后风电出力功率，P_pre,t表示预测日风功率。

风电消纳后风电功率P′_w,t用下式计算：

P′_w,t＝P′_load,t-P_en,t (6)

日内风电消纳后的弃风电量E′_ab用下式计算：

所述步骤1011中风电场投资储能的成本C_ess包括：储能初始投资成本和储能运行维护成本，两者均折算为每日成本。

所述步骤1012用多目标优化算法求满足条件的可控负荷变动值P_IL,t、储能系统额定功率P_ess和额定容量E_ess。

以上仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均包含在申请待批的本发明的权利要求范围之内。

Claims (3)

1.一种提升风电消纳能力的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

(1)、获取预设区域内预测日风功率、风电实际出力功率、用电负荷、电力用户可控负荷的上下限、用户购电的峰谷分时电价、用户参与需求侧响应的补偿电价以及火电机组出力上下限，计算储能系统和可控负荷未参与风电消纳前各时刻的弃风功率；

所述弃风功率：

P_ab,t＝P_pre,t-P_w,t (1)

其中，P_ab,t表示弃风功率，P_pre,t表示预测的日风功率，P_w,t表示风电实际出力功率；

(2)、设定所述用户在一日各时刻可控负荷变动值；

所述用户在一日各时刻可控负荷变动值包括：

若P_IL,t＞0,则P_IL,t∈(0,P_IL,max),表示电力用户在负荷低谷、电价低时增加的负荷，P_IL,max表示电力用户可控负荷的上限，P_IL,t表示用户在一日各时刻的控负荷值；

若P_IL,t＜0则P_IL,t∈[P_IL,min,0)，表示电力用户在负荷高峰、电价高时减少的负荷，P_IL,min表示电力用户可控负荷的下限；

若P_IL,t＝0，表示电力用户的负荷不变；

(3)、计算所述用户参与需求侧响应后的负荷值；

所述用户参与需求侧响应后的负荷值按下式计算：

P′_load,t＝P_load,t+P_IL,t (2)

其中，P′_load,t表示用户参与需求侧响应后的负荷值，P_load,t表示用电负荷值，P_IL,t表示可控负荷值；

(4)、计算用户参与需求侧响应的总效益；

(5)、设定在风电场配置的储能系统额定功率和额定容量；

(6)、计算所述储能系统各时刻出力功率；

所述储能系统各时刻出力功率包括：

P_en,t＞0表示在负荷高且风电出力不足时储能系统放电；

P_en,t＜0表示在非负荷高峰且风电出力过剩时储能系统充电；

P_en,t＝0表示储能系统不充不放电；

其中，P_en,t表示储能系统各时刻出力功率；

所述储能系统各时刻出力功率P_en,t按下式计算：

其中，P_ess表示储能系统额定功率，E_ess表示储能系统额定容量；

(7)、计算所述储能系统和可控负荷参与风电消纳后风电出力功率和各时刻的弃风功率；

所述储能系统和可控负荷参与风电消纳后风电功率用下式计算：

P′_w,t＝P′_load,t-P_en,t (5)

式中，P′_w,t表示储能系统和可控负荷参与风电消纳后风电功率，P′_load,t表示需求侧响应后负荷，P_en,t表示储能系统各时刻功率；

所述风电消纳后各时刻的弃风功率用下式计算：

P′_ab,t＝P_pre,t-P′_w,t (6)

式中，P′_ab,t表示风电消纳后各时刻的弃风功率，P′_w,t表示储能系统和可控负荷参与风电消纳后风电出力功率，P_pre,t表示预测日风功率；

(8)、计算日内所述储能系统和可控负荷参与风电消纳后的弃风电量；

所述储能系统和可控负荷参与风电消纳后的弃风电量用下式计算：

式中，E′_ab表示日内储能系统和可控负荷参与风电消纳后的弃风电量，P_ab,t表示弃风功率；

(9)、计算风电场投资储能系统的成本；

(10)、求可控负荷变动值、储能系统额定功率和额定容量；

按下式计算所述步骤(4)中需求侧响应的总效益I_user：

I_user＝I_IL+I_e-C_IL (3)

其中，I_IL表示用户参与需求侧响应项目获得的响应激励，C_IL表示用户参与需求侧响应的成本，I_e表示用户参与需求侧响应节省的购电费用。

2.如权利要求1所述的提升风电消纳能力的方法，其特征在于，所述步骤(9)中风电场投资储能系统的成本C_ess包括：储能系统初始投资成本和储能系统运行维护成本，两者均折算为每日成本。

3.如权利要求1所述的提升风电消纳能力的方法，其特征在于，用多目标优化算法求所述步骤(10)中的可控负荷变动值P_IL,t、储能系统额定功率P_ess和额定容量E_ess。

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