CN105990845A - 一种风电基地外送系统的直流功率曲线确定方法 - Google Patents

一种风电基地外送系统的直流功率曲线确定方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种风电基地外送系统的直流功率曲线确定方法，该方法考虑了风电功率波动、直流送受端电网调节能力和调节成本、直流受端电网对直流输送电力的需求、直流利用小时数等因素，同时结合风电功率的长期预测、中期预测、短期预测、超短期预测结果，以及电网长期发电计划、中期发电计划、短期发电计划、超短期发电计划，给出考虑多因素及不同时间尺度的直流功率曲线确定方法，克服了现有技术中常规直流功率安排的缺点，灵活给定直流功率定值，合理安排直流功率曲线，充分利用送受端电网的调节资源及互补调节特性，使直流送受端电网同时参与风电功率波动的调节，扩大风电消纳范围，提高风电消纳能力。

Description

一种风电基地外送系统的直流功率曲线确定方法
技术领域
本发明涉及一种电力系统自动化领域的方法，具体讲涉及一种风电基地外送系统的直流功率曲线确定方法。
背景技术
人们对电能的应用和认识是首先从直流开始的。法国物理学家和电气技师M.德普勒于1882年将装设在米斯巴赫煤矿中的3马力直流发电机所发的电能，以1500～2000伏直流电压，送到了57公里以外的慕尼黑国际博览会上，完成了第一次输电试验。此后在20世纪初，试验性的直流输电的电压、功率和距离分别达到过125千伏、20兆瓦和225公里。但由于采用直流发电机串联获得高压直流电源，受端电动机也是用串联方式运行，不但高压大容量直流电机的换向困难而受到限制，串联运行的方式也比较复杂，可靠性差，因此直流输电在近半个世纪的时期里没有得到进一步发展。在20世纪30～50年代，人们探索用各种器件构成换流器作为直流高电压电源，以替代直流发电机，从而研制了可控汞弧阀换流器，为发展高压大功率直流输电开辟了道路。1954年瑞典本土和哥德兰岛之间建成一条96公里长的海底电缆直流输电线，直流电压为±100千伏，传输功率为20兆瓦，是世界上第一条工业性的高压直流输电线，自果特兰岛直流输电工程建成以来，直流输电又重新被人们所重视并迅速崛起。50年代后期可控硅整流元件的出现，为换流设备的制造开辟了新的途径。20世纪70年代，随着可控硅技术的突飞猛进的发展，高压直流输电的技术优势也日趋明显。30年来，随着电力电子技术的进步，直流输电有了新的发展。到80年代世界上已投入运行的直流输电工程共有近30项，总输送容量约2万兆瓦，最长的输送距离超过1千公里。
由于能源与负荷存在分布极不均匀的问题，一次能源资源主要分布在人口密度低、用能需求小、经济欠发达的西南、西北和北部边远地区。负荷主要集中在东中部经济发达地区。根据预测，未来这一现状仍将持续，中国电力流向仍将呈现大规模西电东送和北电南送的总体格局。而根据直流输电的技术特点，未来直流输电将定位于中国大型能源基地的远距离、大容量外送，如西南水电基地、西北及新疆等煤电、风电基地和跨国电力均可通过直流输送。
目前，中国已建成投运的直流工程，其功率安排一般按二段式功率曲线或恒定功率的方式安排，当送端电网含有大规模风电时，这一方式安排需要送端电网独自承担风电功率波动引起的调峰、调频等压力，当直流送端电网风电装机规模较大时，往往因直流送端电网调节能力有限而引起弃风现象，造成经济损失，直流功率的此种安排方式不能充分利用直流送受端电网的互补调节特性及受端电网的调节能力，不能适应大规模风电的发展外送。
现有技术中，常规直流功率安排一般按照恒定功率的方式或二段式功率曲线的方式，此种方式适合输送功率比较平稳的常规电源，当直流送端电网包含较大规模的风电时，由于风电一般分布在远离负荷中心的偏远地区，其所在的区域电网消纳能力有限，一般需要通过直流将风电远距离输送到负荷中心地区，而由于送端电网较为薄弱且调节能力有限，因此，当风电规模较大时，往往送端电网调节能力不足，会引起大规模弃风现象，造成经济损失，不利于风电的消纳。一般负荷中心地区电网规模较大，且负荷中心地区与风电送端电网具有一定的互补调节特性，如季节差异、负荷特性差异以及电源结构差异等，现有的常规直流采用的功率安排方式不利于充分利用直流送受端电网的互补调节特性，不利于提高风电的消纳能力，在未来风电大规模发展的情况下，现有技术中的常规直流功率安排方式已不能适应电网发展的要求。
因此，需要提供一种新型的风电基地外送系统中考虑多因素的直流功率曲线确定方法。
发明内容
为克服上述现有技术的不足，本发明提供一种风电基地外送系统的直流功率曲线确定方法。
实现上述目的所采用的解决方案为：
一种风电基地外送系统的直流功率曲线确定方法，所述方法包括以下：
步骤1：判断风电场是否已有风电功率长期预测结果，若无则拟合风电场的历史数据，或根据风电场规划时所用的风电年发电量进行预测，获得风电场风电功率长期预测结果；
步骤2：判断风电场是否已有风电功率中期预测结果，若无则拟合风电场的历史数据，或根据风电场规划时所用的风电年发电量进行预测，获得风电场风电功率中期预测结果；
步骤3：根据所述风电功率长期预测结果和直流送受端电网长期发电计划，采用风电基地外送系统中直流功率安排方法确定直流功率长期预测曲线；
步骤4：根据所述直流功率长期预测曲线，修正直流送受端电网中期发电计划；
步骤5：根据所述风电功率中期预测结果和修正后的直流送受端电网中期发电计划，采用所述风电基地外送系统中直流功率安排方法确定直流功率中期预测曲线；
步骤6：根据所述直流功率中期预测曲线，修正直流送受端电网短期发电计划；
步骤7：根据风电功率短期预测结果和修正后的直流送受端电网短期发电计划，采用所述风电基地外送系统中直流功率安排方法确定直流功率短期预测曲线；
步骤8：根据直流功率短期预测曲线，修正直流送受端电网超短期发电计划；
步骤9：根据风电功率超短期预测结果和修正后的直流送受端电网超短期发电计划，采用所述风电基地外送系统中直流功率安排方法确定直流功率超短期预测曲线；
步骤10：根据直流功率超短期预测曲线，修正直流送受端电网超短期发电计划，给出直流送受端电网发电机组出力基值。
优选地，所述风电基地外送系统中直流功率安排方法包括以下步骤：
I、确定直流按利用小时数折算成的功率PDE；
II、比较风电功率Pw和直流受端电网对直流输送功率的需求Pr_need，若Pw＜Pr_need，则直接确定所述直流功率；否则判断风电功率调节的分配策略，确定所述直流功率；
III、确定直流累积平均输送功率的更新值P′DA_average；
IV、比较所述更新值P′DA_average和所述直流按利用小时数折算成的功率PDE，若P′DA_average＜PDE，则进入步骤V，否则进入步骤VI；
V、按下式(1)确定所述直流功率后，再次更新所述直流累积平均输送功率，进入步骤VI；
PD＝max(PD_min,min((Psc_up_limit+Pw),PDE,Pr_w_down_limit)) (1)
式中，PD_min为直流最小输送功率，Psc_up_limit为送端电网常规电源向上输送能力，Pw为风电功率，PDE为直流按利用小时数折算成的功率，Pr_w_down_limit为直流受端电网对风电的向下调节能力；
VI、比较所述直流功率PD和直流送端电网对风电的向下调节能力Ps_w_down_limit之和与风电功率Pw；
若Pw＜PD+Ps_w_down_limit，则进入步骤VII，否则确定弃风量后进入步骤VII；
VII、确定直流送端电网和受端电网分别需要为风电提供的调节容量；
VIII、判断是否完成直流功率安排，若未完成，则更新至下一时刻，返回步骤II，完成则结束。
优选地，所述步骤I中，按下式(2)确定所述直流按利用小时数折算成的功率：
式中，PDN为直流额定功率，TDE为直流利用小时数。
优选地，所述步骤II中，按下式(3)直接确定所述直流功率PD：
PD＝max(PD_min,min((Psc_up_limit+Pw),Pr_need,PDN,Pr_w_down_limit)) (3)
式中，PD_min为直流最小输送功率，Psc_up_limit为送端电网常规电源向上输送能力，Pw为风电功率，Pr_need为直流受端电网对直流输送功率的需求，PDN为直流额定功率，Pr_w_down_limit为直流受端电网对风电的向下调节能力。
优选地，所述风电功率调节的分配策略包括：按风电优先通过直流输送、按直流送受端电网调节能力成比例分配和按直流送受端电网调节成本成比例分配。
优选地，采用所述按风电优先通过直流输送策略，则按下式(4)确定所述直流功率：
PD＝max(min(PD_min,Psc_up_limit+Pw),min(Pw,PDN,Pr_w_down_limit))) (4)
式中，PD_min为直流最小输送功率，Psc_up_limit为送端电网常规电源向上输送能力，Pw为风电功率，PDN为直流额定功率，Pr_w_down_limit为直流受端电网对风电的向下调节能力；
优选地，采用所述按直流送受端电网调节能力成比例分配策略，则按下式(5)确定所述直流功率：
P D = max ( min ( P D _ min , P sc _ up _ limit + P w ) , min ( P w P r _ w _ down _ limit ( P s _ w _ down _ limit + P r _ w _ down _ limit ) , P DN , P r _ w _ down _ limit ) ) - - - ( 5 )
式中，PD_min为直流最小输送功率，Psc_up_limit为送端电网常规电源向上输送能力，Pw为风电功率，Ps_w_down_limit为直流送端电网对风电的向下调节能力，Pr_w_down_limit为直流受端电网对风电的向下调节能力，PDN为直流额定功率。
优选地，采用所述按直流送受端电网调节成本成比例分配策略，则按下式(6)确定所述直流功率：
P D = max ( min ( P D _ min , P sc _ up _ limit + P w ) , min ( P w C r _ w _ down P r _ w _ down _ limit ( C s _ w _ down P s _ w _ down _ limit + C r _ w _ down P r _ w _ down _ limit ) , P DN , P r _ w _ down _ limit ) ) - - - ( 6 )
式中，PD_min为直流最小输送功率，Psc_up_limit为送端电网常规电源向上输送能力，Pw为风电功率，Cs_w_down为直流送端电网对风电的调节成本，Cr_w_down为直流受端电网对风电的调节成本，Pr_w_down_limit为直流受端电网对风电的向下调节能力，PDN为直流额定功率。
优选地，按下式(7)更新所述直流累积平均输送功率：
P DA _ average ′ = Q DA + Σ t = 1 T w P Dt ΔT T DA + Σ t = 1 T w ΔT - - - ( 7 )
式中，QDA为直流累积输送电量，Tw为风电功率时间，PDt为时间t的直流功率，ΔT为时间差，TDA为直流累积运行时间。
优选地，所述步骤VI中，按下式(8)确定所述弃风量为：
Pw_abandoned＝Pw-(PD+Ps_w_down_limit) (8)
式中，PD为直流功率，Pw为风电功率，Ps_w_down_limit为直流送端电网对风电的向下调节能力。
优选地，所述步骤VII中，按下式(9)确定所述直流送端电网需要为风电提供的调节容量为：
Ps_w_down＝-min(max(Pw-PD,0),Ps_w_down_limit) (9)
按下式(10)确定所述受端电网需要为风电提供的调节容量为：
Pr_w_down＝-PD (10)
式中，PD为直流功率，Pw为风电功率，Ps_w_down_limit为直流送端电网对风电的向下调节能力。
与现有技术相比，本发明提供的方案具有以下优异效果：
本发明提供的风电基地外送系统中直流功率曲线确定方法，可以在实际电力系统调度运行部门中应用。通过直流功率曲线的灵活安排，可以有效地扩大风电功率波动的调节范围，提高风电消纳能力。本发明中直流功率曲线的确定考虑了直流利用小时数限制、直流送受端电网调节能力及调节成本限制、直流额定功率限制、直流受端电网电力需求限制等因素，可保证所给出的直流功率曲线实际可行且合理。本发明中直流功率曲线的确定方法考虑了多个时间尺度，可对直流功率曲线进行逐步细化，并将不同时间尺度的直流功率曲线用于修正电力系统发电计划。
本发明提供的方法弥补了现有的风电外送系统中直流功率曲线安排方法的不足，可以用于风电外送系统中直流功率曲线的合理安排，所提方法综合考虑了多种因素、多个时间尺度，形成的直流功率曲线合理可行，且可用于修正不同时间尺度的电力系统发电计划，可将功率具有随机性的风电纳入电力系统发电计划中，更好地提高电力系统对风电功率随机波动的响应能力。通过本发明所提供的方法，可以充分利用风电外送系统中直流送受端电网的互补调节特性及调节能力，有效增大风电的消纳范围，提高风电的消纳能力。本发明所提供的方法还可推广到光伏等其他间歇式电源直流外送系统中。
附图说明
图1为本发明中风电基地外送系统中直流功率曲线确定方法流程图；
图2为本发明中风电基地外送系统中直流功率安排方法流程图；
图3为本实施例中风电直流外送系统；
图4为本实施例中提供的典型日风电功率波动曲线、直流送受端电网对风电的向下调节能力、直流受端电网对直流的电力输送需求曲线；
图5为本实施例中长期直流功率安排曲线图；
图6为本实施例中中期直流功率安排曲线图；
图7为本实施例中超短期直流功率安排曲线图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式做进一步的详细说明。
本发明提供了一种风电基地外送系统中直流功率曲线确定方法，图1为本发明中风电基地外送系统中直流功率曲线确定方法流程图，该方法包括以下：
步骤一、获取相关参数；
步骤二、判断风电场是否已有风电功率长期预测结果，若无则拟合风电场的历史数据，或根据风电场规划时所用的风电年发电量进行预测，获得风电场风电功率长期预测结果；
步骤三、判断风电场是否已有风电功率中期预测结果，若无则拟合风电场的历史数据，或根据风电场规划时所用的风电年发电量进行预测，获得风电场风电功率中期预测结果；
步骤四、根据所述风电功率长期预测结果和直流送受端电网长期发电计划，采用风电基地外送系统中直流功率安排方法确定直流功率长期预测曲线；
步骤五、根据所述直流功率长期预测曲线，修正直流送受端电网中期发电计划；
步骤六、根据所述风电功率中期预测结果和修正后的直流送受端电网中期发电计划，采用所述风电基地外送系统中直流功率安排方法确定直流功率中期预测曲线；
步骤七、根据所述直流功率中期预测曲线，修正直流送受端电网短期发电计划；
步骤八、根据风电功率短期预测结果和修正后的直流送受端电网短期发电计划，采用所述风电基地外送系统中直流功率安排方法确定直流功率短期预测曲线；
步骤九、根据直流功率短期预测曲线，修正直流送受端电网超短期发电计划；
步骤十、根据风电功率超短期预测结果和修正后的直流送受端电网超短期发电计划，采用所述风电基地外送系统中直流功率安排方法确定直流功率超短期预测曲线；
步骤十一、根据所述直流功率超短期预测曲线，修正直流送受端电网超短期发电计划，给出直流送受端电网发电机组出力基值。
所述步骤一中，获取的相关参数包括：
1、风电场规划用数据，具体包括风电年发电量等。
2、风电场风电功率历史统计数据。新建风电场无该数据内容。
3、风电功率长期预测结果，如风电场一年的发电量预测值。
4、风电功率中期预测结果，如风电场一周或几个月的预测结果，以天为预测单位。
5、风电功率短期预测结果，如风电场提前1-48h或72h的预测结果，以小时为预测单位。
6、风电功率超短期预测结果，如风电场提前几小时或几十分钟的预测结果，以15分钟为预测单位。
7、直流送受端电网长期发电计划，包括直流送端电网长期发电计划和直流受端电网长期发电计划。
8、直流送受端电网中期发电计划，包括直流送端电网中期发电计划和直流受端电网中期发电计划。
9、直流送受端电网短期发电计划，包括直流送端电网短期发电计划和直流受端电网短期发电计划。
10、直流送受端电网超短期发电计划，包括直流送端电网超短期发电计划和直流受端电网超短期发电计划。
上述参数中，若风电场风电功率历史统计数据不存在，则参考风电场规划用数据为参考依据；若风电功率长期预测结果和风电功率中期预测结果参数不存在，则可根据风电场规划用数据进行预测。
如图2所示，图2为风电基地外送系统的直流功率确定方法流程图，步骤四、六、八、十中所述风电基地外送系统中直流功率确定方法包括以下步骤：
步骤一、获取相关参数，包括：(1)直流额定功率PDN；
(2)直流最小输送功率PD_min；
(3)直流累积运行时间TDA；
(4)直流累积输送电量QDA；
(5)直流利用小时数TDE；
(6)风电功率曲线(Tw，Pw)；
(7)风电功率曲线时间范围内直流受端电网对直流输送功率的需求曲线(Tw，Pr_need)；
(8)风电功率曲线时间范围内直流送端电网对风电的向下调节能力曲线(Tw，Ps_w_down_limit)；
(9)风电功率曲线时间范围内直流受端电网对风电的向下调节能力曲线(Tw，Pr_w_down_limit)；
(10)风电功率曲线时间范围内直流送端电网对风电的调节成本Cs_w_down；
(11)风电功率曲线时间范围内直流受端电网对风电的调节成本Cr_w_down；
(12)风电功率曲线时间范围内直流送端电网常规电源向上输送电力能力曲线(Tw，Psc_up_limit)。
步骤二、根据直流利用小时数，按下式确定所述直流按利用小时数折算成的功率PDE：
式中，PDN为直流额定功率，TDE为直流利用小时数。
直流利用小时数指直流年输送电量与直流额定功率的比值。需要说明的是，若直流运行有利用小时数的要求则有这一约束，否则可去掉该约束，即设置利用小时数小于或等于0即可。
步骤三、比较风电功率Pw和直流受端电网对直流输送功率的需求Pr_need，若Pw＜Pr_need，则直接确定所述直流功率为送端电网常规电源向上输送能力与风电功率之和、受端电网电力需求、直流额定功率、受端电网向下调节能力四个变量的最小值，且其不小于直流最小输送功率；
若Pw≥Pr_need，则判断风电功率调节的分配策略，确定所述直流功率。
步骤四、按下式确定直流累积平均输送功率的更新值P′DA_average：
P DA _ average ′ = Q DA + Σ t = 1 T w P Dt ΔT T DA + Σ t = 1 T w ΔT
式中，QDA为直流累积输送电量，Tw为风电功率时间，PDt为时间t的直流功率，ΔT为时间差，TDA为直流累积运行时间。
步骤五、比较所述更新值P′DA_average和直流按利用小时数折算成的功率PDE；
若P′DA_average＜PDE，则进入步骤六；
若PDE＜P′DA_average，则进入步骤七。
步骤六、首先，确定所述直流功率为直流送端电网常规电源向上输送能力与风电功率之和、直流按利用小时数折算成的功率、直流受端电网向下调节能力三者的最小值，且其不小于直流最小输送功率；然后，再次更新直流累积平均输送功率，确定所述直流累积平均输送功率的更新值P′DA_average。即按下式确定直流功率：
PD＝max(PD_min,min((Psc_up_limit+Pw),PDE,Pr_w_down_limit))
式中，PD_min为直流最小输送功率，Psc_up_limit为送端电网常规电源向上输送能力，Pw为风电功率,PDE为直流按利用小时数折算成的功率，Pr_w_down_limit为直流受端电网对风电的向下调节能力；
然后再次更新直流累积平均输送功率。按下式更新直流累积平均输送功率：
P DA _ average ′ = Q DA + Σ t = 1 T w P Dt ΔT T DA + Σ t = 1 T w ΔT
式中，QDA为直流累积输送电量，Tw为风电功率时间，PDt为时间t的直流功率，即时间点t的PD＝max(PD_min,min((Psc_up_limit+Pw),PDE,Pr_w_down_limit))，ΔT为时间差，TDA为直流累积运行时间。
步骤七、比较步骤四、五、六完成后确定的所述直流功率PD和直流送端电网对风电的向下调节能力Ps_w_down_limit之和与风电功率Pw。
若Pw＜PD+Ps_w_down_limit，则进入步骤八，否则按下式确定弃风量后进入步骤八；
Pw_abandoned＝Pw-(PD+Ps_w_down_limit)
式中，PD为直流功率，Pw为风电功率，Ps_w_down_limit为直流送端电网对风电的向下调节能力。
步骤八、确定直流送端电网和受端电网分别需要为风电提供的调节容量；包括：
按下式确定所述直流送端电网需要为风电提供的调节容量为：
Ps_w_down＝-min(max(Pw-PD,0),Ps_w_down_limit)
按下式确定所述受端电网需要为风电提供的调节容量为：
Pr_w_down＝-PD
式中，PD为直流功率，Pw为风电功率，Ps_w_down_limit为直流送端电网对风电的向下调节能力。
步骤九、判断是否完成直流功率安排，若未完成，则更新至下一时刻，否则返回步骤二。
对步骤三进一步说明，按下式确定直流功率：
PD＝max(PD_min,min((Psc_up_limit+Pw),Pr_need,PDN,Pr_w_down_limit))
式中，PD_min为直流最小输送功率，Psc_up_limit为送端电网常规电源向上输送能力，Pw为风电功率，Pr_need为直流受端电网对直流输送功率的需求，PDN为直流额定功率，Pr_w_down_limit为直流受端电网对风电的向下调节能力。
步骤三中所述的风电功率调节的分配策略包括：按风电优先通过直流输送、按直流送受端电网调节能力成比例分配和按直流送受端电网调节成本成比例分配。
1、若采用所述按风电优先通过直流输送策略，则确定直流功率为风电功率、直流额定功率、直流受端电网向下调节能力三者的最小值，且同时不小于直流最小输送功率或直流送端电网常规电源向上输送能力与风电功率之和。
即按下式确定所述直流功率：
PD＝max(min(PD_min,Psc_up_limit+Pw),min(Pw,PDN,Pr_w_down_limit)))
式中，PD_min为直流最小输送功率，Psc_up_limit为送端电网常规电源向上输送能力，Pw为风电功率，PDN为直流额定功率，Pr_w_down_limit为直流受端电网对风电的向下调节能力；
2、若采用所述按直流送受端电网调节能力成比例分配策略，则确定直流功率为风电功率按送受端电网调节能力成比例分配的值、直流额定功率、直流受端电网向下调节能力三者的最小值，且不小于直流最小输送功率或直流送端电网常规电源向上输送能力与风电功率之和。
即按下式确定所述直流功率：
P D = max ( min ( P D _ min , P sc _ up _ limit + P w ) , min ( P w P r _ w _ down _ limit ( P s _ w _ down _ limit + P r _ w _ down _ limit ) , P DN , P r _ w _ down _ limit ) )
式中，PD_min为直流最小输送功率，Psc_up_limit为送端电网常规电源向上输送能力，Pw为风电功率，Ps_w_down_limit为直流送端电网对风电的向下调节能力，Pr_w_down_limit为直流受端电网对风电的向下调节能力，PDN为直流额定功率。
3、若采用所述按直流送受端电网调节成本成比例分配策略，则确定直流功率为风电功率按送受端电网调节成本成比例分配的值、直流额定功率、直流受端电网向下调节能力三者的最小值，且不小于直流最小输送功率或直流送端电网常规电源向上输送能力与风电功率之和。
即按下式确定所述直流功率：
P D = max ( min ( P D _ min , P sc _ up _ limit + P w ) , min ( P w C r _ w _ down P r _ w _ down _ limit ( C s _ w _ down P s _ w _ down _ limit + C r _ w _ down P r _ w _ down _ limit ) , P DN , P r _ w _ down _ limit ) )
式中，PD_min为直流最小输送功率，Psc_up_limit为送端电网常规电源向上输送能力，Pw为风电功率，Cs_w_down为直流送端电网对风电的调节成本，Cr_w_down为直流受端电网对风电的调节成本，Pr_w_down_limit为直流受端电网对风电的向下调节能力，PDN为直流额定功率。
提供一具体实施例，分别说明采用按风电优先通过直流输送策略、按直流送受端电网调节能力成比例分配策略、按直流送受端电网调节成本成比例分配策略的情况下，采用本发明的方法确定直流功率的过程。
首先，获取相关参数，包括：(1)直流额定功率PDN＝8000MW。
(2)直流最小输送功率PD_min＝800MW。
(3)直流累积运行时间TDA＝0。
(4)直流累积输送电量QDA＝0。
(5)直流利用小时数TDE＝5500小时。
(6)风电功率曲线(Tw，Pw)，如图3、表1所示。
(7)风电功率曲线时间范围内直流受端电网对直流输送功率的需求，如图4、表1所示。
(8)风电功率曲线时间范围内直流送端电网对风电的向下调节能力，如图4、表1所示。
(9)风电功率曲线时间范围内直流受端电网对风电的向下调节能力，如图4、表1所示。
(10)风电功率曲线时间范围内直流送端电网对风电的调节成本Cs_w_down＝0.3元/kw.h。
(11)风电功率曲线时间范围内直流受端电网对风电的调节成本Cr_w_down＝0.4元/kw.h。
(12)风电功率曲线时间范围内直流送端电网常规电源向上输送电力能力，如图3、表1所示。
步骤二：计算直流按利用小时数折算成的功率
步骤三：时刻0，风电功率Pw2667MW，流受端电网对直流输送功率Pr_need 1600MW，比较Pw和Pr_need，Pw>Pr_need。
然后，分别对采用按风电优先通过直流输送策略、按直流送受端电网调节能力成比例分配、按直流送受端电网调节成本成比例分配三种策略情况进行说明。
情况一、按风电优先通过直流输送策略，采用本发明的方法，下续步骤如下：
步骤四：考察分配策略为风电优先通过直流输送策略，计算直流功率
PD＝max(min(PD_min,Psc_up_limit+Pw),min(Pw,PDN,Pr_w_down_limit))
＝max(min(800,8000+2667),min(2667,8000,8000))MW＝2667MW
步骤五：计算直流累积平均输送功率的更新值：
步骤六：判断直流累积平均输送功率更新值小于直流按利用小时数折算成的功率。则计算直流功率：
PD＝max(PD_min,min((Psc_up_limit+Pw),PDE,Pr_w_down_limit))
＝max(800,min((8000+2667),5022,8000))MW＝5022MW
再，重新更新直流累积平均输送功率
步骤七：判断PD+Ps_w_down_limit＝(5022+6000)MW＞Pw＝2667MW，无需弃风。
步骤八：得到直流送受端电网需要为风电提供的调节容量分别为
Ps_w_down＝-min(max(Pw-PD,0),Ps_w_down_limit)
＝-min(max(2667-5022,0),6000)MW＝0MW
Pr_w_down＝-PD＝-5022MW
步骤九：判断是否完成直流功率安排，未完成则更新至下一时刻，重复步骤二到九；直至完成直流功率安排。
情况二、按直流送受端电网调节能力成比例分配策略，采用本发明的方法，下续步骤如下：
步骤四：考察分配策略为按直流送受端电网调节能力成比例分配策略，计算直流功率
P D = max ( min ( P D _ min , P sc _ up _ limit + P w ) , min ( P w P r _ w _ down _ limit ( P s _ w _ down _ limit + P r _ w _ down _ limit ) , P DN , P r _ w _ down _ limit ) ) = max ( min ( 800,8000 + 2667 ) , min ( 2667 × 8000 6000 + 8000 , 8000,8000 ) ) MW = max ( 800 , min ( 1524,8000,8000 ) ) 0 MW = 1524 MW
步骤五：计算直流累积平均输送功率的更新值：
步骤六：判断直流累积平均输送功率更新值小于直流按利用小时数折算成的功率。计算直流功率：
PD＝max(PD_min,min((Psc_up_limit+Pw),PDE,Pr_w_down_limit))
＝max(800,min((8000+1524),5022,8000))MW
＝5022MW
再，重新更新直流累积平均输送功率
步骤七：判断，PD+Ps_w_down_limit＝(5022+6000)MW＞Pw＝2667MW，无需弃风。
步骤八：得到直流送受端电网需要为风电提供的调节容量分别为
Ps_w_down＝-min(max(Pw-PD,0),Ps_w_down_limit)
＝-min(max(2667-5022,0),6000)MW＝0MW
Pr_w_down＝-PD＝-5022MW
步骤九：判断是否完成直流功率安排，未完成则更新至下一时刻，重复步骤二到九；直至完成直流功率安排。
情况三、按直流送受端电网调节成本成比例分配策略，采用本发明的方法，下续步骤如下：
步骤四：考察分配策略为按直流送受端电网调节成本成比例分配策略，计算直流功率：
P D = max ( min ( P D _ min , P sc _ up _ limit + P w ) , min ( P w C r _ w _ down P r _ w _ down _ limit ( C s _ w _ down P s _ w _ down _ limit + C r _ w _ down P r _ w _ down _ limit ) , P DN , P r _ w _ down _ limit ) ) = max ( min ( 800,8000 + 2667 ) , min ( 2667 MW × 0.4 × 8000 0.3 × 6000 MW + 0.4 × 8000 , 8000,8000 ) ) MW = max ( 800 , min ( 1706.88,8000,8000 ) ) MW = 1706.88 MW
步骤五：计算直流累积平均输送功率的更新值：
步骤六：判断：直流累积平均输送功率更新值小于直流按利用小时数折算成的功率。计算直流功率
PD＝max(PD_min,min((Psc_up_limit+Pw),PDE,Pr_w_down_limit))
＝max(800,min((8000+1706.88),5022,8000))MW
＝5022MW
再，重新更新直流累积平均输送功率
步骤七：判断，PD+Ps_w_down_limit＝(5022+6000)MW＞Pw＝2667MW，无需弃风。
步骤八：得到直流送受端电网需要为风电提供的调节容量分别为
Ps_w_down＝-min(max(Pw-PD,0),Ps_w_down_limit)
＝-min(max(2667-5022,0),6000)MW＝0MW
Pr_w_down＝-PD＝-5022MW
步骤九：判断是否完成直流功率安排，未完成则更新至下一时刻，重复步骤二到九；直至完成直流功率安排。
表1为典型日风电功率波动、直流送受端电网对风电的向下调节能力、直流受端电网对直流的电力输送需求数据表。
本实施中，长期指一年内；中期指一月内；短期指72小时内，以1小时为间隔；超短期指225min内，以15min为间隔。
如下表2、3、4、5所示，表2为本实施提供的风电功率长期预测结果及所对应的直流送受端电网对风电的向下调节能力、直流受端电网对直流的电力输送需求。表3为本实施提供的风电功率中期预测结果及所对应的直流送受端电网对风电的向下调节能力、直流受端电网对直流的电力输送需求。表4为本实施提供的风电功率短期预测结果及所对应的直流送受端电网对风电的向下调节能力、直流受端电网对直流的电力输送需求。表5为本实施提供的风电功率超短期预测结果及所对应的直流送受端电网对风电的向下调节能力、直流受端电网对直流的电力输送需求。运用本发明的方法，根据相应的数据，进行长期、中期、短期、超短期的直流功率曲线的安排。
如图5、6、7所示，分别为本实施例中长期、中期和超短期的直流功率曲线安排图。
表2为风电功率长期预测结果及所对应的直流送受端电网对风电的向下调节能力、直流受端电网对直流的电力输送需求。
风电功率(MW) 受端需求(MW) 受端调节能力(MW) 送端调节能力(MW) 送端常规电源输送能力(MW)
10463.33 4466.667 5733.333 3900 6400
表3为风电功率中期预测结果及所对应的直流送受端电网对风电的向下调节能力、直流受端电网对直流的电力输送需求。
图4为风电功率短期预测结果及所对应的直流送受端电网对风电的向下调节能力、直流受端电网对直流的电力输送需求。
时刻(h) 风电功率(MW) 受端需求(MW) 受端调节能力(MW) 送端调节能力(MW) 送端常规电源输送能力(MW)
0 4800 1600 8000 4200 5600
1 7600 1600 8000 6000 8000
2 6533.333 1600 8000 6000 8000
3 6880 2400 8000 6000 8000
4 6733.333 3200 7200 5400 7200
5 7616 4000 7200 5400 7200
6 5600 4800 6400 4800 6400
7 5866.667 4800 6400 3600 4800
8 4693.333 4800 6400 3600 4800
9 3658.667 5600 5600 3600 4800
10 2640 5600 5600 3600 4800
11 1536 6400 4800 3600 4800
12 653.3333 7200 4000 4200 5600
13 538.6667 8000 3200 4200 5600
14 693.3333 8000 3200 4200 5600
15 700 7200 4000 3600 4800
16 576 7200 4000 3000 4000
17 733.3333 8000 4000 2400 3200
18 1386.667 8000 3200 2400 3200
19 7709.333 8000 3200 2400 3200
20 9333.333 8000 3200 2400 3200
21 6060 8000 3200 2400 3200
22 6600 7200 4800 3000 4000
23 5749.333 2400 6400 3000 4000
0 5066.667 1600 8000 4200 5600
1 8960 1600 8000 6000 8000
2 5666.667 1600 8000 6000 8000
3 7040 2400 8000 6000 8000
4 6933.333 3200 7200 5400 7200
5 7466.667 4000 7200 5400 7200
6 7333.333 4800 6400 4800 6400
7 5104 4800 6400 3600 4800
8 5573.333 4800 6400 3600 4800
9 3696 5600 5600 3600 4800
10 2424 5600 5600 3600 4800
11 1254.4 6400 4800 3600 4800
12 500 7200 4000 4200 5600
13 533.3333 8000 3200 4200 5600
14 522.6667 8000 3200 4200 5600
15 606.6667 7200 4000 3600 4800
16 544 7200 4000 3000 4000
17 726.6667 8000 4000 2400 3200
18 1306.667 8000 3200 2400 3200
19 7630.667 8000 3200 2400 3200
20 10360 8000 3200 2400 3200
21 5400 8000 3200 2400 3200
22 7466.667 7200 4800 3000 4000
23 7626.667 2400 6400 3000 4000
0 5866.667 1600 8000 4200 5600
1 7760 1600 8000 6000 8000
2 6400 1600 8000 6000 8000
3 6960 2400 8000 6000 8000
4 6333.333 3200 7200 5400 7200
5 7765.333 4000 7200 5400 7200
6 7333.333 4800 6400 4800 6400
7 6336 4800 6400 3600 4800
8 5749.333 4800 6400 3600 4800
9 3397.333 5600 5600 3600 4800
10 2040 5600 5600 3600 4800
11 1126.4 6400 4800 3600 4800
12 626.6667 7200 4000 4200 5600
13 437.3333 8000 3200 4200 5600
14 501.3333 8000 3200 4200 5600
15 580 7200 4000 3600 4800
16 453.3333 7200 4000 3000 4000
17 533.3333 8000 4000 2400 3200
18 933.3333 8000 3200 2400 3200
19 8260 8000 3200 2400 3200
20 6906.667 8000 3200 2400 3200
21 5940 8000 3200 2400 3200
22 6666.667 7200 4800 3000 4000
23 5632 2400 6400 3000 4000
图5为风电功率超短期预测结果及所对应的直流送受端电网对风电的向下调节能力、直
流受端电网对直流的电力输送需求。
最后应当说明的是:以上实施例仅用于说明本申请的技术方案而非对其保护范围的限制,尽管参照上述实施例对本申请进行了详细的说明,所本领域技术人员阅读本申请后依然可对申请的具体实施方式进行种种变更、修改或者等同替换，但这些变更、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 (11)

1.一种风电基地外送系统的直流功率曲线确定方法，其特征在于：所述方法包括以下：
步骤1：判断风电场是否已有风电功率长期预测结果，若无则拟合风电场的历史数据，或根据风电场规划时所用的风电年发电量进行预测，获得风电场风电功率长期预测结果；
步骤2：判断风电场是否已有风电功率中期预测结果，若无则拟合风电场的历史数据，或根据风电场规划时所用的风电年发电量进行预测，获得风电场风电功率中期预测结果；
步骤3：根据所述风电功率长期预测结果和直流送受端电网长期发电计划，采用风电基地外送系统中直流功率安排方法确定直流功率长期预测曲线；
步骤4：根据所述直流功率长期预测曲线，修正直流送受端电网中期发电计划；
步骤5：根据所述风电功率中期预测结果和修正后的直流送受端电网中期发电计划，采用所述风电基地外送系统中直流功率安排方法确定直流功率中期预测曲线；
步骤6：根据所述直流功率中期预测曲线，修正直流送受端电网短期发电计划；
步骤7：根据风电功率短期预测结果和修正后的直流送受端电网短期发电计划，采用所述风电基地外送系统中直流功率安排方法确定直流功率短期预测曲线；
步骤8：根据直流功率短期预测曲线，修正直流送受端电网超短期发电计划；
步骤9：根据风电功率超短期预测结果和修正后的直流送受端电网超短期发电计划，采用所述风电基地外送系统中直流功率安排方法确定直流功率超短期预测曲线；
步骤10：根据直流功率超短期预测曲线，修正直流送受端电网超短期发电计划，给出直流送受端电网发电机组出力基值。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述风电基地外送系统中直流功率安排方法包括以下步骤：
I、确定直流按利用小时数折算成的功率PDE；
II、比较风电功率Pw和直流受端电网对直流输送功率的需求Pr_need，若Pw＜Pr_need，则直接确定所述直流功率；否则判断风电功率调节的分配策略，确定所述直流功率；
III、确定直流累积平均输送功率的更新值P′DA_average；
IV、比较所述更新值P′DA_average和所述直流按利用小时数折算成的功率PDE，若P′PA_average＜PDE，则进入步骤V，否则进入步骤VI；
V、按下式(1)确定所述直流功率后，再次更新所述直流累积平均输送功率，进入步骤VI；
PD＝max(PD_min,min((Psc_up_limit+Pw),PDE,Pr_w_down_limit)) (1)
式中，PD_min为直流最小输送功率，Psc_up_limit为送端电网常规电源向上输送能力，Pw为风电功率，PDE为直流按利用小时数折算成的功率，Pr_w_down_limit为直流受端电网对风电的向下调节能力；
VI、比较所述直流功率PD和直流送端电网对风电的向下调节能力Ps_w_down_limit之和与风电功率Pw；
若Pw＜PD+Ps_w_down_limit，则进入步骤VII，否则确定弃风量后进入步骤VII；
VII、确定直流送端电网和受端电网分别需要为风电提供的调节容量；
VIII、判断是否完成直流功率安排，若未完成，则更新至下一时刻，返回步骤II，完成则结束。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于：所述步骤I中，按下式(2)确定所述直流按利用小时数折算成的功率：
式中，PDN为直流额定功率，TDE为直流利用小时数。
4.如权利要求2所述的方法，其特征在于：所述步骤II中，按下式(3)直接确定所述直流功率PD：
PD＝max(PD_min,min((Psc_up_limit+Pw),Pr_need,PDN,Pr_w_down_limit)) (3)
式中，PD_min为直流最小输送功率，Psc_up_limit为送端电网常规电源向上输送能力，Pw为风电功率，Pr_need为直流受端电网对直流输送功率的需求，PDN为直流额定功率，Pr_w_down_limit为直流受端电网对风电的向下调节能力。
5.如权利要求2所述的方法，其特征在于：所述风电功率调节的分配策略包括：按风电优先通过直流输送、按直流送受端电网调节能力成比例分配和按直流送受端电网调节成本成比例分配。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于：采用所述按风电优先通过直流输送策略，则按下式(4)确定所述直流功率：
PD＝max(min(PD_min,Psc_up_limit+Pw),min(Pw,PDN,Pr_w_down_limit))) (4)
式中，PD_min为直流最小输送功率，Psc_up_limit为送端电网常规电源向上输送能力，Pw为风电功率，PDN为直流额定功率，Pr_w_down_limit为直流受端电网对风电的向下调节能力。
7.如权利要求5所述的方法，其特征在于：采用所述按直流送受端电网调节能力成比例分配策略，则按下式(5)确定所述直流功率：
式中，PD_min为直流最小输送功率，Psc_up_limit为送端电网常规电源向上输送能力，Pw为风电功率，Ps_w_down_limit为直流送端电网对风电的向下调节能力，Pr_w_down_limit为直流受端电网对风电的向下调节能力，PDN为直流额定功率。
8.如权利要求5所述的方法，其特征在于：采用所述按直流送受端电网调节成本成比例分配策略，则按下式(6)确定所述直流功率：
式中，PD_min为直流最小输送功率，Psc_up_limit为送端电网常规电源向上输送能力，Pw为风电功率，Cs_w_down为直流送端电网对风电的调节成本，Cr_w_down为直流受端电网对风电的调节成本，Pr_w_down_limit为直流受端电网对风电的向下调节能力，PDN为直流额定功率。
9.如权利要求1所述的方法，其特征在于：按下式(7)更新所述直流累积平均输送功率：
式中，QDA为直流累积输送电量，Tw为风电功率时间，PDt为时间t的直流功率，ΔT为时间差，TDA为直流累积运行时间。
10.如权利要求2所述的方法，其特征在于：所述步骤VI中，按下式(8)确定所述弃风量为：
Pw_abandoned＝Pw-(PD+Ps_w_down_limit) (8)
式中，PD为直流功率，Pw为风电功率，Ps_w_down_limit为直流送端电网对风电的向下调节能力。
11.如权利要求2所述的方法，其特征在于：所述步骤VII中，按下式(9)确定所述直流送端电网需要为风电提供的调节容量为：
Ps_w_down＝-min(max(Pw-PD,0),Ps_w_down_limit) (9)
按下式(10)确定所述受端电网需要为风电提供的调节容量为：
Pr_w_down＝-PD (10)
式中，PD为直流功率，Pw为风电功率，Ps_w_down_limit为直流送端电网对风电的向下调节能力。
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