CN107590701B - 一种消纳弃置可再生能源的交易电量计算方法 - Google Patents

一种消纳弃置可再生能源的交易电量计算方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种消纳弃置可再生能源的交易电量计算方法，包括以下步骤：步骤S010，参与方初始数据收集；步骤S020，合约签订；步骤S030，运行数据收集；步骤S040，消纳增量分项计算；步骤S050，清算周期内电量统计；步骤S060，定期结算。本发明解决了交易中各参与方增量电量计算方法不确定、计量结果不一致的问题。

Description

一种消纳弃置可再生能源的交易电量计算方法
技术领域
本发明涉及间歇性可再生能源技术领域，更具体地说，涉及一种消纳弃置可再生能源的交易电量计算方法。
背景技术
随着风力与光伏等间歇性可再生能源快速发展，在地区电网装机容量占比逐渐升高，由于风力与光伏等可再生能源发电能力的间歇性以及电网接纳能力不足共同引发的弃置可再生能源问题也日益严重，尤其是风力发电与光伏发电等变化速度快和实时预测准确率不高的可再生能源。通过挖掘用电负荷实时响应能力，提升电网应对电源波动能力，在不对大电网安全及其它电源稳定生产造成影响的前提下消纳弃风力发电量，因此，发展可再生能源发电-用电负荷实时协同消纳是解决弃置可再生能源问题的有效途径，但由于实时协调参与各方付出成本与收益难以与原始各方的用电/发电电量分离结算，造成实际交易中难以均衡协调消纳各方利益－成本，且协调消纳中可再生能源与用电负荷参与模式及协调能力各不相同，难以采用统一方法进行消纳电量增量计算。因此，针对不同负荷特性及不同时间尺度情况下的消纳电量增量计算方法有助于协调消纳交易的稳定运行，能吸引更多有响应能力的用电负荷参与协调消纳弃风，为风力发电等间歇性可再生能源提供良好的发电环境。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，提供一种消纳弃置可再生能源的交易电量计算方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种消纳弃置可再生能源的交易电量计算方法，包括以下步骤：
步骤S010，参与方初始数据收集；
步骤S020，合约签订；
步骤S030，运行数据收集；
步骤S040，消纳增量分项计算；
步骤S050，清算周期内电量统计；
步骤S060，定期结算。
优选地，在所述步骤S010中，在弃置可再生能源消纳交易前先对参与方的参与资格及增量计算方法进行初步判断，参与方初始数据包括用电负荷历史用电功率曲线(更优地每5分钟取一个点)Lh(t)，初始数据来源于具备一定公信力的监测设备。
优选地，在所述步骤S020中，确定参与负荷消纳用电增量、参与负荷考核违约电量、可再生能源消纳发电增量、可再生能源考核违约电量、电网调度与能源监管部门认可交易结算电量的计算方法，以及包括清算周期、结算周期的约定参数；参与负荷消纳用电增量、可再生能源消纳发电增量的计算方法为历史平均法、历史曲线模拟、事件前功率认定、同期折算法、趋势预测法中的一种；参与负荷考核违约电量、可再生能源考核违约电量的计算方法包括带宽式法、偏差累积式法以及脉冲允许式法。
优选地，在所述步骤S030中，根据步骤S020确定的增量计算方法要求，收集包括消纳增量指令曲线Ap(t)、用电负荷用电功率曲线L(t)、可再生能源发电功率曲线G(t)、用电负荷用电计划功率基准曲线L’(t)、可再生能源发电计划功率基准曲线G’(t)在内的运行数据。消纳增量指令曲线Ap(t)，数据来源于电网调度发布指令；用电负荷用电功率曲线L(t)与可再生能源发电功率曲线 G(t)，数据来源于具备一定公信力的监测设备；用电负荷用电计划功率基准曲线L’(t)与可再生能源发电计划功率基准曲线G’(t)，数据来源于电网调度认可曲线。
优选地，在所述步骤S040中，根据步骤S020确定的计算方法分别计算参与负荷消纳用电增量Zl、参与负荷考核违约电量Bl、可再生能源消纳发电增量Zg、可再生能源考核违约电量Bg，其中，参与负荷消纳用电增量Zl、可再生能源消纳发电增量Zg的计算方法实际用电L(t)/发电曲线G(t)与相应用电基准线L’(t)/发电基准线G’(t)对比得到，基准线在包括历史平均法、历史曲线模拟、事件前功率认定、同期折算法、趋势预测法中选择；参与负荷考核违约电量Bl、可再生能源考核违约电量Bg的计算方法为实际用电L(t)/发电曲线G(t) 与相应用电考核线(Ap(t)+L’(t))(1±X1％)/发电考核线(Ap(t)+G’(t))(1±X2％) 对比得到，其中X1％与X2％分别为步骤S020合约确定的负荷侧与可再生能源侧考核波动范围，也可以通过常数形式体现。
优选地，在所述步骤S050中，根据步骤S020确定的计算方法得出清算电量，确定该清算周期内消纳交易增量电量Zx、参与负荷其它执行电量Blx、可再生能源其它执行电量Bgx，x表示清算周期编号，其中，消纳交易增量电量Zx是可再生能源直接与参与负荷的交易电量，参与负荷其它执行电量Blx、可再生能源其它执行电量Bgx分别是参与负荷与可再生能源对电网系统及相关方补偿；其中，新能源协议功率曲线Xg(t)＝Ap(t)+G’(t)，负荷协议功率曲线Xl(t)＝Ap(t)+L’(t)，在参与负荷及可再生能源的违约超过条件下，参与负荷消纳增量Zl1、可再生能源消纳增量Zg1、指令增量Zx1、参与负荷考核违约电量 Bl1、可再生能源考核违约电量Bg1的计算公式如下：
Zl1＝∫(Xg(t)*(1+X％))dt， (1)
Zg1＝∫(Gl(t)(1+X％))dt， (2)
Zx1＝∫(Ap(t))dt， (3)
Bg1＝∫(G(t)-Xg(t)*(1+X％))dt,if G(t)＞Xg(t)*(1+X％)， (4)
Bl1＝∫(L(t)-Gl(t)(1+X％))dt,if L(t)＞Gl(t)(1+X％)， (5)；
在参与负荷及可再生能源的违约不足情况下，参与负荷消纳增量Zl2、可再生能源消纳增量Zg2、指令增量Zx2、参与负荷考核违约电量Bl2、可再生能源考核违约电量Bg2计算公式如下：
Zl2＝∫(L(t)-Xl(t))dt， (6)
Zg2＝∫(G(t)-Xg(t))dt， (7)
Zx2＝∫(Ap(t))dt， (8)
Bg2＝∫(Xg(t)*(1-X％)-G(t))dt,if G(t)＜Xg(t)*(1-X％)， (9)
Bl2＝∫(Gl(t)(1-X％)-L(t))dt,if L(t)＜Gl(t)(1-X％)， (10)；
在参与负荷及可再生能源正常情况下，参与负荷消纳增量Zl3、可再生能源消纳增量Zg3、指令增量Zx3的计算公式如下：
Zl3＝∫(L(t)-Xl(t))dt， (11)
Zg3＝∫(G(t)-Xg(t))dt， (12)
Zx3＝∫(Ap(t))dt， (13)，
参与负荷考核违约电量Bl＝Bl1+Bl2，可再生能源考核违约电量Bg＝Bg2。
优选地，在所述步骤S060中，根据步骤S020确定的结算周期，完成结算周期内所有累积清算电量的正式交易。
优选地，在所述步骤S020中，历史平均法是指基准线为当日前一段时间正常运行功率平均值，计算公式如下所示，历史数据Lh(t)时间间隔为5分钟，选取基准线当日前一周进行计算，该方法可用于较稳定的长期运行工业负荷，如电解铝等，
Figure 2
历史曲线模拟法是指基准线通过曲线拟合方法计算得出，计算公式如下所示，其中ENV(Lh(t))为通用上下包络线计算方法,Ll'、Lh'分别为计算所得上包络线与下包络线，该方法用于用电规律性较强但用电成份比较复杂的情况，例如集中式商业负荷，
[Ll',Lh']＝ENV(Lh(t))， (15)
L'(t)＝(Ll'+Lh')/2， (16)；
趋势预测法是指基准线通过用电计划与负荷用电能力估计综合计算得出，计算公式如下所示，Pl为用电计划，Pp为负荷用电能力，该方法用于用电成份简单清晰且用电计划明确的负荷场景，如集中供暖，
L'(t)＝Pl*Pp， (17)；
同期折算法是指基准线为电网调度或相应监管方直接给出，该方法用于调整曲线量可以明确的分离出来，且方便进行公开，该情况下较多出现在自动化信息化水平高的参与方；
事件前功率认定是指基准线为用电负荷前一个时间点的功率，计算公式如下所示，该方法主要用于难以预测波动但有一定调节能力的负荷，包括居民等信息较为杂乱的负荷等，
L'(t)＝L'(t-1)， (18)。
在所述步骤S050中，清算电量计算包括消纳交易增量电量Zx与考核违约电量Bx，具体有指令优先式、运行优先两种计算方法可供选择，增量电量用于交易要求可再生能源与参与负荷方一致，违约电量用于补偿相关方损失，可以不一致。
清算电量的指令优先式计算方法是指清算电量时优先考虑电网调度协调消纳指令的完成情况，不考虑可再生能源出现违约超过情况。对于可再生能源与负荷分别在不同情况下选取何种计算方法如下表1所示。
表1指令优先式计算方法
Figure BDA0001441741160000051
清算电量的运行优先式计算方法是指电量计算时优先考虑实际运行情况，不考虑可再生能源出现违约超过情况。对于可再生能源与负荷分别在不同情况下选取何种计算方法如下表所2示。
表2运行优先式计算方法
Figure BDA0001441741160000052
Figure BDA0001441741160000061
实施本发明一种消纳弃置可再生能源的交易电量计算方法，具有以下有益效果：
本发明解决了交易中各参与方增量电量计算方法不确定、计量结果不一致的问题，为参与方可再生能源发电与用电负荷间结算提供了一种相对公平且可行的方法，有助于用电负荷参与协调消纳弃置可再生能源模式发展推广。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
图1为本发明交易电量计算方法的流程示意图；
图2为电解铝负荷前七日正常运行功率曲线；
图3为消纳的消纳计划曲线；
图4为电解铝当日运行情况曲线及考核上下限；
图5为风电场当日运行情况曲线及考核上下限。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。
本发明提供一种消纳弃置可再生能源的交易电量计算方法，其流程示意图如图1所示。
以某地区实际发电/用电情况为模拟案例原始数据。
第一步，初始数据收集。该地区参与协调消纳的包含一个装机容量为 300MW的风电场与一个400MW的电解铝负荷，功率上调可以增加12至 40MW，持续至少2小时以上。其前七日正常(无增量消纳行为)运行功率曲线如图2所示。
第二步，合约签订，用电负荷采用历史平均法作为消纳增量计算基准线确定方法，即前七天正常运行状态下功率平均值作为当日负荷消纳增量计算基准线。可再生能源采用同期折算法作为消纳增量计算基准线确定方法。用电负荷与可再生能源考核方式均采用±5％作为考核上、下限。结算方式采用指令优先计算方式。
第三步，运行数据收集。收集数据包括电网调度对双方下达消纳增量指令 Ap(t)，如图3所示；用电负荷用电功率曲线L(t)与可再生能源发电功率曲线 G(t)，数据来源于具备一定公信力的监测设备；用电负荷用电计划功率基准曲线L’(t)与可再生能源发电计划功率基准曲线G’(t)，数据来源于电网调度认可曲线，分别如图4与图5所示。展示曲线均为当日一天数据。
其中，消纳增量指令Ap(t)包括两条指令，11：30至14：50增加25MW， 18：35至21：20增加20MW。
第四步，消纳增量分项计算，计算仅针对有消纳指令时间段。根据合约约定计算方法，计算结果如下所示：
时间段11：30至11：35,分别计算参与负荷消纳用电增量Zl、参与负荷消纳考核违约电量Bl，以及可再生能源消纳发电增量Zg、可再生能源消纳考核违约电量Bg。
负荷基准线346.3190MW，实际平均功率352.9780MW，与上下限 391.6269MW与354.3291MW相比小于考核下限，故计算方法为负荷考核违约不足。风电场可再生能源基准线305.0172MW，发电平均功率为307.0102MW，与上下限346.5181MW与313.5163MW相比小于考核下限，故可再生能源也为违约考核不足。计算结果参与负荷消纳用电增量Zl为554.9167KWh，参与负荷消纳考核违约电量Bl为112.5917KWh，以及可再生能源消纳发电增量Zg为166.0833KWh、可再生能源消纳考核违约电量Bg为542.175KWh。
后续时间间隔逐一完成计算并列入表中。
第五步，清算周期内电量统计。根据合约清算电量，采用指令优先模式，计算结果如下表3。
表3清算周期内电量统计情况
Figure BDA0001441741160000081
根据表中数据，统计负荷与可再生能源交易增量电量为16.5549*103KWh，负荷其它执行电量0.1126*103KWh，可再生能源其它执行电量 23.2089*103KWh。
第六步，定期结算。根据合约约定结算周期及电量对应价格，完成结算周期内所有累积电量的正式交易。
上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。

Claims (2)

1.一种消纳弃置可再生能源的交易电量计算方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S010，在弃置可再生能源消纳交易前先对参与方的参与资格及增量计算方法进行初步判断，参与方初始数据包括用电负荷历史用电功率曲线Lh(t)；
步骤S020，确定参与负荷消纳用电增量、参与负荷考核违约电量、可再生能源消纳发电增量、可再生能源考核违约电量、电网调度与能源监管部门认可交易结算电量的计算方法，以及包括清算周期、结算周期的约定参数；
步骤S030，根据步骤S020确定的任意一种计算方法要求，收集包括消纳增量指令曲线Ap(t)、用电负荷用电功率曲线L(t)、可再生能源发电功率曲线G(t)、用电负荷用电计划功率基准曲线L’(t)、可再生能源发电计划功率基准曲线G’(t)在内的运行数据；
步骤S040，根据步骤S020确定的计算方法分别计算参与负荷消纳用电增量Zl、参与负荷考核违约电量Bl、可再生能源消纳发电增量Zg、可再生能源考核违约电量Bg，其中，参与负荷消纳用电增量Zl、可再生能源消纳发电增量Zg的计算方法为由用电负荷用电功率曲线L(t)/可再生能源发电功率曲线G(t)与相应用电负荷用电计划功率基准曲线L’(t)/可再生能源发电计划功率基准曲线G’(t)对比得到；参与负荷考核违约电量Bl、可再生能源考核违约电量Bg的计算方法为由用电负荷用电功率曲线L(t)/可再生能源发电功率曲线G(t)与相应用电考核线(Ap(t)+L’(t))(1±X1％)/发电考核线(Ap(t)+G’(t))(1±X2％)对比得到，其中X1％与X2％分别为步骤S020确定的负荷侧与可再生能源侧考核波动范围；
步骤S050，根据步骤S020确定的计算方法得出清算电量，确定该清算周期内消纳交易增量电量Zx、参与负荷其它执行电量Blx、可再生能源其它执行电量Bgx，x表示清算周期编号；其中，消纳交易增量电量Zx是可再生能源直接参与负荷的交易电量，参与负荷其它执行电量Blx是参与负荷对电网系统及相关方补偿，可再生能源其它执行电量Bgx是可再生能源对电网系统及相关方补偿；其中，新能源协议功率曲线Xg(t)＝Ap(t)+G’(t)，负荷协议功率曲线Xl(t)＝Ap(t)+L’(t)，在参与负荷及可再生能源的违约超过情况下，参与负荷消纳增量Zl1、可再生能源消纳增量Zg1、指令增量Zx1、参与负荷考核违约电量Bl1、可再生能源考核违约电量Bg1的计算公式如下：
Zl1＝∫(Xg(t)*(1+X1％))dt， (1)
Zg1＝∫(Gl(t)(1+X2％))dt， (2)
Zx1＝∫(Ap(t))dt， (3)
Bg1＝∫(G(t)-Xg(t)*(1+X2％))dt,if G(t)＞Xg(t)*(1+X2％)， (4)
Bl1＝∫(L(t)-Gl(t)(1+X1％))dt,if L(t)＞Gl(t)(1+X1％)， (5)；
在参与负荷及可再生能源的违约不足情况下，参与负荷消纳增量Zl2、可再生能源消纳增量Zg2、指令增量Zx2、参与负荷考核违约电量Bl2、可再生能源考核违约电量Bg2计算公式如下：
Zl2＝∫(L(t)-Xl(t))dt， (6)
Zg2＝∫(G(t)-Xg(t))dt， (7)
Zx2＝∫(Ap(t))dt， (8)
Bg2＝∫(Xg(t)*(1-X2％)-G(t))dt,if G(t)＜Xg(t)*(1-X2％)， (9)
Bl2＝∫(Gl(t)(1-X1％)-L(t))dt,if L(t)＜Gl(t)(1-X1％)， (10)；
在参与负荷及可再生能源正常情况下，参与负荷消纳增量Zl3、可再生能源消纳增量Zg3、指令增量Zx3的计算公式如下：
Zl3＝∫(L(t)-Xl(t))dt， (11)
Zg3＝∫(G(t)-Xg(t))dt， (12)
Zx3＝∫(Ap(t))dt， (13)，
参与负荷考核违约电量Bl＝Bl1+Bl2，可再生能源考核违约电量Bg＝Bg2。
步骤S060，根据步骤S020确定的结算周期，完成结算周期内所有累积清算电量的正式交易。
2.根据权利要求1 所述的一种消纳弃置可再生能源的交易电量计算方法，其特征在于，在所述步骤S020中，历史平均法是指基准线为当日前一段时间正常运行功率平均值，计算公式如下所示，历史数据Lh(t)时间间隔为5分钟，选取基准线当日前一周进行计算，
Figure FDA0003005294130000031
历史曲线模拟法是指基准线通过曲线拟合方法计算得出，计算公式如下所示，其中ENV(Lh(t))为通用上下包络线计算方法，Ll'、Lh'分别为计算所得上包络线与下包络线，
[Ll',Lh']＝ENV(Lh(t))， (15)
L'(t)＝(Ll'+Lh')/2， (16)；
趋势预测法是指基准线通过用电计划与负荷用电能力估计综合计算得出，计算公式如下所示，Pl为用电计划，Pp为负荷用电能力，
L'(t)＝Pl*Pp， (17)；
同期折算法是指基准线为电网调度或相应监管方直接给出；
事件前功率认定是指基准线为用电负荷前一个时间点的功率，计算公式如下所示，
L'(t)＝L'(t-1)， (18)。
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