CN107679747A - 一种光伏出力跟踪环境治理负荷需求的控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种光伏出力跟踪环境治理负荷需求的控制方法，涉及电气工程技术领域。一种光伏出力跟踪环境治理负荷需求的控制方法，通过建立在环境治理背景下的排污收费模型及其他因素制定灵活电价制定机制，并根据灵活电价机制计算出不同电价下的火电厂的转移负荷量，将转移负荷与光伏电站的最大可控负荷波动量进行比较，经过调度站的多次调控，最终实现光伏电站能够完全抵消火电厂的移动负荷。本发明提供的光伏出力跟踪环境治理负荷需求的控制方法，实现光伏系统实时地跟踪来自火电厂供电网的转移负荷，避免了功率不平衡现象，显著提高电力系统可靠性与经济性。
Description
技术领域
本发明涉及电气工程技术领域，尤其涉及一种光伏出力跟踪环境治理负荷需求的控制方法。
背景技术
随着我国经济建设的深入发展，环境问题日益突出，越来越被人们重视，电力产业是比较典型的高污染、高能耗产业，尤其是火电厂，污染物排放占到工业污染排放的一半以上。排污收费是政府控制污染的常用手段，事实证明仅仅通过对电厂排污收费来控制污染物排放而达到节能减排的力度是不够的。还应从用户侧出发，鼓励用户购买无污染又可再生的能源所发的电，刺激光伏，风电等发电量增加。所以根据不同的电的来源制定不同的购电价格，给以充分的优惠，这样减少对于火力发电的过度依赖，减少化石能源的使用达到节能减排。所以利用光伏储能系统和火电厂供电系统建立一种控制方法，既能让排污收费起到制约作用又能鼓励用户使用清洁可再生能源所发的电。在一般的排污收费标准下，相对于经济增长速度，排污价格的增长相对较少，技术创新、优化管理等污染减排行为所花成本远高于排污收费时，企业未必会选择技术创新，会造成企业污染减排效果不增反降的现象。针对不同的污染物实行不同的收费标准，可以避免出现排污收费价格不当而造成的这种现象。
发明内容
针对现有技术的缺陷，本发明提供一种光伏出力跟踪环境治理负荷需求的控制方法，通过对环境治理负荷需求的跟踪，实现对光伏出力的控制。
一种光伏出力跟踪环境治理负荷需求的控制方法，包括以下步骤：
步骤1、确定各个火力发电厂所在供电网与各个光伏电站的连接关系；
每个火电厂所在供电网连接着n个不同的光伏电站，且a≤n≤b，其中a为火电厂所在供电网中连接的最少的光伏电站数，b为火电厂所在供电网中连接的最多的光伏电站数；每个光伏电站连接t个不同供电网，且c≤t≤d，其中c为每个光伏电站连接最少的火电厂个数，d为每个光伏电站连接最多的火电厂个数；每个火电厂所在配电网必须至少连接一个大容量光伏电站和多个个小容量光伏电站；
步骤2、根据排污费的“技术效应”理论设计火电厂的排污收费模型，具体方法为：
步骤2.1：选取对火电厂排污收费产生影响的参数，具体包括：火电厂所在地区的经济发展水平RGDP、火力发电能源使用强度μS、火电厂所在地区二氧化碳排放量二氧化硫排放量悬浮颗粒物排放量FK；
步骤2.2：根据所选取的对火电厂排污收费产生影响的参数，计算火电厂所在地区的排污费用WSC、环境治理成本WEC、环境影响系数QEIF、温度系数βT、湿度系数βH和温湿度影响因数αTH，具体计算方法为：
火电厂所在地区温度系数βT的计算公式如下所示：
其中，Ti′为火电厂所在地区关于温度在一周内的第i个采样数据，i＝1、2、…、m，m为采样数据的总个数，T为火电厂所在地区的即时温度；
火电厂所在地区湿度系数βH的计算公式如下所示：
其中，H′j为火电厂所在地区关于湿度在一周内的第j个采样数据，j＝1、2、…、m，m为采样数据的总个数，H为火电厂所在地区的即时湿度；
火电厂所在地区温湿度影响因子αTH的计算公式如下所示：
火电厂所在地区的排污费用WSC的计算公式如下所示：
其中，a1、a2和a3分别为火电厂所在地区二氧化碳排放量、二氧化硫排放量和悬浮颗粒物排放量这三个污染物排放量占总污染物排放量的比重；
火电厂所在地区的环境治理成本的计算公式如下所示：
火电厂所在地区的环境影响系数的计算公式如下所示：
步骤3、根据环境影响系数，确定火电厂向光伏系统转移的负荷，具体方法为：
步骤3.1：在环境影响下，根据环境影响系数，确定火电厂所在地区的灵活电价机制，具体为：
①当环境影响系数QEIF在0＜QEIF≤0.5范围内时，该地区环境为友好型，火电电价定为E1，
②当环境影响系数QEIF在0.5＜QEIF≤0.8范围内时，该地区环境趋于恶略，火电电价定为E2，
③当环境影响系数QEIF在0.8＜QEIF＜1范围内时，该地区环境已经十分恶略，火电电价定为E3，
步骤3.2：根据确定的灵活电价机制，确定在不同电价机制下火电厂所在供电网分别向光伏系统转移的负荷，具体计算公式如下所示：
其中，E0为采用灵活电价机制前的标准电价，ΔPi,1为火电电价定为E1时第i个火电厂所在供电网向光伏系统转移的负荷，ΔPi,2为火电电价定为E2时第i个火电厂所在供电网向光伏系统转移的负荷，ΔPi,3为火电电价定为E3时第i个火电厂所在供电网向光伏系统转移的负荷，Pi(t)为第i个发电厂根据单位时间内的历史数据预测的火电厂在下一个单位时间内的发电功率；
步骤4、使用光伏系统接收的负荷跟踪火电厂所在供电网转移的负荷；
假设每个火电厂所在供电网的移动负荷不同，以十分钟为单位对每个火力发电厂在灵活电价机制作用下转移的负荷进行计算，得到十分钟内每个火力发电厂转移的负荷值的最大值和最小值分别为最大转移负荷ΔP′max,x和最小转移负荷为ΔP′min,x，则每个光伏电站接收的负荷需满足如下公式：
其中，a为火电厂所在供电网连接的最少的光伏电站数，d为每个光伏电站连接最多的火电厂数；
步骤5：判断光伏电站接收火电厂转移的负荷量与火电厂转移的负荷量之间的关系，并根据每个光伏电站的削峰填谷能力，监控光伏电站转移负荷量的趋势；
当光伏电站接收的转移负荷ΔPtran满足的条件时，一个光伏电站就能完成火电厂转移的负荷消纳，如果不能满足上面条件，则由火电厂所在供电网的调度站向其他光伏电站进行调度。
由上述技术方案可知，本发明的有益效果在于：一种光伏出力跟踪环境治理负荷需求的控制方法，根据不同的污染物实行不同的收费标准，不仅能根据大气的污染程度，有针对性的对污染成分进行减排，而且使排污收费更加合理，让企业更容易接受。灵活电价机制，鼓励用户使用清洁能源所发电量，从需求侧减少火力发电所占比重，同时也刺激火电厂提高技术水平，减少污染，降低电价。通过污染物排放类型和排放量将发电企业和用户建立联系，根据环境影响因子得出不同污染程度下的电价，并根据电价及其他参数得出不同电价下的转移负荷。这些负荷由光伏电站供电代替火力发电厂供电，增强了电力系统的稳定性，节约了化石能源，为环境治理做出贡献。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种光伏出力跟踪环境治理负荷需求的控制方法的流程图；
图2为本发明实施例提供的光伏电站与火电厂所在供电网的连接示意图。
图中：1、大容量光伏电站；2、火电厂所在供电网；3、小容量光伏电站。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
本实施例以某地区供电网为例，使用一种光伏出力跟踪环境治理负荷需求的控制方法，实现对该地区火电厂供电系统的转移负荷进行控制。
一种光伏出力跟踪环境治理负荷需求的控制方法，如图1所示，具体步骤为：
步骤1、确定各个火力发电厂所在供电网与各个光伏电站的连接关系；
每个火电厂所在供电网连接着n个不同的光伏电站，且a≤n≤b，其中a为火电厂所在供电网中连接的最少的光伏电站数，b为火电厂所在供电网中连接的最多的光伏电站数；每个光伏电站连接t个的火电厂所在的(各火电厂在不同的供电网还是在同一个供电网？)供电网，且c≤t≤d，其中c为每个光伏电站连接最少的火电厂个数，d为每个光伏电站连接最多的火电厂个数；每个火电厂所在配电网必须至少连接一个大容量光伏电站和多个个小容量光伏电站；
本实施例中，各个火力发电厂所在供电网与各个光伏电站的连接关系如图2所示，大圆表示大容量光伏电站1，小圆表示小容量光伏电站3，椭圆表示火电厂所在供电网2。本实施例中每个火电厂所在供电网最少连接2个不同的光伏电站，a＝2；每个光伏电站最多连接3个供电网个数，d＝3。
步骤2、根据排污费的“技术效应”理论设计火电厂的排污收费模型，具体方法为：
步骤2.1：监测火电厂所在地区对火电厂排污收费产生影响的参数，具体包括：火电厂所在地区的经济发展水平RGDP、火力发电能源使用强度μS、火电厂所在地区二氧化碳排放量二氧化硫排放量悬浮颗粒物排放量FK和火电厂所在地区的平均温度TAV及平均湿度HAV；
本实施例中，根据监测得到该地区火力发电厂在负荷为630MW时，主要污染物的排放量分别为，二氧化硫含量为7.91×104Kg，氮氧化物含量为152.35×104Kg，二氧化碳含量为3.97×108Kg，悬浮颗粒物含量为1.07×108Kg，火力发电能源使用强度μS＝0.756。
步骤2.2：根据所选取的对火电厂排污收费产生影响的参数，计算火电厂所在地区的排污费用WSC、环境治理成本WEC、环境影响系数QEIF、温度系数βT、湿度系数βH和温湿度影响因数αTH，具体计算方法为：
火电厂所在地区温度系数βT的计算公式如下所示：
其中，Ti′为火电厂所在地区关于温度在一周内的第i个采样数据，i＝1、2、…、m，m为采样数据的总个数，T为火电厂所在地区的即时温度；
火电厂所在地区湿度系数βH的计算公式如下所示：
其中，H′j为火电厂所在地区关于湿度在一周内的第j个采样数据，j＝1、2、…、m，m为采样数据的总个数，H为火电厂所在地区的即时湿度；
火电厂所在地区温湿度影响因子αTH的计算公式如下所示：
火电厂所在地区的排污费用WSC的计算公式如下所示：
其中，a1、a2和a3分别为火电厂所在地区二氧化碳排放量、二氧化硫排放量和悬浮颗粒物排放量这三个污染物排放量占总污染物排放量的比重，
火电厂所在地区的环境治理成本的计算公式如下所示：
火电厂所在地区的环境影响系数的计算公式如下所示：
本实施例中，计算求得排污费用WSC＝27万元，环境成本WEC＝35万元，环境影响系数QEIF，温度系数βT＝0.83，湿度系数βH＝1.24，温湿度影响因数αTH＝1.37，环境影响系数为QEIF＝0.77。
步骤3、根据环境影响系数，确定火电厂向光伏系统转移的负荷，具体方法为：
步骤3.1：在环境影响下，根据环境影响系数，确定火电厂所在地区的灵活电价机制，具体为：
①当环境影响系数QEIF在0＜QEIF≤0.5范围内时，该地区环境为友好型，火电电价定为E1，
②当环境影响系数QEIF在0.5＜QEIF≤0.8范围内时，该地区环境趋于恶略，火电电价定为E2，
③当环境影响系数QEIF在0.8＜QEIF＜1范围内时，该地区环境已经十分恶略，火电电价定为E3，
本实施例中，环境影响系数为QEIF＝0.77，得到该地区火电电价为E2＝2.16元。
步骤3.2：根据确定的灵活电价机制，确定在不同电价机制下火电厂所在供电网分别向光伏系统转移的负荷，具体计算公式如下所示：
其中，E0为采用灵活电价机制前的标准电价，ΔPi,1为火电电价定为E1时第i个火电厂所在供电网向光伏系统转移的负荷，ΔPi,2为火电电价定为E2时第i个火电厂所在供电网向光伏系统转移的负荷，ΔPi,3为火电电价定为E3时第i个火电厂所在供电网向光伏系统转移的负荷，Pi(t)为第i个火电厂根据单位时间内的历史数据预测的火电厂在下一个单位时间内的发电功率；
本实施例中，火电厂预测下一时刻发电功率为Pi(t)＝109.3MW，该地区的电价为E2＝2.16元，所以火电厂所在供电网向光伏系统转移的负荷为ΔPi,2＝20.7MW，并将该负荷定义为该火力发电厂的最大转移负荷。
步骤4、使用光伏系统接收的负荷跟踪火电厂所在供电网转移的负荷
假设每个火电厂所在供电网的移动负荷不同，以十分钟为单位对每个火力发电厂在灵活电价机制作用下转移的负荷进行计算，得到十分钟内每个火力发电厂转移的负荷值的最大值和最小值分别为最大转移负荷ΔP′max,x和最小转移负荷为ΔP′min,x，则每个光伏电站接收的负荷需满足如下公式：
其中，a为火电厂所在供电网连接的最少的光伏电站数，d为每个光伏电站连接最多的火电厂数；
步骤5：判断光伏电站接收火电厂转移的负荷量与火电厂转移的负荷量之间的关系，并根据每个光伏电站的削峰填谷能力，监控光伏电站转移负荷量的趋势；
当光伏电站接收的转移负荷ΔP满足的条件时，一个光伏电站就能完成火电厂转移的负荷消纳，如果不能满足上面条件，则由火电厂所在供电网的调度站向其他光伏电站进行调度。
本实施例中火力发电厂的最大转移负荷ΔP’max,x＝20.7MW，a为火电厂所在供电网中连接的最少的光伏电站数为a＝2，每个光伏电站连接最多的火电厂个数为d＝3，所以求得的每个光伏电站接收的负荷需满足
ΔPtran≤1.5ΔP′max,x＝31.05
本实施例中，根据计算，光伏电站所能接收火电厂转移的负荷量大于火电厂的转移负荷量，所以一个光伏电站能满足要求。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明权利要求所限定的范围。
Claims (4)
1.一种光伏出力跟踪环境治理负荷需求的控制方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤1、确定各个火力发电厂所在供电网与各个光伏电站的连接关系；
步骤2、根据排污费的“技术效应”理论设计火电厂的排污收费模型，具体方法为：
步骤2.1：选取对火电厂排污收费产生影响的参数，具体包括：火电厂所在地区的经济发展水平RGDP、火力发电能源使用强度μS、火电厂所在地区二氧化碳排放量二氧化硫排放量悬浮颗粒物排放量FK；
步骤2.2：根据所选取的对火电厂排污收费产生影响的参数，计算火电厂所在地区的排污费用WSC、环境治理成本WEC、环境影响系数QEIF、温度系数βT、湿度系数βH和温湿度影响因数αTH，具体计算方法为：
火电厂所在地区温度系数βT的计算公式如下所示：
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其中，T′i为火电厂所在地区关于温度在一周内的第i个采样数据，i＝1、2、…、m，m为采样数据的总个数，T为火电厂所在地区的即时温度；
火电厂所在地区湿度系数βH的计算公式如下所示：
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其中，H′j为火电厂所在地区关于湿度在一周内的第j个采样数据，j＝1、2、…、m，m为采样数据的总个数，H为火电厂所在地区的即时湿度；
火电厂所在地区温湿度影响因子αTH的计算公式如下所示：
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火电厂所在地区的排污费用WSC的计算公式如下所示：
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其中，a1、a2和a3分别为火电厂所在地区二氧化碳排放量、二氧化硫排放量和悬浮颗粒物排放量这三个污染物排放量占总污染物排放量的比重；
火电厂所在地区的环境治理成本的计算公式如下所示：
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火电厂所在地区的环境影响系数的计算公式如下所示：
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步骤3、根据环境影响系数，确定火电厂向光伏系统转移的负荷，具体方法为：
步骤3.1：在环境影响下，根据环境影响系数，确定火电厂所在地区的灵活电价机制；
步骤3.2：根据确定的灵活电价机制，确定在不同电价机制下火电厂所在供电网分别向光伏系统转移的负荷；
步骤4、使用光伏系统接收的负荷跟踪火电厂所在供电网转移的负荷；
假设每个火电厂所在供电网的移动负荷不同，以十分钟为单位对每个火力发电厂在灵活电价机制作用下转移的负荷进行计算，得到十分钟内每个火力发电厂转移的负荷值的最大值和最小值分别为最大转移负荷ΔP′max,x和最小转移负荷为ΔP′min,x，则每个光伏电站接收的负荷需满足如下公式：
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其中，a为火电厂所在供电网连接的最少的光伏电站数，d为每个光伏电站连接最多的火电厂数；
步骤5：判断光伏电站接收火电厂转移的负荷量与火电厂转移的负荷量之间的关系，并根据每个光伏电站的削峰填谷能力，监控光伏电站转移负荷量的趋势；
当光伏电站接收的转移负荷ΔPtran满足的条件时，一个光伏电站就能完成火电厂转移的负荷消纳，如果不能满足上面条件，则由火电厂所在供电网的调度站向其他光伏电站进行调度。
2.根据权利要求1所述的一种光伏出力跟踪环境治理负荷需求的控制方法，其特征在于：步骤1所述连接关系包括，每个火电厂所在供电网连接着n个不同的光伏电站，且a≤n≤b，其中a为火电厂所在供电网中连接的最少的光伏电站数，b为火电厂所在供电网中连接的最多的光伏电站数；每个光伏电站连接t个不同供电网，且c≤t≤d，其中c为每个光伏电站连接最少的火电厂个数，d为每个光伏电站连接最多的火电厂个数；每个火电厂所在配电网必须至少连接一个大容量光伏电站和多个个小容量光伏电站。
3.根据权利要求1所述的一种光伏出力跟踪环境治理负荷需求的控制方法，其特征在于：步骤3.1所述确定火电厂所在地区的灵活电价机制，具体为：
①当环境影响系数QEIF在0＜QEIF≤0.5范围内时，该地区环境为友好型，火电电价定为E1，
②当环境影响系数QEIF在0.5＜QEIF≤0.8范围内时，该地区环境趋于恶略，火电电价定为E2，
③当环境影响系数QEIF在0.8＜QEIF＜1范围内时，该地区环境已经十分恶略，火电电价定为E3，
4.根据权利要求1所述的一种光伏出力跟踪环境治理负荷需求的控制方法，其特征在于：步骤3.2所述确定在不同电价机制下火电厂所在供电网分别向光伏系统转移的负荷，具体计算公式如下所示：
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其中，E0为采用灵活电价机制前的标准电价，ΔPi,1为火电电价定为E1时第i个火电厂所在供电网向光伏系统转移的负荷，ΔPi,2为火电电价定为E2时第i个火电厂所在供电网向光伏系统转移的负荷，ΔPi,3为火电电价定为E3时第i个火电厂所在供电网向光伏系统转移的负荷，Pi(t)为第i个发电厂根据单位时间内的历史数据预测的火电厂在下一个单位时间内的发电功率。
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| 杨婷婷等: "基于机会约束规划的储能系统跟踪光伏发电计划出力控制方法", 《电力建设》 * |
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