CN108039728B - 提升电网清洁能源消纳能力的实时调度方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种提升电网清洁能源消纳能力的实时调度方法,包括发现清洁能源送出断面重载、清洁能源出力受限现象;挖掘输电通道送出潜力,优化清洁能源发电策略和调整电网运行方式;根据整合调整后的发电调度方案进行实时发电调度。本发明方法从调度工作实际出发,按照规范的流程制度设计了成套的应用流程,针对性、实用性强;求取电网清洁能源送出断面功率极限时的搜索效率高、校核结果可靠,能满足实时调度的时效性要求;方法从不同角度分析电网,适用于不同电网特点、不同消纳需求的情况,既能单独应用,也能通过整合流程组合应用,具有灵活、高效的优点。
Description
技术领域
本发明具体涉及一种提升电网清洁能源消纳能力的实时调度方法。
背景技术
随着国家经济技术的发展和人们生活水平的提高,电能已经成为了人们日常生产和生活中必不可少的二次能源,给人们的生产和生活带来了无尽的便利。然而,随着人们生活水平的提高,环境污染问题也越来越重。
清洁能源,又名绿色能源,是指不排放污染物、能够直接用于生产生活的能源,主要包括太阳能、风能、水能、地热、潮汐能和生物能等。在我国,已经大规模地开发和利用水能,而且风力和光伏发电也已经开始大规模应用,并面向电网供电。清洁能源以其易获取性、可再生性和发电过程的环保性等优点,受到了全世界的关注,被认为是未来的主要发展方向之一。
基于清洁能源的自然属性,清洁能源实时供应往往带有较大的随机性,比如光伏发电受到太阳光的强度影响,风力发电受风力变化限制等。然而,由于电网负荷具有相对稳定的周期性特点和不可中断性要求,电网实时发电调度的计划属性仍较强,对于较大体量的清洁能源上网发电仍难以适应。
目前,由于输电通道、电网结构、受端电网受电能力等限制,国内电网清洁能源的送出需求不能得到充分满足,由此导致的“三弃”问题(弃水、弃风、弃光)在多个省区矛盾突出。清洁能源消纳问题的本质在于电网与电源建设的结构性、阶段性失配,关键在于电力送出需求超出电网通道安全稳定限额;通过优化调度能在一定程度上缓解清洁能源消纳矛盾,但是目前尚无专门针对清洁能源消纳业务的电网实时调度实用方法。
发明内容
本发明的内容在于,提供一种在保证电网安全稳定运行的前提下有效提高电网对清洁能源发电消纳能力的实时调度方法。
本发明提供的这种提升电网清洁能源消纳能力的实时调度方法,包括如下步骤:
S1.发现清洁能源送出断面重载、清洁能源出力受限现象;
S2.挖掘输电通道送出潜力,并判断挖掘输电通道送出潜力后电网能否充分消纳清洁能源,避免“三弃”,即弃风、弃水和弃光;
S3.优化清洁能源发电策略,并判断优化清洁能源发电策略后电网能否充分消纳清洁能源,避免“三弃”,即弃风、弃水和弃光;
S4.调整电网运行方式,并判断调整电网运行方式后电网能否充分消纳清洁能源,避免“三弃”,即弃风、弃水和弃光;
S5.根据整合调整后的发电调度方案进行实时发电调度,实现清洁能源消纳最大化,保障电力系统的安全、经济、清洁运行。
步骤S2所述的挖掘输电通道送出潜力,具体为采用如下步骤进行挖掘:
A.进行清洁能源送出断面的功率极限在线分析;
B.确定清洁能源送出断面的实时控制限额,提取日内负荷预测数据并进行未来态潮流在线分析,评估该限额的适用时段;
C.联系电网稳定专业人员,通过专业分析校核并确认清洁能源送出断面实时控制限额及其边界条件;
D.设置清洁能源送出断面实时监视界面,并进行监视;
E.根据电源-断面灵敏度分析结论,制定清洁能源出力最大化的发电调度方案。
步骤A所述的清洁能源送出断面的功率极限在线分析,具体为采用如下步骤进行分析:
1)基于在线安全稳定分析系统,提取电网的实时潮流断面并获取电网运行数据和参数,形成电网计算数据;
2)基于电网计算数据进行初始潮流计算和安全校核,识别电网的初始安全风险,结合电源-断面灵敏度分析,确定关键的清洁能源送出断面;
3)基于二分搜索法,通过逐步调整清洁能源出力、电网运行方式,同时对电网进行六类安全指标分析校核,确定在保证电网安全的前提下,清洁能源送出断面的功率极限;
4)以清洁能源送出断面的功率极限作为该断面的实时控制限额。
步骤3)所述的采用二分搜索法求取电网的清洁能源实时消纳能力或输电断面实时功率极限,具体为采用如下步骤进行计算:
Ⅰ保持省(区)间联络线功率不变,确定清洁电源的初始运行方式和初始搜索区间[ΔPsk,ΔPmk];
Ⅱ在初始搜索时,大幅增加清洁能源的出力,使得电网不满足静态稳定或者暂态稳定安全要求;此时初始搜索区间ΔPsk=0,ΔPmk=P0,且搜索步长Pk=0.5P0,k=1;
Ⅲ根据搜索步长ΔPk调整清洁能源出力和电网运行方式,并进行潮流计算;
Ⅳ开展静态安全扫描分析,并判断当前电网运行是否满足N-1校核:
若满足N-1校核,则跳转至步骤Ⅴ;
若不满足N-1校核,则减少搜索步长,搜索区间为[ΔPsk+1,ΔPmk+1],ΔPsk+1=ΔPsk,ΔPmk+1=ΔPk,Pk+1=0.5(ΔPsk+1+ΔPmk+1),并跳转至步骤Ⅲ;
Ⅴ进行暂态稳定分析,判断当前电网运行是否满足暂态稳定分析:
若满足暂态稳定要求,则跳转至Ⅵ;
若不满足暂态稳定要求,则减少搜索步长,搜索区间为[ΔPsk+1,ΔPmk+1],ΔPsk+1=ΔPsk,ΔPmk+1=ΔPk,Pk+1=0.5(ΔPsk+1+ΔPmk+1),并跳转至步骤Ⅲ;
Ⅵ进行全网电压稳定、小干扰稳定、短路电流、断面安全裕度扫描:
若均满足稳定要求,则跳转至步骤Ⅶ;
若任一安全指标不满足稳定要求,则减少搜索步长,搜索区间为[ΔPsk+1,ΔPmk+1],ΔPsk+1=ΔPsk,ΔPmk+1=ΔPk,Pk+1=0.5(ΔPsk+1+ΔPmk+1),并跳转至步骤Ⅲ;
Ⅶ判断结束条件|(ΔPmk+1-ΔPsk+1)/ΔPsk+1|≤5%是否成立:
若结束条件成立,则搜索过程结束;
若结束条件不成立,则增加搜索步长继续搜索,搜索区间为[ΔPsk+1,ΔPmk+1],ΔPsk+1=ΔPk,ΔPmk+1=ΔPmk,Pk+1=0.5(ΔPsk+1+ΔPmk+1),并跳转至步骤Ⅲ。
步骤S3所述的优化清洁能源发电策略,具体为采用如下步骤进行优化:
a.针对清洁能源送出受限问题,进行电源-断面灵敏度分析;
b.根据步骤a的灵敏度分析结果,以尽量减少清洁能源“三弃”为原则,拟定清洁能源发电调整策略;
c.基于在线安全稳定分析系统,按步骤b拟定的调整策略进行模拟发电调整及六类安全指标分析校核;
d.联系水电管理、发电计划专业人员,通过专业分析校核步骤b拟定的调整策略的合理性;
e.根据步骤c的校核结果及步骤d的专业意见,优化发电调整策略,确定最终的发电调整方案。
步骤b所述的拟定清洁能源发电调整策略,具体为采用如下规则进行调整:
R1.将电源按照实时弃水、弃风或弃光的风险进行排序,并按照风险由高到低的顺序依次增加电源的发电,直至满发;
R2.若电源的实时弃水、弃风或弃光的风险相等,按照电源对重载送出断面的灵敏度由低到高进行排序,并按照灵敏度由低到高的顺序依次增加电源的发电,直至满发;
R3.若电源的实时弃水、弃风或弃光的风险相等,且电源对重载送出断面的灵敏度相等,则将发电缺额平均分配给各个电源;
R4.若电源无实时弃水、弃风或弃光风险时,将电源按对重载送出断面的灵敏度高低进行排序,并按照灵敏度由高到低的顺序减少电源发电直至停发。
步骤S4所述的调整电网运行方式,具体为采用如下步骤进行调整:
(1)针对清洁能源送出受限问题,进行电源-断面、负荷-断面灵敏度分析;
(2)根据步骤(1)的灵敏度分析结果,以提高清洁能源送出断面稳定裕度、减轻断面潮流为目标拟定电网运行方式调整方案;
(3)基于在线安全稳定分析系统,按步骤(2)拟定的调整方案模拟调整电网运行方式及增加清洁能源出力,进行六类安全指标分析校核;
(4)联系电网稳定、发电计划专业人员,通过专业分析校核步骤(2)拟定的调整方案的安全性、合理性;
(5)根据步骤(3)的校核结果及步骤(4)的专业意见,优化并确定最终的电网运行方式和清洁能源出力调整方案。
步骤(2)所述的拟定电网运行方式调整方案,具体为采用如下规则进行调整:
r1.根据电源-断面灵敏度分析结果,对加重清洁能源送出断面的火电及水电(无弃水风险的)减少发电或停机,对减轻清洁能源送出断面的电源增加发电或开机;
r2.根据负荷-断面灵敏度分析结果,将加重清洁能源送出断面的站点负荷倒往能减轻清洁能源送出断面的站点;
r3.以提高清洁能源送出断面稳定裕度、减轻断面潮流为目标,采取提高断面受端电网电压水平、投入与断面潮流方向一致的备用线路或变压器、退出导致潮流经断面汇集送出的运行线路或断路器、投入切机安全稳定控制装置等措施。
本发明提出的这种提升电网清洁能源消纳能力的实时调度方法,具有如下优点:从调度工作实际出发,充分利用现有的软件工具和平台,提取其中的特有功能进行优势组合,按照规范的流程制度设计了成套的应用流程,针对性、实用性强,填补了电网清洁能源消纳调度专项业务的空白;基于在线安全稳定分析系统的二分搜索法在求取电网清洁能源送出断面功率极限时,搜索效率高、校核结果可靠,能满足实时调度的时效性要求;方法从不同角度分析电网,适用于不同电网特点、不同消纳需求的情况,既能单独应用,也能通过整合流程组合应用,具有灵活、高效的优点。
附图说明
图1为本发明方法的方法流程图。
图2为本发明方法中的挖掘输电通道送出潜力的方法流程图。
图3为本发明方法中的挖掘输电通道送出潜力中的清洁能源送出断面的功率极限在线分析的方法流程图。
图4为本发明方法中的优化清洁能源发电策略的方法流程图。
图5为本发明方法中的调整电网运行方式的方法流程图。
图6为本发明方法的实施例中的电压失稳曲线示意图。
图7为本发明方法的实施例中的功角失稳曲线示意图。
具体实施方式
如图1所示为本发明方法的方法流程图:本发明提供的这种提升电网清洁能源消纳能力的实时调度方法,包括如下步骤:
S1.发现清洁能源送出断面重载、清洁能源出力受限现象;
S2.挖掘输电通道送出潜力,并判断挖掘输电通道送出潜力后电网能否充分消纳清洁能源,避免“三弃”,即弃风、弃水和弃光;具体为采用如下步骤进行挖掘(如图2所示):
A.进行清洁能源送出断面的功率极限在线分析(如图3所示);具体为采用如下步骤进行分析:
1)基于在线安全稳定分析系统,提取电网的实时潮流断面并获取电网运行数据和参数,形成电网计算数据;
2)基于电网计算数据进行初始潮流计算和安全校核,识别电网的初始安全风险,结合电源-断面灵敏度分析,确定关键的清洁能源送出断面;
3)基于二分搜索法,通过逐步调整清洁能源出力、电网运行方式,同时对电网进行六类安全指标分析校核,确定在保证电网安全的前提下,清洁能源送出断面的功率极限;具体为采用如下步骤进行计算:
Ⅰ保持省(区)间联络线功率不变,确定清洁电源的初始运行方式和初始搜索区间[ΔPsk,ΔPmk];
Ⅱ在初始搜索时,大幅增加清洁能源的出力,使得电网不满足静态稳定或者暂态稳定安全要求;此时初始搜索区间ΔPsk=0,ΔPmk=P0,且搜索步长Pk=0.5P0,k=1;
Ⅲ根据搜索步长ΔPk调整清洁能源出力和电网运行方式,并进行潮流计算;
Ⅳ开展静态安全扫描分析,并判断当前电网运行是否满足N-1校核:
若满足N-1校核,则跳转至步骤Ⅴ;
若不满足N-1校核,则减少搜索步长,搜索区间为[ΔPsk+1,ΔPmk+1],ΔPsk+1=ΔPsk,ΔPmk+1=ΔPk,Pk+1=0.5(ΔPsk+1+ΔPmk+1),并跳转至步骤Ⅲ;
Ⅴ进行暂态稳定分析,判断当前电网运行是否满足暂态稳定分析:
若满足暂态稳定要求,则跳转至Ⅵ;
若不满足暂态稳定要求,则减少搜索步长,搜索区间为[ΔPsk+1,ΔPmk+1],ΔPsk+1=ΔPsk,ΔPmk+1=ΔPk,Pk+1=0.5(ΔPsk+1+ΔPmk+1),并跳转至步骤Ⅲ;
Ⅵ进行全网电压稳定、小干扰稳定、短路电流、断面安全裕度扫描:
若均满足稳定要求,则跳转至步骤Ⅶ;
若任一安全指标不满足稳定要求,则减少搜索步长,搜索区间为[ΔPsk+1,ΔPmk+1],ΔPsk+1=ΔPsk,ΔPmk+1=ΔPk,Pk+1=0.5(ΔPsk+1+ΔPmk+1),并跳转至步骤Ⅲ;
Ⅶ判断结束条件|(ΔPmk+1-ΔPsk+1)/ΔPsk+1|≤5%是否成立:
若结束条件成立,则搜索过程结束;
若结束条件不成立,则增加搜索步长继续搜索,搜索区间为[ΔPsk+1,ΔPmk+1],ΔPsk+1=ΔPk,ΔPmk+1=ΔPmk,Pk+1=0.5(ΔPsk+1+ΔPmk+1),并跳转至步骤Ⅲ;
4)以清洁能源送出断面的功率极限作为该断面的实时控制限额;
B.确定清洁能源送出断面的实时控制限额,提取日内负荷预测数据并进行未来态潮流在线分析,评估该限额的适用时段;
C.联系电网稳定专业人员,通过专业分析校核并确认清洁能源送出断面实时控制限额及其边界条件;
D.设置清洁能源送出断面实时监视界面,并进行监视;
E.根据电源-断面灵敏度分析结论,制定清洁能源出力最大化的发电调度方案。
S3.优化清洁能源发电策略,并判断优化清洁能源发电策略后电网能否充分消纳清洁能源,避免“三弃”,即弃风、弃水和弃光;具体为采用如下步骤进行优化(如图4所示):
a.针对清洁能源送出受限问题,进行电源-断面灵敏度分析;
b.根据步骤b的灵敏度分析结果,以尽量减少清洁能源“三弃”为原则,拟定清洁能源发电调整策略;具体为采用如下规则进行调整:
R1.将电源按照实时弃水、弃风或弃光的风险进行排序,并按照风险由高到低的顺序依次增加电源的发电,直至满发;
R2.若电源的实时弃水、弃风或弃光的风险相等,按照电源对重载送出断面的灵敏度由低到高进行排序,并按照灵敏度由低到高的顺序依次增加电源的发电,直至满发;
R3.若电源的实时弃水、弃风或弃光的风险相等,且电源对重载送出断面的灵敏度相等,则将发电缺额平均分配给各个电源;
R4.若电源无实时弃水、弃风或弃光风险时,将电源按对重载送出断面的灵敏度高低进行排序,并按照灵敏度由高到低的顺序减少电源发电直至停发;
上述规则中,弃水、弃风、弃光风险与电网能实时全额消纳电源出力的概率相关,其中弃水风险还与电站上游来水情况、实时水位相关(不包括来水超发电能力导致的弃水情况);
c.基于在线安全稳定分析系统,按步骤B拟定的调整策略进行模拟发电调整及六类安全指标分析校核;
d.联系水电管理、发电计划专业人员,通过专业分析校核步骤B拟定的调整策略的合理性;
e.根据步骤c的校核结果及步骤d的专业意见,优化发电调整策略,确定最终的发电调整方案;
S4.调整电网运行方式(如图5所示),并判断调整电网运行方式后电网能否充分消纳清洁能源,避免“三弃”,即弃风、弃水和弃光;具体为采用如下步骤进行调整:
(1)针对清洁能源送出受限问题,进行电源-断面、负荷-断面灵敏度分析;
(2)根据步骤(1)的灵敏度分析结果,以提高清洁能源送出断面稳定裕度、减轻断面潮流为目标拟定电网运行方式调整方案;具体为采用如下规则进行调整:
r1.根据电源-断面灵敏度分析结果,对加重清洁能源送出断面的火电及水电(无弃水风险的)减少发电或停机,对减轻清洁能源送出断面的电源增加发电或开机;
r2.根据负荷-断面灵敏度分析结果,将加重清洁能源送出断面的站点负荷倒往能减轻清洁能源送出断面的站点;
r3.以提高清洁能源送出断面稳定裕度、减轻断面潮流为目标,采取提高断面受端电网电压水平、投入与断面潮流方向一致的备用线路或变压器、退出导致潮流经断面汇集送出的运行线路或断路器、投入切机安全稳定控制装置等措施;
(3)基于在线安全稳定分析系统,按步骤(2)拟定的调整方案模拟调整电网运行方式及增加清洁能源出力,进行六类安全指标分析校核;
(4)联系电网稳定、发电计划专业人员,通过专业分析校核步骤(2)拟定的调整方案的安全性、合理性;
(5)根据步骤(3)的校核结果及步骤(4)的专业意见,优化并确定最终的电网运行方式和清洁能源出力调整方案;
S5.根据整合调整后的发电调度方案进行实时发电调度,实现清洁能源消纳最大化,保障电力系统的安全、经济、清洁运行。
以下结合一个具体实施例,对本发明方法进行进一步说明:
以南方某省为例,该省西南部是清洁能源富集区域,有梯级建设的S51厂等大中型水电、F11厂等风电及大量的小水电,除本地区消纳外,主要依靠500kV输电断面A、主变上网断面B和220kV输电断面C送出,每年汛期该地区都存在不同程度的送出受阻问题。选取2017年汛期某日08:00电网实际潮流作为基础方式,相关电厂发电情况见下表1;按照相关稳定规定,上述断面控制限额及实际潮流见下表2。对比各厂发电能力与通道外送限制,受阻水、风电电力约839MW,其中弃水、弃风电力约217MW。
表1相关电厂发电情况(单位:MW)
电厂 | 发电能力 | 实际出力 | 受阻致弃水/风电力 |
S51 | 1000 | 800 | 0 |
S52 | 418 | 418 | 0 |
S53 | 400 | 200 | 0 |
S21 | 150 | 100 | 0 |
S22 | 270 | 180 | 0 |
S23 | 150 | 89 | 61 |
S24 | 240 | 158 | 0 |
F11 | 33 | 0 | 33 |
F12 | 68 | 53 | 15 |
F13 | 118 | 83 | 35 |
F14 | 11 | 0 | 11 |
F15 | 39 | 31 | 8 |
F16 | 50 | 50 | 0 |
F17 | 50 | 50 | 0 |
小水电 | 760 | 706 | 54 |
表2相关断面控制限额及实际潮流(单位:MW)
断面名称 | 控制限额 | 实际潮流 |
A断面 | 1500 | 1461 |
B断面 | 400 | 165 |
C断面 | 350 | 332 |
(1)挖掘输电通道送出潜力
参照上述断面功率极限在线分析流程,基于基础方式上调送端清洁能源发电出力,当A断面外送功率为2250MW时,电网通过在线分析系统六类安全校核;进一步上调出力,当A断面外送功率达到2350MW时,电网出现线路N-1故障暂态电压、功角失稳情况,如图6、图7所示。
经过进一步安全校核,发现在上述基础方式下,A断面外送功率上限可达2250MW,此时B断面功率上限为260MW,C断面功率上限维持350MW。相比稳定规定要求,A断面输送能力可提升750MW,同时B断面输送能力下降140MW,根据灵敏度分析,粗略估计能增发送端水电出力约400MW。
(2)优化清洁能源发电策略
由于220kV C断面重载,S23厂及风电、小水电送出受阻,存在弃水、弃风问题。考虑S51~S53、S21、S22厂尚有部分调节库容,可暂时调减这些水电出力,以促进风电、弃水水电发电。根据各厂对C断面的灵敏度,结合各水电水位及来水情况,发电策略调整如下表3。
表3相关电厂发电策略调整方案(MW)
电厂 | C断面灵敏度 | 实际出力 | 调整后出力 | 调整量 |
S51 | 0.044 | 800 | 240 | -560 |
S52 | 0.044 | 418 | 150 | -268 |
S53 | 0.047 | 200 | 50 | -150 |
S21 | 0.277 | 100 | 20 | -80 |
S22 | 0.166 | 180 | 60 | -120 |
S23 | 0.214 | 89 | 149 | +60 |
F11 | 0.393 | 0 | 33 | +33 |
F12 | 0.459 | 53 | 68 | +15 |
F13 | 0.484 | 83 | 118 | +35 |
F14 | 0.393 | 0 | 11 | +11 |
F15 | 0.459 | 31 | 39 | +8 |
在线安全校核表明上述调整策略合理可行,调整后隆平断面潮流将达341MW,预期能释放60MW弃水水电及102MW弃风风电。
(3)调整电网运行方式
因夜间低负荷时段西南部送端电网稳定裕度下降,输电断面挖掘潜力不大,考虑通过调整受端电网运行方式提高西南部电源送出能力。综合电源送出需求、断面灵敏度关系及火电开机方式、日调峰要求后,拟停运石A5厂、A2厂各一台火电机组,换开宝A5厂1台火电机组。经此调整,相关断面潮流变化见下表4。
表4方式调整前后相关断面潮流变化(MW)
断面 | 调整前潮流 | 调整后潮流 |
A断面 | 1415 | 1381 |
B断面 | 38 | 11 |
C断面 | 328 | 322 |
在线安全校核表明,上述开机方式调整方案不存在安全稳定问题。可见在不改变电网调峰能力的情况下,通过合理调整火电开机方式,A断面潮流减轻34MW,C断面潮流减轻6MW,能提高湘西南水电约80MW外送能力。
(4)三类措施整合应用
参照整合应用流程,综合采用上述三类措施。根据实时调度目标,相应的措施、调整方案及预期消纳效果见下表5。
表5三类措施整合应用调整方案
Claims (6)
1.一种提升电网清洁能源消纳能力的实时调度方法,包括如下步骤:
S1.发现清洁能源送出断面重载、清洁能源出力受限现象;
S2.挖掘输电通道送出潜力,并判断挖掘输电通道送出潜力后电网能否充分消纳清洁能源,从而避免弃风、弃水和弃光;具体为采用如下步骤进行挖掘:
A.进行清洁能源送出断面的功率极限在线分析;具体为采用如下步骤进行分析:
1)提取电网的实时潮流断面并获取电网运行数据和参数,形成电网计算数据;
2)识别电网的初始安全风险,结合电源-断面灵敏度分析,确定关键的清洁能源送出断面;
3)基于二分搜索法,通过逐步调整清洁能源出力、电网运行方式,同时对电网进行安全指标分析校核,确定在保证电网安全的前提下,清洁能源送出断面的功率极限;
4)以清洁能源送出断面的功率极限作为该断面的实时控制限额;
B.确定清洁能源送出断面的实时控制限额,提取日内负荷预测数据并进行未来态潮流在线分析,评估该限额的适用时段;
C.校核并确认清洁能源送出断面实时控制限额及其边界条件;
D.设置清洁能源送出断面实时监视界面,并进行监视;
E.根据电源-断面灵敏度分析结论,制定清洁能源出力最大化的发电调度方案;
S3.优化清洁能源发电策略,并判断优化清洁能源发电策略后电网能否充分消纳清洁能源,从而避免弃风、弃水和弃光;
S4.调整电网运行方式,并判断调整电网运行方式后电网能否充分消纳清洁能源,从而避免弃风、弃水和弃光;
S5.根据整合调整后的发电调度方案进行实时发电调度,实现清洁能源消纳最大化,保障电力系统的安全、经济、清洁运行。
2.根据权利要求1所述的提升电网清洁能源消纳能力的实时调度方法,其特征在于步骤3)所述的采用二分搜索法求取电网的清洁能源实时消纳能力或输电断面实时功率极限,具体为采用如下步骤进行计算:
Ⅰ保持省间或区间的联络线功率不变,确定清洁电源的初始运行方式和初始搜索区间[ΔPsk,ΔPmk];
Ⅱ在搜索开始时,大幅增加清洁能源的出力,使得电网不满足静态稳定或者暂态稳定安全要求;此时初始搜索区间ΔPsk=0,ΔPmk=P0,且搜索步长Pk=0.5P0,k=1;
Ⅲ根据搜索步长ΔPk调整清洁能源出力和电网运行方式,并进行潮流计算;
Ⅳ开展静态安全扫描分析,并判断当前电网运行是否满足N-1校核:
若满足N-1校核,则跳转至步骤Ⅴ;
若不满足N-1校核,则减少搜索步长,搜索区间为[ΔPsk+1,ΔPmk+1],ΔPsk+1=ΔPsk,ΔPmk+1=ΔPk,Pk+1=0.5(ΔPsk+1+ΔPmk+1),并跳转至步骤Ⅲ;
Ⅴ进行暂态稳定分析,判断当前电网运行是否满足暂态稳定分析:
若满足暂态稳定要求,则跳转至Ⅵ;
若不满足暂态稳定要求,则减少搜索步长,搜索区间为[ΔPsk+1,ΔPmk+1],ΔPsk+1=ΔPsk,ΔPmk+1=ΔPk,Pk+1=0.5(ΔPsk+1+ΔPmk+1),并跳转至步骤Ⅲ;
Ⅵ进行全网电压稳定、小干扰稳定、短路电流、断面安全裕度扫描:
若均满足稳定要求,则跳转至步骤Ⅶ;
若任一安全指标不满足稳定要求,则减少搜索步长,搜索区间为[ΔPsk+1,ΔPmk+1],ΔPsk+1=ΔPsk,ΔPmk+1=ΔPk,Pk+1=0.5(ΔPsk+1+ΔPmk+1),并跳转至步骤Ⅲ;
Ⅶ判断结束条件|(ΔPmk+1-ΔPsk+1)/ΔPsk+1|≤5%是否成立:
若结束条件成立,则搜索过程结束;
若结束条件不成立,则增加搜索步长继续搜索,搜索区间为[ΔPsk+1,ΔPmk+1],ΔPsk+1=ΔPk,ΔPmk+1=ΔPmk,Pk+1=0.5(ΔPsk+1+ΔPmk+1),并跳转至步骤Ⅲ。
3.根据权利要求1或2所述的提升电网清洁能源消纳能力的实时调度方法,其特征在于步骤S3所述的优化清洁能源发电策略,具体为采用如下步骤进行优化:
a.针对清洁能源送出受限问题,进行电源-断面灵敏度分析;
b.根据步骤a的灵敏度分析结果,以清洁能源的弃风、弃水和弃光最小化为原则,拟定清洁能源发电调整策略;
c.按步骤b拟定的调整策略进行模拟发电调整及安全指标分析校核;
d.校核步骤b拟定的调整策略的合理性;
e.根据步骤c的校核结果及步骤d的专业意见,优化发电调整策略,确定最终的发电调整方案。
4.根据权利要求3所述的提升电网清洁能源消纳能力的实时调度方法,其特征在于步骤b所述的拟定清洁能源发电调整策略,具体为采用如下规则进行调整:
R1.将电源按照实时弃水、弃风或弃光的风险进行排序,并按照风险由高到低的顺序依次增加电源的发电,直至满发;
R2.若电源的实时弃水、弃风或弃光的风险相等,按照电源对重载送出断面的灵敏度由低到高进行排序,并按照灵敏度由低到高的顺序依次增加电源的发电,直至满发;
R3.若电源的实时弃水、弃风或弃光的风险相等,且电源对重载送出断面的灵敏度相等,则将发电缺额平均分配给各个电源;
R4.若电源无实时弃水、弃风或弃光风险时,将电源按对重载送出断面的灵敏度高低进行排序,并按照灵敏度由高到低的顺序减少电源发电直至停发。
5.根据权利要求1或2所述的提升电网清洁能源消纳能力的实时调度方法,其特征在步骤S4所述的调整电网运行方式,具体为采用如下步骤进行调整:
(1)针对清洁能源送出受限问题,进行电源-断面、负荷-断面灵敏度分析;
(2)根据步骤(1)的灵敏度分析结果,以提高清洁能源送出断面稳定裕度、减轻断面潮流为目标拟定电网运行方式调整方案;
(3)按步骤(2)拟定的调整方案模拟调整电网运行方式及增加清洁能源出力,进行安全指标分析校核;
(4)校核步骤(2)拟定的调整方案的安全性、合理性;
(5)根据步骤(3)的校核结果及步骤(4)的专业意见,优化并确定最终的电网运行方式和清洁能源出力调整方案。
6.根据权利要求5所述的提升电网清洁能源消纳能力的实时调度方法,其特征在于步骤(2)所述的拟定电网运行方式调整方案,具体为采用如下规则进行调整:
R1.根据电源-断面灵敏度分析结果,对加重清洁能源送出断面的火电及无弃水风险的水电减少发电或停机,对减轻清洁能源送出断面的电源增加发电或开机;
R2.根据负荷-断面灵敏度分析结果,将加重清洁能源送出断面的站点负荷倒往能减轻清洁能源送出断面的站点;
R3.以提高清洁能源送出断面稳定裕度、减轻断面潮流为目标,采取提高断面受端电网电压水平、投入与断面潮流方向一致的备用线路或变压器、退出导致潮流经断面汇集送出的运行线路或断路器、投入切机安全稳定控制装置措施。
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