CN108448646A - 一种考虑直流外送功率调节特性的源网协调调峰方法 - Google Patents

一种考虑直流外送功率调节特性的源网协调调峰方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种考虑直流外送功率调节特性的源网协调调峰方法，属于电网新能源调峰技术领域，包括：根据系统日前风电出力和负荷预测值确定系统等效负荷变化曲线；建立不同调峰模式下的调峰模型；在不同的调峰模式下，制定常规能源出力和直流外送功率的调整计划；对系统当日运行计划进行修正，得到系统调峰运行安排。本发明提供的一种考虑直流外送功率调节特性的源网协调调峰方法能够充分调动系统的调峰潜力，对系统外送功率及常规能源出力进行安排，为风电消纳受阻问题的解决提供了思路。

Description

一种考虑直流外送功率调节特性的源网协调调峰方法
技术领域
本发明属于电网新能源调峰技术领域，尤其涉及一种直流外送功率和常规电源协调参与调峰的方法。
背景技术
随着风电并网规模增大，风电的随机性和波动性使得电网调峰问题逐渐复杂，调峰难度增大。与此同时，在我国部分大规模风电基地建有直流外送通道，且具有一定的调节特性；风电接入地区的常规电源在系统调峰过程中也发挥巨大作用。充分挖掘有风电接入系统的调峰潜力，利用直流外送功率配合常规电源进行协调调峰，对含大规模风电系统调峰问题的解决具有重大意义。
目前风电接入电网的调峰研究多着眼于常规电源和可调节负荷调峰潜力的挖掘，这些研究中对于直流外送功率多按恒功率外送计，忽略了直流外送功率的可调节特性，对于常规电源与外送功率协调调峰运行的研究还不够充分和深入，使得直流外送功率的调峰能力不能被充分利用。
因此，需要一种考虑直流外送功率调节特性的源网协调调峰方法来解决大规模风电接入产生的电网调峰问题。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种考虑直流外送功率调节特性的源网协调调峰方法，提高系统对大规模风电的调峰能力，为风电消纳受阻问题的解决提供了指导。
一种考虑直流外送功率调节特性的源网协调调峰方法，所述调峰方法方法包括以下步骤：
S1：根据系统日前风电出力和负荷预测值计算并形成系统等效负荷变化曲线；
S2：在步骤S1的基础上，建立不同调峰模式下的调峰模型；
S3：在步骤S2的不同调峰模式下，求解调峰模型，制定常规能源出力和直流外送功率的调整计划。
S4：在步骤S3的基础上，对系统当日运行计划进行修正，得到系统调峰运行安排。
优选地,所述S1包括以下步骤：
S101：读取日前风电出力和负荷预测数据、常规电源开机情况；
S102：将S101中风电出力作为负的负荷，与当日负荷曲线叠加形成等效负荷曲线。
优选地,所述S2包括以下步骤：
S201：根据S102中的等效负荷曲线，称等效负荷大于零时段为“峰荷”时段，小于零为“谷荷”时段；
S202：对于S201中的“谷荷”时段，建立以风电消纳量最大为目标的调峰模型；
S203：对于S201中的“峰荷”时段，建立以负荷需求满足量最大为目标的调峰模型。
优选地,所述S3包括以下步骤：
S301：在步骤S202基础上，确定“谷荷”时段风电弃风功率；
S302：根据直流外送功率的调节约束得到“谷荷”时段直流外送功率的上调量和常规电源的下调量，计算可消纳风电功率增量。
S303：在步骤S203基础上，确定“峰荷”时段的等效负荷功率；
S304：根据常规电源出力和直流外送功率的调节约束得到“峰荷”时段常规电源的上调量和直流外送功率的下调量，计算可满足负荷增量。
所述S4包括以下步骤：
S401：在步骤S302和S304基础上，得到日前风电出力修正计划和可消纳风电电量增量；
S402：得到日前负荷功率修正计划和可满足负荷电量增量；
S403：得到直流外送功率的修正运行计划以及常规电源调峰运行安排。
附图说明
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
图1为本发明考虑直流外送功率调节特性的源网协调调峰方法的流程图；
图2为本发明考虑直流外送功率调节特性的源网协调调峰方法的调峰方法示意图；
图3为本发明实施例所述的兼有直流外送通道的大规模风电基地甘肃河西电网示意图；
图4为本发明实施例所述的等效负荷曲线图；
图5为本发明实施例所述的日前修正运行计划；
图6为本发明实施例所述的采用考虑直流外送功率调节特性的调峰方法前后弃风功率变化图。
具体实施方式
为了清楚了解本发明的技术方案，将在下面的描述中提出其详细的结构。显然，本发明实施例的具体施行并不足限于本领域的技术人员所熟习的特殊细节。本发明的优选实施例详细描述如下，除详细描述的这些实施例外，还可以具有其他实施方式。
下面结合附图和实施例对本发明做进一步详细说明。
实施例1
图1为本发明考虑直流外送功率调节特性的源网协调调峰方法的流程图。图1中，本发明提供的考虑直流外送功率调节特性的源网协调调峰方法包括：
S1：根据系统日前风电出力和负荷预测值计算并形成系统等效负荷变化曲线；
S2：在步骤S1的基础上，建立不同调峰模式下的调峰模型；
S3：在步骤S2的不同调峰模式下，求解调峰模型，制定常规能源出力和直流外送功率的调整计划。
S4：在步骤S3的基础上，对系统当日运行计划进行修正，得到系统调峰运行安排。
所述S1包括以下步骤：
S101：读取日前风电出力和负荷预测数据、常规电源开机情况；
S102：将S101中风电出力作为负的负荷，与当日负荷曲线叠加形成等效负荷曲线：
PE＝PL-PW (1)
其中PL表示包括计划直流外送功率在内的系统有功负荷，PW表示风电的出力。
所述S2包括以下步骤：
S201：根据S102中的等效负荷曲线，确定不同调峰模式所属时间段：
S202：对于S201中的“谷荷”时段，建立以风电消纳量最大为目标的调峰模型：
式中，t0～t1时段为谷荷时段，ΔPDC(t)是直流外送功率的上调量，是常规电源下调量，ΔT为相邻时间间隔15min。
S203：对于S201中的“峰荷”时段，建立以负荷需求满足量最大为目标的调峰模型：
式中，日前以15分钟为一个时间段，共96个时间段，以0:00作为时间零点。t1～t2时段为峰荷时段。ΔPop为常规电源上调量， 为直流外送功率下调量。
所述S3包括以下步骤：
S301：在步骤S202基础上，确定“谷荷”时段风电弃风功率
PW.abon(t)＝PE(t),t∈(t0,t1) (5)
S302：直流外送功率的调节约束：
1)直流上下限约束
2)直流爬坡速率约束
3)直流运行阶梯化约束，即保证直流输送功率在一次调整后一段时间内保持输送功率不变
式中，sta(t)为0-1变量，表示在t时段的调整状态，0表示无调整，1表示进行了调整，Ton表示最小调整时间间隔。
4)直流调整次数约束
ni≤Nmax (9)
式中，ni表示一天中直流外送功率调整次数，Nmax表示为保证直流设备运行寿命一天最大调整次数。
得到“谷荷”时段直流外送功率的上调量ΔPDC(t)，计算可消纳风电功率增量。
S303：在步骤S203基础上，确定“峰荷”时段待满足的负荷功率；
S304：根据常规电源出力和直流外送功率的调节约束：
1)最小技术出力和最大出力约束
2)爬坡速率约束
式中，表示火电机组出力下限和上限，表示火电机组出力下限和上限，表示火电机组在某时间段内的出力；表示相邻两个时间段内火电机组的出力，表示火电机组上升出力限制，表示下降出力限制。直流外送功率的调节约束同S302中的约束条件。根据上述约束条件得到“峰荷”时段常规电源的上调量和直流外送功率的下调量计算可满足负荷增量
所述S4包括以下步骤：
S401：在步骤S302和S304基础上，得到日前风电出力修正计划和可消纳风电电量增量；
S402：得到日前负荷功率修正计划和可满足负荷电量增量；
S403：得到直流外送功率的修正运行计划以及常规电源调峰运行安排。
实施例2：
图2为本发明考虑直流外送功率调节特性的源网协调调峰方法的调峰方法示意图，图3为本发明实施例所述的兼有直流外送通道的大规模风电基地甘肃河西电网示意图，以4月5日数据为例分析，本发明提供的考虑直流外送功率调节特性的源网协调调峰方法包括：
S1：将S101中风电出力作为负的负荷，与当日负荷曲线叠加形成等效负荷曲线如图4所示，具体数据如表1所示：
表1 4月5日等效负荷计算数据
S2：根据等效负荷曲线确定当日“峰荷”、“谷荷”模式持续时段
表2 不同调峰模式持续时段表
出现时间 结束时间
“峰荷”模式 8:15 23:45
“谷荷”模式 0:00 8:00
“峰荷”时段，通过依次改变常规电源出力和直流外送功率等手段建立以负荷需求满足量最大为目标的调峰模型；“谷荷”时段，通过改变直流外送功率建立以风电消纳量最大为目标的调峰模型。
S3：直流外送功率日前输电计划及调节特性如表3所示：
表3 直流外送功率的调节特性
常规电源机组调峰运行特性如表4所示：
表4 常规电源机组调峰运行特性
最小技术出力/MW 最大技术出力/MW 调峰容量/MW 爬坡速率
火电 580 830 250 50MW/h
水电 244 386 142 -
S4：在直流外送功率和常规电源调峰运行的调节约束下，根据S2中建立的不同模式下的调峰模型求解各调峰手段的调整量，得到的修正运行计划如图5所示。若仅采用常规电源调峰，相比考虑直流外送功率调节特性后的弃风功率变化如图6所示，弃风变化量如表5所示：
表5调峰前后弃风变化量
限于篇幅原因，不列出日前96个时段常规电源出力调整量，仅列出系统19:00到23:00电源出力和负荷安排，如表6所示：
表6部分时刻系统运行安排表
时刻 负荷/MWh 水电出力/MWh 火电出力/MWh 风电出力/MWh
19:00 1128.84 386.00 717.92 24.92
19:15 1123.31 386.00 700.05 37.26
19:30 1116.99 386.00 679.61 51.38
19:45 1111.06 386.00 660.45 64.61
20:00 1105.29 386.00 641.80 77.49
20:15 1100.74 386.00 627.08 87.66
20:30 1098.90 386.00 621.13 91.77
20:45 1096.47 386.00 613.27 97.20
21:00 1094.41 386.00 606.61 101.80
21:15 1092.70 386.00 601.10 105.60
21:30 1090.62 386.00 594.36 110.26
21:45 1092.46 386.00 600.32 106.14
22:00 1089.37 386.00 590.32 113.05
22:15 1086.14 385.89 580.00 120.25
22:30 1082.60 374.43 580.00 128.17
22:45 1070.79 336.25 580.00 154.54
23:00 1062.50 309.45 580.00 173.05
在对“峰荷”时段的常规电源出力进行调整过程中，常规电源可以满足“峰荷”时段的负荷需求，不需切除负荷，相比于仅采用常规电源调峰，负荷电量增量为3230.8MWh。
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，这些未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，均在申请待批的权利要求保护范围之内。

Claims (8)

1.一种考虑直流外送功率调节特性的源网协调调峰方法，其特征在于,所述调峰方法包括以下步骤：
S1：根据系统日前风电出力和负荷预测值计算并形成系统等效负荷变化曲线；
S2：在步骤S1的基础上，建立不同调峰模式下的调峰模型；
S3：在步骤S2的不同调峰模式下，求解调峰模型，制定常规能源出力和直流外送功率的调整计划；
S4：在步骤S3的基础上，对系统当日运行计划进行修正，得到系统调峰运行安排。
2.根据权利要求1所述的考虑直流外送功率调节特性的源网协调调峰方法，其特征在于,所述S1包括以下步骤：
S101：读取日前风电出力和负荷预测数据、常规电源开机情况；
S102：将S101中风电出力作为负的负荷，与当日负荷曲线叠加形成等效负荷曲线。
3.根据权利要求1所述的考虑直流外送功率调节特性的源网协调调峰方法，其特征在于,所述S2包括以下步骤：
S201：根据S102中的等效负荷曲线，确定“峰荷”时段和“谷荷”时段；
S202：对于S201中的“谷荷”时段，建立以风电消纳量最大为目标的调峰模型；
S203：对于S201中的“峰荷”时段，建立以负荷需求满足量最大为目标的调峰模型。
4.根据权利要求1所述的考虑直流外送功率调节特性的源网协调调峰方法，其特征在于,所述S3包括以下步骤：
S301：在步骤S202基础上，确定“谷荷”时段风电弃风功率；
S302：根据直流外送功率的调节约束得到“谷荷”时段直流外送功率的上调量，计算可消纳风电功率增量；
S303：在步骤S203基础上，确定“峰荷”时段的等效负荷功率；
S304：根据常规电源出力和直流外送功率的调节约束得到“峰荷”时段常规电源的上调量和直流外送功率的下调量，计算可满足负荷增量。
5.根据权利要求1所述的考虑直流外送功率调节特性的源网协调调峰方法，其特征在于,所述S4包括以下步骤：
S401：在步骤S302和S304基础上，计算确定日前风电出力修正计划和可消纳风电电量增量；
S402：计算日前负荷功率修正计划和可满足负荷电量增量；
S403：得到直流外送功率的修正运行计划以及常规电源调峰运行安排。
6.根据权利要求2所述的考虑直流外送功率调节特性的源网协调调峰方法，其特征在于,所述S1包括以下步骤：
S101：读取日前风电出力和负荷预测数据、常规电源开机情况；
S102：将S101中风电出力作为负的负荷，与当日负荷曲线叠加形成等效负荷曲线：
PE＝PL-PW (1)
其中PL表示包括计划直流外送功率在内的系统有功负荷，PW表示风电的出力。
7.根据权利要求3所述的考虑直流外送功率调节特性的源网协调调峰方法，其特征在于,所述S2包括以下步骤：
S201：根据S102中的等效负荷曲线，确定不同调峰模式所属时间段：
S202：对于S201中的“谷荷”时段，建立以风电消纳量最大为目标的调峰模型：
式中，t0～t1时段为谷荷时段，ΔPDC(t)是直流外送功率的上调量，是常规电源下调量，ΔT为相邻时间间隔15min；
S203：对于S201中的“峰荷”时段，建立以负荷需求满足量最大为目标的调峰模型：
式中，日前以15分钟为一个时间段，共96个时间段，以0:00作为时间零点；t1～t2时段为峰荷时段；ΔPop为常规电源上调量， 为直流外送功率下调量。
8.根据权利要求4所述的考虑直流外送功率调节特性的源网协调调峰方法，其特征在于,所述S3包括以下步骤：
S301：在步骤S202基础上，确定“谷荷”时段风电弃风功率
PW.abon(t)＝PE(t),t∈(t0,t1) (5)
S302：直流外送功率的调节约束：
1)直流上下限约束
2)直流爬坡速率约束
3)直流运行阶梯化约束，即保证直流输送功率在一次调整后一段时间内保持输送功率不变
式中，sta(t)为0-1变量，表示在t时段的调整状态，0表示无调整，1表示进行了调整，Ton表示最小调整时间间隔；
4)直流调整次数约束
ni≤Nmax (9)
式中，ni表示一天中直流外送功率调整次数，Nmax表示为保证直流设备运行寿命一天最大调整次数；
得到“谷荷”时段直流外送功率的上调量ΔPDC(t)，计算可消纳风电功率增量；
S303：在步骤S203基础上，确定“峰荷”时段待满足的负荷功率；
S304：根据常规电源出力和直流外送功率的调节约束：
1)最小技术出力和最大出力约束
2)爬坡速率约束
式中，表示火电机组出力下限和上限，表示火电机组出力下限和上限，表示火电机组在某时间段内的出力；表示相邻两个时间段内火电机组的出力，表示火电机组上升出力限制，表示下降出力限制；直流外送功率的调节约束同S302中的约束条件；根据上述约束条件得到“峰荷”时段常规电源的上调量和直流外送功率的下调量计算可满足负荷增量
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