CN108539787B - 一种考虑发电角色的风光互补系统容量配置规划方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种考虑发电角色的风光互补系统容量配置规划方法，主要步骤：(1)根据已有光伏电站、风电场年度(或多年度)内分钟级出力序列，采用同倍比法、拟合得到不同光、风装机容量配比的分钟级出力序列。(2)通过程序逐日计算、提取，生成不同光、风装机容量配比下年度(或多年度)日最大1min有功功率变化速率值和日最大10min有功功率变化速率值列表，按由大到小排序。(3)参照国网公司并网规定，筛选、统计不同光伏、风电装机容量配比下日最大1min有功功率变化速率值和日最大10min有功功率变化速率值的超标天数，生成超标天数对比图。(4)据图找出综合超标天数最少情况，确定光、风装机容量相对最优配比。

Description

一种考虑发电角色的风光互补系统容量配置规划方法
技术领域
本发明涉及新能源发电系统容量配置领域，更具体的说，是涉及光伏、风电装机容量优化配比的规划方法。
背景技术
随着能源结构深化调整和不断增加的能源和减排需求，以水电、风电、光电等为代表的清洁低碳能源在能源供给中发挥日趋重要且不可替代的作用，光伏、风力发电得到超前的发展，某些地区由于光照资源、风力资源均比较丰富，光伏、风电产业发展突飞猛进。但由于光伏发电、风电均具有随机性、波动性、间歇性等特点。光、风之间具有天然的互补性，光伏、风电装机容量配比对抑制风光发电有功功率波动会有一定的影响。
目前从抑制风光波动角度开展光伏、风电装机配比的研究也有出现，给出的方法均较为繁琐、晦涩，不易掌握和实施。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术的不足，提供一种更为简单、快捷的风、光互补系统容量配置规划方法。该方法可以通过快速批量计算、精准统计，形成统计报表，并生成对比展示图，一目了然的确定出抑制风、光波动最佳的风、光装机容量配比。
为了达到上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种考虑发电角色的风光互补系统容量配置规划方法，包括以下步骤：
(1)根据已有光伏电站的年度(或多年度)内分钟级出力过程序列，采用同倍比法得到不同光伏装机容量在年度(或多年度)内分钟级出力过程序列。
(2)根据已有风电场的同年度(或同多年度)内分钟级出力过程序列，采用同倍比法得到不同风电装机容量在年度或多年度内分钟级出力过程序列。
(3)光伏、风电按照不同装机配比进行同年度(或同多年度)内分钟级出力过程序列的拟合，得到相应风光互补年度(或多年度)内分钟级出力过程序列。
(4)对不同光伏、风电装机容量配比下的风光互补年度(或多年度)内分钟级出力过程序列，程序自动套用计算模板，分别逐日计算、提取当日最大的1min有功功率变化速率值和最大的10min有功功率变化速率值，并自动生成年度(或多年度)日最大的1min有功功率变化速率值和最大的10min有功功率变化速率值列表。
(5)按不同光伏、风电装机容量配比分别统列相应的风光互补年度(或多年度)日最大1min有功功率变化速率值和最大10min有功功率变化速率值，并按由大到小排序。
(6)基于日最大1min有功功率变化速率值满足标准要求则日内逐分钟有功功率变化速率值一定满足标准要求，日最大10min有功功率变化速率值满足标准要求则日内每10分钟有功功率变化速率值一定满足标准要求的理念，综合参照《QGDW1392—2015风电场接入电网技术规定》、《QGDW1617—2015光伏发电站接入电网技术规定》中对有功功率变化速率值要求的相关规定(即最大1min有功功率变化速率一般应不超过装机容量的10％，最大1min有功功率变化速率一般应不超过装机容量的33％)，对各种不同光伏、风电装机容量配比下的风光互补的年度日最大1min有功功率变化速率值和日最大10min有功功率变化速率值统列表进行筛选，统计出不同光伏、风电装机容量配比下的日最大1min有功功率变化速率值超标天数、日最大10min有功功率变化速率值超标天数。
(7)生成不同光伏、风电装机容量配比下年度(或多年度)日最大1min有功功率变化速率值超标天数、日最大10min有功功率变化速率值超标天数对比图。
(8)找出日最大1min有功功率变化速率值超标天数和日最大10min有功功率变化速率值超标天数综合最少情况，对应的光伏、风电装机容量配比相对最优，抑制风光有功功率波动的效果相对最强。
本发明的有益效果是：
与现有技术相比，本发明的技术方案所带来的有益效果是：以年度(或多年度)内日最大1min有功功率变化速率值超标天数和日最大10min有功功率变化速率值超标天数综合最少作为判据，找到平抑光风有功功率波动效果相对最强的光伏、风电装机容量配比，思路更为清晰，基于Excel和VBA实现，更为简单便捷。不需要再对全年度(或多年度)内的各种1min有功功率变化速率值出现概率、各种10min有功功率变化速率值出现概率做全面统计，避免了繁琐、庞杂的大数据分析。该方法适用于各地风、光、水等多能互补系统容量配置中推广应用。
附图说明
图1为本技术发明展示图，以某区域2016年1月1日至2017年4月6日光伏、风电分钟级实时运行数据为基础，根据计算、统计结果数据生成。
具体实施方式
本发明技术方案的具体实施方式如下：
(1)根据已有光伏电站的年度(或多年度)内分钟级出力过程序列，采用同倍比法得到不同光伏装机容量在年度(或多年度)内分钟级出力过程序列。
表1不同光伏装机容量在年度(或多年度)内分钟级出力过程序列
Figure BDA0001647803220000041
备注：表中1000MWp光伏装机的分钟级出力序列为850MWp光伏装机的分钟级出力序列按照1000/850的同倍比放大求得；4000MWp光伏装机的分钟级出力序列为850MWp光伏装机的分钟级出力序列按照4000/850的同倍比放大求得。
(2)根据已有风电场的同年度(或同多年度)内分钟级出力过程序列，采用同倍比法得到不同风电装机容量在年度或多年度内分钟级出力过程序列。
表2不同风电装机容量在年度(或多年度)内分钟级出力过程序列
Figure BDA0001647803220000051
备注：212.5MW、283.5MW、425MW、450MW、900MW、2000MW风电装机的分钟级出力序列为99MW风电的分钟级出力序列分别按照212.5/99、283.5/99、425/99、450/99、900/99、2000/99的同倍比放大求得。受篇幅限制，2000MW风电装机的分钟级出力序列未列表中。
(3)光伏、风电按照不同装机配比进行同年度(或同多年度)内分钟级出力过程序列的拟合，得到相应风光互补年度(或多年度)内分钟级出力过程序列。
表3光、风装机不同容量配比下的风光互补年度(或多年度)内分钟级出力过程序列
Figure BDA0001647803220000061
Figure BDA0001647803220000071
(4)对不同光伏、风电装机容量配比下的风光互补年度(或多年度)内分钟级出力过程序列，程序自动套用计算模板，分别逐日计算、提取当日最大的正、负方向1min有功功率变化速率值和当日最大的正、负方向10min有功功率变化速率值，并自动生成年度(或多年度)日最大正向1min有功功率变化速率值、日最大负向1min有功功率变化速率值、日最大正向10min有功功率变化速率值、日最大负向10min有功功率变化速率值列表。
以表3中850MWp光+212.5MW风瞬时出力序列为例，1min有功功率变化速率值为某分钟出力值减去上1分钟的出力值所得数的绝对值除以光风总装机容量1062.5，再乘上100％。10min有功功率变化速率值为某分钟出力值减去前推第10分钟的出力值所得数的绝对值除以光风总装机容量1062.5，再乘以100％。
Excel计算模板为求取某日1min有功功率变化速率值和10min有功功率变化速率值而设计，计算模版前三列预留为空，用于拷贝粘贴日风光运行出力数据；模板内有批量编辑好的1min有功功率变化速率值计算公式和10min有功功率变化速率值计算公式，涵盖年度(或多年度)分钟级出力序列的每一分钟。其中10min有功功率变化速率值计算时为避免出现漏算，可对年度(或多年度)分钟级出力序列先采用隔n行提取公式“＝INDIRECT("A"&(ROW()-1)*n+1)”按照10、20、30…，1、11、21、31…，2、12、22、32、…，3、13、23、33、…，4、14、24、34、…，5、15、25、35、…，6、16、26、36、…，7、17、27、37、…，8、18、28、38、…，9、19、29、39…依次提取成列，再行计算。在模板表格的第一行利用MAX()设置两个单元格分别提取日最大正向1min有功功率变化速率值、日最大正向10min有功功率变化速率值。
编制程序对年度(或多年度)内逐日分钟级出力数据文件依次执行将日分钟级出力数据拷贝到Excel计算模板Model.xlsx前三列(A:C列)，再将模板计算数据(D:X列)拷贝回该日分钟级出力数据文件并保存。程序代码如下：
Figure BDA0001647803220000081
Figure BDA0001647803220000091
编制程序批量依次提取上述年度(或多年度)内逐日分钟级出力数据excel文件的第一行，汇总到一个excel表中。程序代码如下：
Figure BDA0001647803220000092
Figure BDA0001647803220000101
对生成EXCEL表的前三列，只保留日期时间列，其余两列删除，得到该光风配比的年度(或多年度)逐日最大1min有功功率变化速率值、日最大10min有功功率变化速率值统列表。
(5)按不同光伏、风电装机容量配比分别统列相应的风光互补年度(或多年度)日最大1min有功功率变化速率值和最大10min有功功率变化速率值，并每列按大小顺序排序。
(6)基于日最大1min有功功率变化速率值满足标准要求则日内逐分钟有功功率变化速率值一定满足标准要求，日最大10min有功功率变化速率值满足标准要求则日内每10分钟有功功率变化速率值一定满足标准要求的理念，综合参照《QGDW1392—2015风电场接入电网技术规定》、《QGDW1617—2015光伏发电站接入电网技术规定》中对有功功率变化速率值要求的相关规定(即最大1min有功功率变化速率一般应不超过装机容量的10％，最大1min有功功率变化速率一般应不超过装机容量的33％)，对各种不同光伏、风电装机容量配比下的风光互补的年度日最大1min有功功率变化速率值和日最大10min有功功率变化速率值统列表进行筛选，统计出不同光伏、风电装机容量配比下的日最大1min有功功率变化速率值超标天数、日最大10min有功功率变化速率值超标天数。见下表：表4光、风装机不同容量配比下风光互补年度(或多年度)内日最大有功功率波
动率超标统计
Figure BDA0001647803220000111
(7)生成不同光伏、风电装机容量配比下年度(或多年度)日最大1min有功功率变化速率值超标天数、日最大10min有功功率变化速率值超标次数对比图。
超标天数对比结果见附图1，其中黑柱为日1min最大波动率超过10％的天数；白柱为日10min最大波动率超过33％的天数。
(8)找出日最大1min有功功率变化速率值超标天数和日最大10min有功功率变化速率值超标天数综合最少情况，对应的光伏、风电装机容量配比相对最优，抑制风光有功功率波动的效果相对最强。
如图1所示，对该地域，光伏、风电装机容量配比接近2:1时，在相同统计时段内的日最大1min有功功率变化速率值超标天数和日最大10min有功功率变化速率值超标天数综合最少，光风自然互补抑制有功功率波动的效果相对最佳。据此,推荐该地区光、风装机容量相对最优配比为2:1。

Claims (2)

1.一种考虑发电角色的风光互补系统容量配置规划方法，其特征是包括以下步骤：
(1)根据已有光伏电站的年度或多年度内分钟级出力过程序列，采用同倍比法得到不同光伏装机容量在年度或多年度内分钟级出力过程序列；
(2)根据已有风电场的同年度或同多年度内分钟级出力过程序列，采用同倍比法得到不同风电装机容量在年度或多年度内分钟级出力过程序列；
(3)光伏、风电按照不同装机配比进行同年度或同多年度内分钟级出力过程序列的拟合，得到相应风光互补年度或多年度内分钟级出力过程序列；
(4)对不同光伏、风电装机容量配比下的风光互补年度或多年度内分钟级出力过程序列，程序自动套用计算模板，分别逐日计算、提取当日最大的1min有功功率变化速率值和最大的10min有功功率变化速率值，并自动生成年度或多年度日最大的1min有功功率变化速率值和最大的10min有功功率变化速率值列表；
(5)按不同光伏、风电装机容量配比分别统列相应的风光互补年度或多年度日最大1min有功功率变化速率值和最大10min有功功率变化速率值，并按由大到小排序；
(6)对各种不同光伏、风电装机容量配比下的风光互补的年度或多年度日最大1min有功功率变化速率值和日最大10min有功功率变化速率值统列表进行筛选，统计出不同光伏、风电装机容量配比下的日最大1min有功功率变化速率值超标天数、日最大10min有功功率变化速率值超标天数；
(7)生成不同光伏、风电装机容量配比下年度或多年度日最大1min有功功率变化速率值超标天数、日最大10min有功功率变化速率值超标天数对比图；
(8)找出日最大1min有功功率变化速率值超标天数和日最大10min有功功率变化速率值超标天数综合最少情况，对应的光伏、风电装机容量配比相对最优，抑制风光有功功率波动的效果相对最强。
2.根据权利要求1所述的考虑发电角色的风光互补系统容量配置规划方法，其特征是(6)中有功功率变化速率值要求是：最大1min有功功率变化速率不超过装机容量的10％，最大10min有功功率变化速率不超过装机容量的33％。
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