CN110428119A - 一种基于消纳控制目标新能源项目分月投产规模分析方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于消纳控制目标新能源项目分月投产规模分析方法，涉及电力系统分析技术领域，具体包括如下步骤：给定一个省份或地区S第T年份；输入该省份或地区S第T年份年初下达的新能源新增建设规模W；根据消纳目标完成情况，重新调整新增建设规模W，形成调整后的第T年新增新能源装机规模W‑adj,W‑adj＝W‑△W，△W为预设的下调幅度值，根据不同省份或地区实际情况，△W可以为10万千瓦、50万千瓦或100万千瓦等。该基于消纳控制目标新能源项目分月投产规模分析方法，采用该种方法，能够科学合理将全年新增新能源装机目标分配到每个月份，为制定省级电网新能源项目分月投产规模提供有力支撑。

Description

一种基于消纳控制目标新能源项目分月投产规模分析方法
技术领域
本发明涉及电力系统分析技术领域，具体为一种基于消纳控制目标新能源项目分月投产规模分析方法。
背景技术
新能源项目投产规模与新能源消纳能力，本地电源结构、用电需求、网架结构、外送市场等多种因素密切相关，不同的投产规模方案将对新能源消纳产生直接的影响，制定不同的分月新能源项目投产规模，也将对全年弃风弃光电量和弃风弃光率带来不一样的消纳结果。因此，如何优化分月新能源项目投产规模是需要重点关注的问题，特别是在新能源消纳矛盾突出的新疆、甘肃、吉林、宁夏等重点地区，在安排这些地区的年度新增规模时，需要进一步把年度新增规模合理分解到各个月份，从而通过投产规模的优化缓解新能源消纳矛盾。
目前，学术界已有相关的研究成果提出根据新能源消纳能力，研究制定新能源逐年的新增规模，形成新能源项目合理的开发时序，但是在颗粒度更小的周期内，例如分季度、分月度，如何合理安排新能源项目的投产规模这些方面的研究较少，相关研究成果也不多。从研究难度来看，由于分月投产规模受等用电需求、常规电源投产规模、电力外送规模、新能源资源变化、新能源项目分月投产需求等多种因素的影响，相比逐年投产规模其研究的难度更大，要求的准确性也更高。从研究方法来看，分月项目投产规模方法可以有很多，例如采用平均分配方法、按照月度负荷变化分配方法、按照政府意愿分配方法等，不同方法的出发点和实现目标也不同，带来的消纳效果也差异很大。因此，必须提出一种科学的时序安排分析方法，不仅需要统筹考虑月度影响新能源投产规模的多种因素，还要考虑如何满足该地区全年新能源消纳目标。
为此，本发明提出了一种基于消纳控制目标的新能源项目分月投产规模分析方法，在全面分析分月新能源项目投产规模影响因素的基础上，针对一个地区电力系统调度运行的实际特点，提出基于新能源消纳能力的分析方法，通过建立该地区基于消纳控制目标的新能源可接纳规模分析模型，逐月准确计算新能源消纳空间，然后根据消纳空间计算结果，将政府制定的年度新增规模合理分季度到月度新能源新增项目规模，满足该地区全年新能源消纳目标。研究成果将建立月度新能源项目投产规模安排的模型和方法，为科学合理制定一个地区新能源项目分月投产规模提供有力支撑。
发明内容
本发明的目的就是为了弥补现有技术的不足，提供了一种基于消纳控制目标新能源项目分月投产规模分析方法，它具有一个地区年度新增规模如何科学合理分解到逐月的问题，旨在提出分月项目投产规模的分析方法的优点，解决了为定量化评估复杂多因素对月度新能源项目投产的影响、合理安排分月项目规模提供有价值的理论指导的问题。
本发明为解决上述技术问题，提供如下技术方案：一种基于消纳控制目标新能源项目分月投产规模分析方法，具体包括如下步骤：
步骤1：给定一个省份或地区S第T年份；
步骤2：输入该省份或地区S第T年份年初下达的新能源新增建设规模W；
步骤3：根据消纳目标完成情况，重新调整新增建设规模W，形成调整后的第T年新增新能源装机规模W-adj。
W-adj＝W-△W，△W为预设的下调幅度值，根据不同省份或地区实际情况，△W可以为10万千瓦、50万千瓦或100万千瓦等。
步骤4：收集该省份或地区S第T年第n月份新能源可接纳规模计算的边界条件。具体边界条件如下：
1)第n月用电负荷曲线；
2)第n月常规电源已并网容量、当月新投产规模。整理常规电源发电技术参数，包括最大最小技术出力、最小启停时间等；
3)第n月外送受电量曲线；
4)第1～n-1月累计新增的新能源装机容量C1+……+Cn-1。
5)第n月该省份或地区S内部主要输电断面能力。
步骤5：建立基于新能源消纳控制目标分析模型，计算第n月新能源可接纳的消纳规模C。
模型目标函数(新能源弃电量最小)：
(1)
其中，分为为时段t风电场i、光伏发电i的弃电功率；ΔT为时段长度；T为总的时段数；Nw、Nv分别为风电场和光伏发电个数。
模型主要约束条件：
①弃电量控制目标约束
其中，Cw,total、Cv,total分部为T周期内风电和光伏发电弃电量，Ww,total、 Wv,total分别T周期内风电和光伏发电发电量；R是T周期内新能源弃电量控制目标。
②火电机组技术约束
其中，Ps，i，min和Ps，i，max代表各类机组的最小发电出力和最大发电出力；Ti，on和Ti，off为火电机组i的最小连续开启和最小连续关停时间。为火电机组i在t时段的启停状况。
③电力平衡约束
各类型机组及互联线路送受电功率之和等于省内负荷加备用。
其中，Lt、Dt为时刻t省内负荷需求和负荷备用，分别 t时段各类型机组i(含火电、风电、光伏发电，自备电厂等)发电出力和互联线路i送受电功率。
④省内主要断面输电能力约束
其中，Cline,i,min和Cline,i,max为断面i的最小和最大输电功率。
步骤6：计算得到的第n月新能源消纳能力C与当月规定的最小新增新能源装机B进行比较，从而确定第n月新增新能源装机Pn。
If C≥B，则Pn＝C；
Else C＜B，则Pn＝B。
步骤7：将第n月新增新能源装机Pn输入时序生产模拟模型，计算第n月该省份或地区S的新能源发电量Gn、弃电量Dn。
步骤8：累计第1月至第n月计算得到的分月新增新能源装机容量，与步骤3确定的全年新增装机W-adj进行比较。
If P1+……+Pn＞W-adj停止分月计算和装机安排，直接进入步骤11。
If P1+……+Pn≤W-adj继续分月计算和装机安排。
步骤9：判断是否完成了一年12个月的计算和装机安排。
If n＝12进入到步骤11。
If n＜12返回到步骤4。
步骤10：计算该省份或地区S第T年全年弃电量指标R。
弃电量率R＝(D1+……Dn)/(G1+……Gn+D1+……Dn)
步骤11：将弃电量指标R与第T年弃电量控制目标R-con进行比较。
If R≤R-con结束全部流程。
If R＞R-con返回到步骤3。
与现有技术相比，该基于消纳控制目标新能源项目分月投产规模分析方法具备如下有益效果：
1、本发明通过提出了基于消纳控制目标的新能源项目分月投产规模分析方法，采用该种方法，能够科学合理将全年新增新能源装机目标分配到每个月份，并且满足全年新能源消纳目标，为制定省级电网新能源项目分月投产规模提供有力支撑。
附图说明
图1为本发明的一种基于消纳控制目标的新能源项目分月投产规模分析方法的流程图。
图2为本发明的省级电网2020年1月用电负荷曲线预测图。
图3为本发明的省级电网2020年1月外送功率曲线预测图。
图4为本发明的分月光伏发电可接纳规模计算结果展示图。
图5为本发明的分月光伏发电新增装机容量安排计算结果展示图。
图6为本发明的分月光伏发电新增装机容量安排计算结果展示图。
图7为本发明的分月弃光率及全年弃光率和全年控制目标计算结果展示图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1，本发明提供一种技术方案：一种基于消纳控制目标新能源项目分月投产规模分析方法，具体包括如下步骤：
步骤1：给定一个省份或地区S第T年份；
步骤2：输入该省份或地区S第T年份年初下达的新能源新增建设规模W；
步骤3：根据消纳目标完成情况，重新调整新增建设规模W，形成调整后的第T年新增新能源装机规模W-adj。
W-adj＝W-△W，△W为预设的下调幅度值，根据不同省份或地区实际情况，△W可以为10万千瓦、50万千瓦或100万千瓦等。
步骤4：收集该省份或地区S第T年第n月份新能源可接纳规模计算的边界条件。具体边界条件如下：
1)第n月用电负荷曲线；
2)第n月常规电源已并网容量、当月新投产规模。整理常规电源发电技术参数，包括最大最小技术出力、最小启停时间等；
3)第n月外送受电量曲线；
4)第1～n-1月累计新增的新能源装机容量C1+……+Cn-1。
5)第n月该省份或地区S内部主要输电断面能力。
步骤5：建立基于新能源消纳控制目标分析模型，计算第n月新能源可接纳的消纳规模C。
模型目标函数(新能源弃电量最小)：
其中，分为为时段t风电场i、光伏发电i的弃电功率；ΔT为时段长度；T为总的时段数；Nw、Nv分别为风电场和光伏发电个数。
模型主要约束条件：
①弃电量控制目标约束
其中，Cw,total、Cv,total分部为T周期内风电和光伏发电弃电量，Ww,total、 Wv,total分别T周期内风电和光伏发电发电量；R是T周期内新能源弃电量控制目标。
②火电机组技术约束
其中，Ps，i，min和Ps，i，max代表各类机组的最小发电出力和最大发电出力；Ti，on和Ti，off为火电机组i的最小连续开启和最小连续关停时间。为火电机组i在t时段的启停状况。
③电力平衡约束
各类型机组及互联线路送受电功率之和等于省内负荷加备用。
其中，Lt、Dt为时刻t省内负荷需求和负荷备用，分别 t时段各类型机组i(含火电、风电、光伏发电，自备电厂等)发电出力和互联线路i送受电功率。
④省内主要断面输电能力约束
其中，Cline,i,min和Cline,i,max为断面i的最小和最大输电功率。
步骤6：计算得到的第n月新能源消纳能力C与当月规定的最小新增新能源装机B进行比较，从而确定第n月新增新能源装机Pn。
If C≥B，则Pn＝C；
Else C＜B，则Pn＝B。
步骤7：将第n月新增新能源装机Pn输入时序生产模拟模型，计算第n月该省份或地区S的新能源发电量Gn、弃电量Dn。
步骤8：累计第1月至第n月计算得到的分月新增新能源装机容量，与步骤3确定的全年新增装机W-adj进行比较。
If P1+……+Pn＞W-adj停止分月计算和装机安排，直接进入步骤11。
If P1+……+Pn≤W-adj继续分月计算和装机安排。
步骤9：判断是否完成了一年12个月的计算和装机安排。
If n＝12进入到步骤11。
If n＜12返回到步骤4。
步骤10：计算该省份或地区S第T年全年弃电量指标R。
弃电量率R＝(D1+……Dn)/(G1+……Gn+D1+……Dn)
步骤11：将弃电量指标R与第T年弃电量控制目标R-con进行比较。
If R≤R-con结束全部流程。
If R＞R-con返回到步骤3。
工作原理：步骤1：采用国内某个省级电网为案例，分析2020 年该省级电网分月光伏发电项目投产规模安排。
步骤2：根据该省级电网地方政府初步计划，2020年该省级电网年初下达的光伏发电新增建设规模400万千万。
步骤3：根据该省级电网实际消纳目标的完成情况，进一步调整新增建设规模，以10万千瓦为最小的下调幅度单位。第一次迭代计算时，按照年初该省级电网地方政府确定新增光伏发电项目300万千瓦作为输入条件。
步骤4：收集该省级电网2020年光伏发电可接纳规模分析计算的边界条件。以1月份为例，具体边界条件如下：
1)1月份光伏发电弃光率控制目标为5％；
2)1月份用电负荷曲线。
3)1月份该省级常规电源已并网容量、当月新投产规模。整理常规电源发电技术参数，包括最大最小技术出力、调峰能力等。如下表1所示：
表1该省级电网常规火电已并网和规划投产机组信息
4)1月外送受电量曲线预测。
5)第1月累计新增的新能源装机容量C1+……+Cn-1。
由于开始2020年第一个月计算，因此1月份累计的新增光伏发电容量为0。
6)第n月该省份或地区S内部主要输电断面能力，如下表2所示：
表2该省级电网省内主要输电断面能力预测
步骤5：建立该省级电网光伏发电基于消纳控制目标的可接纳规模分析模型，输入步骤4整理的边界条件，计算2020年1月份该省级电网光伏发电可接纳规模为43万千瓦。
步骤6：2020年1月份当地政府假定给定的光伏发电最小新增装机为50万千万，由于通过步骤5计算得到的可接纳规模43万千瓦小于规定新增装机容量，因此确定2020年1月份光伏发电新增装机为 50万千瓦。
步骤7：将2020年1月份光伏发电新增装机为50万千瓦重新输入步骤5建立的分析模型中，计算1月份该省级电网光伏发电量和弃电量，如下表3所示：
表3该省级电网1月份光伏发电量和弃电量计算结果
步骤8：1月份新增50万千瓦，还远未达到步骤3确定的全年新增装机400。进入步骤9，继续进入2月份可接纳规模计算和新增装机安排。
步骤9：进入2月份可接纳规模计算和新增装机安排，返回到步骤4。
步骤10：计算该省级电网2020年全年弃光率指标R，计算结果如下表4所示：
表4该省级电网分月光伏发电新增装机及弃光率计算结果汇总
步骤11：2020年全年该省级电网弃光率计算结果为7.20％，小于当地政府给定的2020年该省级电网光伏发电弃光率控制目标10％，因此本次计算结束，如果计算得到的弃光率大于10％，则需要返回步骤3重新计算，直到满足给定的弃光率目标。
计算结论：通过基于分月光伏发电消纳控制目标的可接纳规模计算，可以将政府确定的400万千瓦的新增光伏发电装机，合理安排到分月新增装机容量，并且可以保证在此分配方案下，全年弃光率载 10％的控制目标以内。
在本发明的描述中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个引用结构”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。需要说明的是，在本文中，诸如“第一”、“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (1)

1.一种基于消纳控制目标新能源项目分月投产规模分析方法，其特征在于，具体包括如下步骤：
步骤1：给定一个省份或地区S第T年份；
步骤2：输入该省份或地区S第T年份年初下达的新能源新增建设规模W；
步骤3：根据消纳目标完成情况，重新调整新增建设规模W，形成调整后的第T年新增新能源装机规模W-adj。
W-adj＝W-△W，△W为预设的下调幅度值，根据不同省份或地区实际情况，△W可以为10万千瓦、50万千瓦或100万千瓦等。
步骤4：收集该省份或地区S第T年第n月份新能源可接纳规模计算的边界条件。具体边界条件如下：
1)第n月用电负荷曲线；
2)第n月常规电源已并网容量、当月新投产规模。整理常规电源发电技术参数，包括最大最小技术出力、最小启停时间等；
3)第n月外送受电量曲线；
4)第1～n-1月累计新增的新能源装机容量C1+……+Cn-1。
5)第n月该省份或地区S内部主要输电断面能力。
步骤5：建立基于新能源消纳控制目标分析模型，计算第n月新能源可接纳的消纳规模C。
模型目标函数(新能源弃电量最小)：
其中，分为为时段t风电场i、光伏发电i的弃电功率；ΔT为时段长度；T为总的时段数；Nw、Nv分别为风电场和光伏发电个数。
模型主要约束条件：
①弃电量控制目标约束
其中，Cw,total、Cv,total分部为T周期内风电和光伏发电弃电量，Ww,total、Wv,total分别T周期内风电和光伏发电发电量；R是T周期内新能源弃电量控制目标。
②火电机组技术约束
其中，Ps，i，min和Ps，i，max代表各类机组的最小发电出力和最大发电出力；Ti，on和Ti，off为火电机组i的最小连续开启和最小连续关停时间。为火电机组i在t时段的启停状况。
③电力平衡约束
各类型机组及互联线路送受电功率之和等于省内负荷加备用。
其中，Lt、Dt为时刻t省内负荷需求和负荷备用，分别t时段各类型机组i(含火电、风电、光伏发电，自备电厂等)发电出力和互联线路i送受电功率。
④省内主要断面输电能力约束
其中，Cline,i,min和Cline,i,max为断面i的最小和最大输电功率。
步骤6：计算得到的第n月新能源消纳能力C与当月规定的最小新增新能源装机B进行比较，从而确定第n月新增新能源装机Pn。
If C≥B，则Pn＝C；
Else C＜B，则Pn＝B。
步骤7：将第n月新增新能源装机Pn输入时序生产模拟模型，计算第n月该省份或地区S的新能源发电量Gn、弃电量Dn。
步骤8：累计第1月至第n月计算得到的分月新增新能源装机容量，与步骤3确定的全年新增装机W-adj进行比较。
If P1+……+Pn＞W-adj停止分月计算和装机安排，直接进入步骤11。
If P1+……+Pn≤W-adj继续分月计算和装机安排。
步骤9：判断是否完成了一年12个月的计算和装机安排。
If n＝12进入到步骤11。
If n＜12返回到步骤4。
步骤10：计算该省份或地区S第T年全年弃电量指标R。
弃电量率R＝(D1+……Dn)/(G1+……Gn+D1+……Dn)
步骤11：将弃电量指标R与第T年弃电量控制目标R-con进行比较。
If R≤R-con结束全部流程。
If R＞R-con返回到步骤3。
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