CN110929428A - 一种电力系统发电容量充裕度确定方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电力系统发电容量充裕度确定方法及系统。该方法包括:分别获取发电机组的运行参数;发电机组包括火电机组、水电机组、核电机组和风光机组;根据发电机组的运行参数确定发电机组的初始容量;根据发电机组厂用电和发电机组检修情况对发电机组的初始容量进行下调操作,得到调整后的发电机组初始容量;根据调整后的发电机组初始容量确定电力系统的初始充裕容量;根据电力系统的初始充裕容量确定电力系统发电容量充裕度。采用本发明的方法及系统,从每台发电机组出发来计算电力系统发电容量充裕度,具有能够衡量每台发电机组的实际发电能力及可用性的优点。
Description
技术领域
本发明涉及电力系统技术领域,特别是涉及一种电力系统发电容量充裕度确定方法及系统。
背景技术
作为供电可靠性标准的一项重要内容,发电容量充裕度是指电力系统持续满足用户对功率和电量需求的能力,而且在负荷高峰以及元件计划和非计划停运时也能够保持这种能力。目前,对于发电容量充裕度确定方法,例如,基于实际的运行状态定义系统整体充裕度指标,或者侧重评估风电接入对系统整体充裕度的影响,均未针对各类机组进行区分,不能衡量每台发电机组的实际发电能力及可用性。
发明内容
本发明的目的是提供一种电力系统发电容量充裕度确定方法及系统,从每个发电机组出发来计算电力系统发电容量充裕度,具有能够衡量每台发电机组的实际发电能力及可用性的优点。
为实现上述目的,本发明提供了如下方案:
一种电力系统发电容量充裕度确定方法,包括:
分别获取发电机组的运行参数;所述发电机组包括火电机组、水电机组、核电机组和风光机组;
根据所述发电机组的运行参数确定发电机组的初始容量;
根据发电机组厂用电和发电机组检修情况对所述发电机组的初始容量进行下调操作,得到调整后的发电机组初始容量;
根据所述调整后的发电机组初始容量确定电力系统的初始充裕容量;
根据所述电力系统的初始充裕容量确定电力系统发电容量充裕度。
可选的,所述根据所述调整后的发电机组初始容量确定电力系统的初始充裕容量,具体包括:
获取发电机组的停运率;
根据所述发电机组的停运率和所述调整后的发电机组初始容量确定发电机组的初始充裕容量;
将所有发电机组的初始充裕容量求和得到电力系统的初始充裕容量。
可选的,在所述根据所述调整后的发电机组初始容量确定电力系统的初始充裕容量,之后还包括:
获取电力系统峰值负荷;
根据所述发电机组的初始充裕容量、所述电力系统的初始充裕容量和所述电力系统峰值负荷确定发电机组的实际充裕容量。
可选的,所述根据所述发电机组的运行参数确定发电机组的初始容量,具体包括:
根据如下公式确定火电机组的初始容量:
式中,表示火电机组i(1)的初始容量,表示火电机组i(1)使用主燃料运行的最大功率,表示火电机组i(1)使用替代燃料运行的最大功率,δ1表示火电机组主要燃料可用性的最小值,表示火电机组第y年主要燃料可用性,N表示计算总年度,H表示扣除计划检修小时数后火电机组计算年度的总小时数,Cj(1) lim表示火电机组在第j小时所发功率的上限,Cj(1) max,a表示火电机组在第j小时使用主燃料运行的最大功率,j表示小时,表示火电机组在第j小时燃料充足时的状态,表示核电机组在第j小时因燃料不足处于出力受限运行状态,表示火电机组在第j小时燃料充足时的状态,表示核电机组在第j小时因燃料不足处于停机状态;
根据如下公式确定水电机组的初始容量:
式中,表示水电机组i(2)的初始容量,表示水电机组i(2)运行的最大功率,表示水电机组i(2)初始容量的可调节分量,表示水电机组i(2)初始容量的不可调节分量,表示两个历史最枯水年水电机组i(2)可用来发电的不可调节的年平均水流,βi(2)表示水电机组i(2)的发电效率,表示电力系统中全部水电站的调节能量,表示水电机组i(2)的调节能量,表示水电机组i(2)在第j小时的调节能量,表示水电站i(2)在最大功率和灌溉协议的限制下能够发出的最大年度能量,表示水电站i(2)的初始能量,表示上游水电站i’(2)的初始能量,βi(2)表示水电站i(2)的发电效率,βi'(2)表示上游水电站i’(2)的发电效率,Wi(2)表示两个历史最枯水年时水电站i(2)可用来发电的可调节的年平均水流,Dpeak表示电力系统峰值负荷,D0表示将水电机组调节能量填入年负荷持续曲线而得到的负荷水平;
根据如下公式确定核电机组的初始容量:
式中,表示核电机组i(3)的初始容量,表示核电机组i(3)运行的最大功率,δ(3)表示核电机组主要燃料年度平均可用容量的最小值,表示核电机组第y年主要燃料可用性,Cj(3) lim表示核电机组在第j小时所发功率的上限,Cj(3) max,a表示核电机组在第j小时使用主燃料运行的最大功率,j表示小时,表示核电机组在第j小时燃料充足时的状态,表示核电机组在第j小时因燃料不足处于出力受限运行状态,表示核电机组在第j小时燃料充足时的状态,表示核电机组在第j小时因燃料不足处于停机状态;
根据如下公式确定风光机组的初始容量:
式中,表示风光机组的初始容量,Qannual表示风光电站各年度平均发电功率中的最低值,Qphours表示电力系统年负荷曲线负荷最高时段对应风光电站发电功率的平均值,所述风光电站包括风电站和太阳能电站。
可选的,所述根据发电机组厂用电和发电机组检修情况对所述发电机组的初始容量进行下调操作,得到调整后的发电机组初始容量,具体包括:
根据如下公式对所述发电机组的初始容量进行下调操作:
CI=CI0×(1-F1)×(1-F2)
式中,CI表示调整后的发电机组初始容量,CI0表示发电机组的初始容量,F1表示与发电机组的厂用电成比例的惩罚因子,F2表示与发电机组的年度计划检修维护时间成比例的惩罚因子。
可选的,
所述根据所述发电机组的停运率和所述调整后的发电机组初始容量确定发电机组的初始充裕容量,具体包括:
根据如下公式确定发电机组的初始充裕容量:
式中,Cps表示发电机组的初始充裕容量,CI表示调整后的发电机组初始容量,P表示发生概率,ε表示发电机组的停运率。
可选的,所述根据所述发电机组的初始充裕容量、所述电力系统的初始充裕容量和所述电力系统峰值负荷确定发电机组的实际充裕容量,具体包括:
根据如下公式确定发电机组的实际充裕容量:
可选的,所述根据所述电力系统的初始充裕容量确定电力系统发电容量充裕度,具体包括:
根据如下公式确定电力系统发电容量充裕度:
本发明还提供一种电力系统发电容量充裕度确定系统,包括:
发电机组运行参数获取模块,用于分别获取发电机组的运行参数;所述发电机组包括火电机组、水电机组、核电机组和风光机组;
发电机组初始容量确定模块,用于根据所述发电机组的运行参数确定发电机组的初始容量;
发电机组初始容量调整模块,用于根据发电机组厂用电和发电机组检修情况对所述发电机组的初始容量进行下调操作,得到调整后的发电机组初始容量;
电力系统初始充裕容量确定模块,用于根据所述调整后的发电机组初始容量确定电力系统的初始充裕容量;
电力系统发电容量充裕度确定模块,用于根据所述电力系统的初始充裕容量确定电力系统发电容量充裕度。
可选的,所述电力系统初始充裕容量确定模块,具体包括:
发电机组停运率获取单元,用于获取发电机组的停运率;
发电机组初始充裕容量确定单元,用于根据所述发电机组的停运率和所述调整后的发电机组初始容量确定发电机组的初始充裕容量;
电力系统初始充裕容量确定单元,用于将所有发电机组的初始充裕容量求和得到电力系统的初始充裕容量;
所述电力系统发电容量充裕度确定系统,还包括:
电力系统峰值负荷获取模块,用于获取电力系统峰值负荷;
发电机组的实际充裕容量确定模块,用于根据所述发电机组的初始充裕容量、所述电力系统的初始充裕容量和所述电力系统峰值负荷确定发电机组的实际充裕容量。
与现有技术相比,本发明的有益效果是:
本发明提出了一种电力系统发电容量充裕度确定方法及系统,考虑了火电机组、水电机组、核电机组和风光机组的运行参数,根据发电机组的运行参数确定发电机组的初始容量;根据发电机组厂用电和发电机组检修情况对发电机组的初始容量进行下调操作,得到调整后的发电机组初始容量;根据调整后的发电机组初始容量确定电力系统的初始充裕容量;根据电力系统的初始充裕容量确定电力系统发电容量充裕度,能够从每台发电机组出发来计算电力系统发电容量充裕度,具有能够衡量每台发电机组的实际发电能力及可用性的优点。
此外,本发明通过获取发电机组的停运率,根据发电机组的停运率和调整后的发电机组初始容量确定发电机组的初始充裕容量,将所有发电机组的初始充裕容量求和得到电力系统的初始充裕容量;获取电力系统峰值负荷,根据发电机组的初始充裕容量、电力系统的初始充裕容量和电力系统峰值负荷确定发电机组的实际充裕容量,能够分别得到每个发电机组的实际充裕容量,从而能够量化每台发电机组的可靠性价值。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例中电力系统发电容量充裕度确定方法流程图;
图2为本发明实施例中电力系统发电容量充裕度确定系统结构图;
图3为本发明实施例中系统年持续负荷曲线图;
图4为本发明实施例中各类型机组容量收入在机组总利润中占比示意图;
图5为本发明实施例中各类型机组容量收入及其在总容量费用中占比示意图;
图6为本发明实施例中发电容量充裕度保障机制建立前后发电机组投资回收期示意图;
图7为本发明实施例中充裕度变化对发电成本的影响示意图;
图8为本发明实施例中三种能源发展路径下系统发电成本的比较示意图;
图9为本发明实施例中煤电发电机组投资回收期的仿真结果示意图;
图10为本发明实施例中燃气发电机组投资回收期的仿真结果示意图。
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。
本发明的目的是提供一种电力系统发电容量充裕度确定方法及系统,从每个发电机组出发来计算电力系统发电容量充裕度,具有能够衡量每台发电机组的实际发电能力及可用性的优点。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂,下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
实施例
本发明提供了一种电力系统发电容量充裕度确定方法,图1为本发明实施例中电力系统发电容量充裕度确定方法流程图,如图1所示,该方法包括:
步骤101:分别获取发电机组的运行参数;发电机组包括火电机组、水电机组、核电机组和风光机组。
步骤102:根据发电机组的运行参数确定发电机组的初始容量。
步骤102,具体包括:
根据如下公式确定火电机组的初始容量:
式中,表示火电机组i(1)的初始容量,表示火电机组i(1)使用主燃料运行的最大功率,表示火电机组i(1)使用替代燃料运行的最大功率,δ1表示火电机组主要燃料可用性的最小值,表示火电机组第y年主要燃料可用性,N表示计算总年度,H表示扣除计划检修小时数后火电机组计算年度的总小时数,Cj(1) lim表示火电机组在第j小时所发功率的上限,Cj(1) max,a表示火电机组在第j小时使用主燃料运行的最大功率,j表示小时,表示火电机组在第j小时燃料充足时的状态,表示火电机组在第j小时因燃料不足处于出力受限运行状态,表示火电机组在第j小时燃料充足时的状态,表示火电机组在第j小时因燃料不足处于停机状态。发电机组的状态包括正常运行状态、故障停机状态、计划检修状态和临时检修状态。
根据如下公式确定水电机组的初始容量:
式中,表示水电机组i(2)的初始容量,表示水电机组i(2)运行的最大功率,表示水电机组i(2)初始容量的可调节分量,表示水电机组i(2)初始容量的不可调节分量,表示两个历史最枯水年水电机组i(2)可用来发电的不可调节的年平均水流,βi(2)表示水电机组i(2)的发电效率,表示电力系统中全部水电站的调节能量,表示水电机组i(2)的调节能量,表示水电机组i(2)在第j小时的调节能量,表示水电站i(2)在最大功率和灌溉协议的限制下能够发出的最大年度能量,表示水电站i(2)的初始能量,表示上游水电站i’(2)的初始能量,βi(2)表示水电站i(2)的发电效率,βi'(2)表示上游水电站i’(2)的发电效率,Wi(2)表示两个历史最枯水年时水电站i(2)可用来发电的可调节的年平均水流,Dpeak表示电力系统峰值负荷,D0表示将水电机组调节能量填入年负荷持续曲线而得到的负荷水平。
根据如下公式确定核电机组的初始容量:
式中,表示核电机组i(3)的初始容量,表示核电机组i(3)运行的最大功率,δ(3)表示核电机组主要燃料年度平均可用容量的最小值,表示核电机组第y年主要燃料可用性,Cj(3) lim表示核电机组在第j小时所发功率的上限,Cj(3) max,a表示核电机组在第j小时使用主燃料运行的最大功率,j表示小时,表示核电机组在第j小时燃料充足时的状态,表示核电机组在第j小时因燃料不足处于出力受限运行状态,表示火电机组在第j小时燃料充足时的状态,表示火电机组在第j小时因燃料不足处于停机状态。
根据如下公式确定风光机组的初始容量:
步骤103:根据发电机组厂用电和发电机组检修情况对发电机组的初始容量进行下调操作,得到调整后的发电机组初始容量。
步骤103,具体包括:
根据如下公式对发电机组的初始容量进行下调操作:
CI=CI0×(1-F1)×(1-F2)
式中,CI表示调整后的发电机组初始容量,CI0表示发电机组的初始容量,F1表示与发电机组的厂用电成比例的惩罚因子,F2表示与发电机组的年度计划检修维护时间成比例的惩罚因子。
步骤104:根据调整后的发电机组初始容量确定电力系统的初始充裕容量。
步骤104,具体包括:
获取发电机组的停运率。
根据发电机组的停运率和调整后的发电机组初始容量确定发电机组的初始充裕容量。
根据如下公式确定发电机组的初始充裕容量:
式中,Cps表示发电机组的初始充裕容量,CI表示调整后的发电机组初始容量,P表示发生概率,ε表示发电机组的停运率。
将所有发电机组的初始充裕容量求和得到电力系统的初始充裕容量。
在步骤104之后还包括:
获取电力系统峰值负荷。
根据发电机组的初始充裕容量、电力系统的初始充裕容量和电力系统峰值负荷确定发电机组的实际充裕容量。
根据如下公式确定发电机组的实际充裕容量:
步骤105:根据电力系统的初始充裕容量确定电力系统发电容量充裕度。根据如下公式确定电力系统发电容量充裕度:
式中,α表示电力系统发电容量充裕度,表示电力系统的初始充裕容量,Dpeak表示电力系统峰值负荷。α的取值区间为(0,+∞)。α=1时对应着系统发电容量的临界充裕点,即系统发电容量的不充裕域为(0,1),充裕域为(1,+∞)。
本发明还提供一种电力系统发电容量充裕度确定系统,图2为本发明实施例中电力系统发电容量充裕度确定系统结构图,如图2所示,该系统包括:
发电机组运行参数获取模块201,用于分别获取发电机组的运行参数;发电机组包括火电机组、水电机组、核电机组和风光机组。
发电机组初始容量确定模块202,用于根据发电机组的运行参数确定发电机组的初始容量。
发电机组初始容量调整模块203,用于根据发电机组厂用电和发电机组检修情况对发电机组的初始容量进行下调操作,得到调整后的发电机组初始容量。
电力系统初始充裕容量确定模块204,用于根据调整后的发电机组初始容量确定电力系统的初始充裕容量。
电力系统初始充裕容量确定模块204,具体包括:
发电机组停运率获取单元,用于获取发电机组的停运率。
发电机组初始充裕容量确定单元,用于根据发电机组的停运率和调整后的发电机组初始容量确定发电机组的初始充裕容量。
电力系统初始充裕容量确定单元,用于将所有发电机组的初始充裕容量求和得到电力系统的初始充裕容量。
电力系统发电容量充裕度确定模块205,用于根据电力系统的初始充裕容量确定电力系统发电容量充裕度。
电力系统发电容量充裕度确定系统,还包括:
电力系统峰值负荷获取模块,用于获取电力系统峰值负荷。
发电机组的实际充裕容量确定模块,用于根据发电机组的初始充裕容量、电力系统的初始充裕容量和电力系统峰值负荷确定发电机组的实际充裕容量。
对于实施例公开的系统而言,由于其与实施例公开的方法相对应,所以描述的比较简单,相关之处参见方法部分说明即可。
本发明的有益效果在于:
第一,现有技术一般是基于实际的运行状态来评估发电容量的充裕度,这些技术一般会定义一个充裕度指标,计算指标一般会选取系统实际运行参数。而这些参数是无法事前得到的,故充裕度指标只能事后计算。本发明基于发电机组的历史运行数据,运用统计方法来评估发电机组的充裕容量,从而得到系统发电容量充裕度。
第二,现有技术一般只能评估系统整体的发电容量充裕度,无法计算各台发电机组对整体发电容量充裕度的贡献。本方法从每台发电机组出发来计算充裕容量,可以衡量每台发电机组的实际发电能力及可用性,从而可以量化每台发电机组的可靠性价值。
第三,另有一些技术侧重评估风电机组接入对系统整体发电容量充裕度的影响,研究风况、风场布局和风电穿透率水平等因素对风电场容量可信度的影响程度。或者评估储能装置接入对系统整体发电容量充裕度的影响,研究能量储存容量、系统负荷需求、风能注入水平等对系统可靠性的影响程度。但这些技术均未对系统发电容量充裕度及其他类型发电机组的充裕容量进行评估。本方法能够对系统发电容量充裕度和发电机组的充裕容量进行评估,从而有利于保障发电容量充裕度处于合理水平。
本实施例采用某地区的实际数据,构造系统验证发电容量充裕度计算的有效性。系统中的总装机容量32764MW,其中,煤电占比36.63%,水电占比26.94%,核电占比15.26%,风、光电占比12.01%,燃气发电占比9.16%。机组参数如表1所示。
表1系统机组参数
本实施例设置1.1倍、1.0倍、0.9倍共3种负荷水平进行电能量市场及发电容量充裕度保障机制仿真分析,3种水平下年持续负荷曲线如图3所示,图3为系统年持续负荷曲线图。
本实施例中电能量现货市场设置为强制电力库模式,不考虑负荷报价及发电机组策略性报价,按照发电机组的短期边际成本出清。仿真时间为一年,采用基于直流潮流的安全约束经济调度(Security Constrained Economic Dispatch,SCED)程序,每小时出清一次。各时段各发电机组的电量收入为机组中标电量与系统边际电价的乘积,电量利润为电量收入与发电成本的差,得出的各类型机组全年的电量收入及电量利润。仿真结果表明,在电能量现货市场中,负荷水平为0.9倍和1.0倍时,系统年度边际机组为煤电机组;负荷水平为1.1倍时,系统年度边际机组为燃气发电机组。若无发电容量充裕度保障机制,边际机组几乎无法回收固定成本,而水电、核电、风光电等变动成本较低的机组则在边际机组变动成本定价的基础上获取了较多利润。因此,本发明的发电容量充裕度保障机制为系统边际机组提供了固定成本的回收途径。
发电容量充裕度保障机制中,容量电价根据实施例系统峰值负荷期间运行的边际机组的投资成本来计算,设置贴现率为10%,投资回报率为15%,各类型机组容量收入在机组总利润中的占比如图4所示,各类型机组所得补偿费用及其在总容量费用中的占比如图5所示。结果表明,机组容量补偿收入与其充裕容量成正比。由于煤电、燃气机组可用性高,其容量补偿收入占据了总容量补偿费用的较大部分,这有利于维护发电收入在各类型机组之间的公平分配。
在同一电源装机容量及结构下,负荷水平变化导致供需情况变化时,若边际机组未发生变化,则系统容量补偿费用与负荷水平成正比,而各类型机组所获容量补偿的相对比例不变。这既保证了容量补偿费用在各类型机组之间分配的公平性,又有利于激励用户节约用电。而在同一负荷水平下,电源装机容量或结构变化导致供需情况变化时,若边际机组未发生变化,则容量补偿费用不变,这有利于维护用户利益。因此,从发电机组与用户两个角度出发,发电容量充裕度保障机制均能体现利益分配的公平性。
发电容量充裕度保障机制建立前后,各发电机组投资回收期的对比如图6所示。对比可知,即便是在电能量现货市场中获取较多利润的水电、风光电机组,若无发电容量充裕度保障机制,仍无法在计划投资回收期内完全回收固定成本。在发电容量充裕度保障机制的作用下,大多数发电机组均可以在计划投资回收期内回收固定成本。另外,由于系统容量补偿费用仅与负荷水平与边际机组的投资成本有关,当容量充裕度增大时,机组单位容量所获容量补偿费用将降低,有利于抑制过度投资、防止容量过剩。因此,发电容量充裕度保障机制可以有效地保障系统发电容量处于合理水平。
前面侧重分析发电容量充裕度保障机制对各类型电源的影响,特别是对边际机组回收固定成本起到的重要作用,因此将各类型电源视为一台机组,并选取3种负荷水平进行仿真。实际生产中,同种类型不同规模机组的固定成本和变动成本也会有所差异。下面将实施例系统煤电、燃气发电机组的参数细化,如表2所示,研究供需情况变化对系统发电成本的影响。
表2实施例系统机组参数
将电力系统发电容量充裕度定义为系统初步充裕容量与最高负荷的比值。在仿真过程中,维持负荷水平不变,通过3种方式调整电源装机容量及结构,从而改变电力系统发电容量充裕度。方式一为等比例调整各机组的发电容量,代表着能源均衡发展路径;方式二为在当前装机情况基础上仅增加风、光电机组的发电容量,代表着向绿色低碳转型的可再生能源发展路径;方式三为仅调整煤电、燃气机组的发电容量,代表着以化石能源为主的传统能源发展路径。3种路径下系统全年的容量费用及电能成本变化情况如图7所示。仿真结果表明,3种路径下系统全年的电量成本均随充裕度上升而下降,这是因为低变动成本电源所能提供的电能随着电力系统发电容量充裕度上升而增加;由于传统能源发展路径下主要由煤电、燃气发电等高变动成本电源变化,故这种路径下电量成本下降的速度比较缓慢。3种路径下系统全年的容量费用变化均呈现了相似的趋势,这是因为随着充裕度上升,系统边际机组均依次经历了高变动成本燃气机组、低变动成本燃气机组、高变动成本煤电机组、低变动成本煤电机组的变化过程。由于煤电机组的固定成本高于燃气发电机组,所以由燃气发电机组作为系统峰荷机组可以有效降低系统容量费用。
电源装机容量的整体性决定了容量费用呈阶梯状变化,也使得系统发电成本呈现非单调变化。图8所示的仿真结果表明,充裕度处于(1.05,1.123)∪(1.169,1.282)时,传统能源发展路径下实施例系统发电成本相对较低;充裕度处于(1.123,1.169)∪(1.282,1.35)时,可再生能源发展路径下实施例系统发电成本相对较低。因此,当系统发电容量充裕度较低时,适当新建传统煤电、燃气发电等机组可以在保障系统容量充裕度的前提下尽量降低系统发电成本。当系统发电容量充裕度较高时,发展传统能源发电机组既不能有效降低系统发电成本,又会使得机组单位容量所获得的收入下降,不利于其回收固定成本,此时适当发展可再生能源发电机组是一种较为合理的选择。
新一代电力系统是可再生能源的主要消纳平台,其技术特征之一便是高比例可再生能源。因此,在可再生能源发展路径下,作为保障电力系统平衡的常规灵活性资源,煤电、燃气发电等机组的投资回收状况值得研究,图9和图10分别表示可再生能源发展路径下发电容量充裕度保障机制建立前后实施例系统中煤电、燃气发电机组投资回收期的仿真结果。
由仿真结果可知,在建立发电容量充裕度保障机制之前,随着电力系统发电容量充裕度的提高,实施例系统中煤电机组和燃气发电机组的投资回收期均迅速延长,煤电机组在充裕度处于(1.131,1.5)时、燃气发电机组在充裕度处于(1.014,1.5)时均无法在计划投资回收期内回收固定成本。在建立发电容量充裕度保障机制后,实施例系统中煤电机组和燃气发电机组在充裕度处于(1.0,1.5)时均可在计划投资回收期内回收固定成本。当充裕度较低时,由于煤电、燃气发电机组的发电利用小时数和机组可用性较高,其在电能量市场和发电容量充裕度保障机制中均能够获取较多收益,可以在较短时间回收固定成本;当充裕度逐渐提高至1.169时,实施例系统年度边际机组由燃气发电机组变化为煤电机组,由于煤电机组的投资成本高于燃气发电机组,容量电价由年度边际机组投资成本决定,故煤电和燃气发电机组的投资回收期均大幅缩短,并随着充裕度的上升而逐步增长,但仍在计划投资回收期内。因此,在可再生能源发展路径下,发电容量充裕度保障机制仍可确保煤电、燃气发电机组在计划投资回收期内回收固定成本,从而保障系统灵活性资源的容量充裕度。
仿真结果表明:
1.发电容量充裕度保障机制为系统边际机组提供了固定成本的回收途径。
2.从发电机组与用户两个角度出发,发电容量充裕度保障机制均能体现利益分配的公平性。对于发电机组来说,发电容量充裕度确定方法充分考虑了各类电源机组特性和一次能源特性的差异,计及计划检修、厂用电等因素分别进行评估,反映了发电机组的可用性及实际发电能力,有利于维护发电机组之间的公平性。
3.发电容量充裕度保障机制可以有效地保障系统发电容量处于合理水平。
4.在电能量市场机制和发电容量充裕度保障机制的共同作用下,政府/监管机构可以在不同供需情况下发布合理的电源投资建议,市场主体通过投资决策行为共同保障系统发电容量处于合理水平。
5.在可再生能源发展路径下,发电容量充裕度保障机制仍可确保煤电、燃气发电机组在计划投资回收期内回收固定成本,从而保障系统灵活性资源的容量充裕度。
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述,以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想;同时,对于本领域的一般技术人员,依据本发明的思想,在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上,本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (10)
1.一种电力系统发电容量充裕度确定方法,其特征在于,包括:
分别获取发电机组的运行参数;所述发电机组包括火电机组、水电机组、核电机组和风光机组;
根据所述发电机组的运行参数确定发电机组的初始容量;
根据发电机组厂用电和发电机组检修情况对所述发电机组的初始容量进行下调操作,得到调整后的发电机组初始容量;
根据所述调整后的发电机组初始容量确定电力系统的初始充裕容量;
根据所述电力系统的初始充裕容量确定电力系统发电容量充裕度。
2.根据权利要求1所述的电力系统发电容量充裕度确定方法,其特征在于,所述根据所述调整后的发电机组初始容量确定电力系统的初始充裕容量,具体包括:
获取发电机组的停运率;
根据所述发电机组的停运率和所述调整后的发电机组初始容量确定发电机组的初始充裕容量;
将所有发电机组的初始充裕容量求和得到电力系统的初始充裕容量。
3.根据权利要求2所述的电力系统发电容量充裕度确定方法,其特征在于,在所述根据所述调整后的发电机组初始容量确定电力系统的初始充裕容量,之后还包括:
获取电力系统峰值负荷;
根据所述发电机组的初始充裕容量、所述电力系统的初始充裕容量和所述电力系统峰值负荷确定发电机组的实际充裕容量。
4.根据权利要求1所述的电力系统发电容量充裕度确定方法,其特征在于,所述根据所述发电机组的运行参数确定发电机组的初始容量,具体包括:
根据如下公式确定火电机组的初始容量:
式中,表示火电机组i(1)的初始容量,表示火电机组i(1)使用主燃料运行的最大功率,表示火电机组i(1)使用替代燃料运行的最大功率,δ1表示火电机组主要燃料可用性的最小值,表示火电机组第y年主要燃料可用性,N表示计算总年度,H表示扣除计划检修小时数后火电机组计算年度的总小时数,Cj(1) lim表示火电机组在第j小时所发功率的上限,Cj(1) max,a表示火电机组在第j小时使用主燃料运行的最大功率,j表示小时,表示火电机组在第j小时燃料充足时的状态,表示火电机组在第j小时因燃料不足处于出力受限运行状态,表示火电机组在第j小时燃料充足时的状态,表示火电机组在第j小时因燃料不足处于停机状态;
根据如下公式确定水电机组的初始容量:
式中,表示水电机组i(2)的初始容量,表示水电机组i(2)运行的最大功率,表示水电机组i(2)初始容量的可调节分量,表示水电机组i(2)初始容量的不可调节分量,表示两个历史最枯水年水电机组i(2)可用来发电的不可调节的年平均水流,βi(2)表示水电机组i(2)的发电效率,表示电力系统中全部水电站的调节能量,表示水电机组i(2)的调节能量,表示水电机组i(2)在第j小时的调节能量,表示水电站i(2)在最大功率和灌溉协议的限制下能够发出的最大年度能量,表示水电站i(2)的初始能量,表示上游水电站i’(2)的初始能量,βi(2)表示水电站i(2)的发电效率,βi'(2)表示上游水电站i’(2)的发电效率,Wi(2)表示两个历史最枯水年时水电站i(2)可用来发电的可调节的年平均水流,Dpeak表示电力系统峰值负荷,D0表示将水电机组调节能量填入年负荷持续曲线而得到的负荷水平;
根据如下公式确定核电机组的初始容量:
式中,表示核电机组i(3)的初始容量,表示核电机组i(3)运行的最大功率,δ(3)表示核电机组主要燃料年度平均可用容量的最小值,表示核电机组第y年主要燃料可用性,Cj(3) lim表示核电机组在第j小时所发功率的上限,Cj(3) max,a表示核电机组在第j小时使用主燃料运行的最大功率,j表示小时,表示核电机组在第j小时燃料充足时的状态,表示核电机组在第j小时因燃料不足处于出力受限运行状态,表示核电机组在第j小时燃料充足时的状态,表示核电机组在第j小时因燃料不足处于停机状态;
根据如下公式确定风光机组的初始容量:
5.根据权利要求1所述的电力系统发电容量充裕度确定方法,其特征在于,所述根据发电机组厂用电和发电机组检修情况对所述发电机组的初始容量进行下调操作,得到调整后的发电机组初始容量,具体包括:
根据如下公式对所述发电机组的初始容量进行下调操作:
CI=CI0×(1-F1)×(1-F2)
式中,CI表示调整后的发电机组初始容量,CI0表示发电机组的初始容量,F1表示与发电机组的厂用电成比例的惩罚因子,F2表示与发电机组的年度计划检修维护时间成比例的惩罚因子。
9.一种电力系统发电容量充裕度确定系统,其特征在于,包括:
发电机组运行参数获取模块,用于分别获取发电机组的运行参数;所述发电机组包括火电机组、水电机组、核电机组和风光机组;
发电机组初始容量确定模块,用于根据所述发电机组的运行参数确定发电机组的初始容量;
发电机组初始容量调整模块,用于根据发电机组厂用电和发电机组检修情况对所述发电机组的初始容量进行下调操作,得到调整后的发电机组初始容量;
电力系统初始充裕容量确定模块,用于根据所述调整后的发电机组初始容量确定电力系统的初始充裕容量;
电力系统发电容量充裕度确定模块,用于根据所述电力系统的初始充裕容量确定电力系统发电容量充裕度。
10.根据权利要求9所述的电力系统发电容量充裕度确定系统,其特征在于,所述电力系统初始充裕容量确定模块,具体包括:
发电机组停运率获取单元,用于获取发电机组的停运率;
发电机组初始充裕容量确定单元,用于根据所述发电机组的停运率和所述调整后的发电机组初始容量确定发电机组的初始充裕容量;
电力系统初始充裕容量确定单元,用于将所有发电机组的初始充裕容量求和得到电力系统的初始充裕容量;
所述电力系统发电容量充裕度确定系统,还包括:
电力系统峰值负荷获取模块,用于获取电力系统峰值负荷;
发电机组的实际充裕容量确定模块,用于根据所述发电机组的初始充裕容量、所述电力系统的初始充裕容量和所述电力系统峰值负荷确定发电机组的实际充裕容量。
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