CN113394808B - 清洁能源基地的发电调度方法和装置 - Google Patents
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Abstract
本发明是关于一种清洁能源基地的发电调度方法和装置,方法包括:计算清洁能源基地的当前时段的光伏发电、风力发电和水力发电的自然总出力与目标负荷的差值,作为净负荷;根据净负荷的正负确定清洁能源基地的储能工作方式;当净负荷为负时,清洁能源基地运行储能工况,并计算水电储能的第一工作功率和抽水蓄能的第一储能功率;根据第一工作功率和第一储能功率控制清洁能源基地的系统总出力,以使系统总出力等于目标负荷;当净负荷为正时,清洁能源基地运行供电工况,并计算水电储能的第二工作功率和抽水蓄能的第二储能功率;根据第二工作功率和第二储能功率控制清洁能源基地的系统总出力,以使系统总出力等于目标负荷。
Description
技术领域
本公开涉及清洁能源技术领域,尤其涉及一种清洁能源基地的发电调度方法和装置。
背景技术
光伏发电是利用半导体的光电效应实现将光能转换为电能的技术,风力发电是将风的动能转换为电能的技术,它们的发电过程分别由太阳辐射与风力决定,出力过程受天气、昼夜、季节等因素影响,波动较大。当光伏电站或风电场并网发电时,其不稳定的出力过程对电网冲击较大,不利于电网稳定。水电站利用水的势能带动水轮机发电,且水轮机运行灵活、控制便捷,对电力负荷的响应较为迅速。抽水蓄能电站可消耗电能将水量抽至较高位置,并在需要时放水发电,发电过程与水电站类似,其消耗电能抽水并放水发电的过程实现了对电能的存储。
解决光伏发电与风力发电波动性的联合发电调度技术,是此类包含光伏电站、风电场、水电站与抽水蓄能电站的清洁能源基地建设的基础。现有对其发电运行方式的研究比较缺乏,且不能同时利用水电站与抽水蓄能电站解决光电与风电出力波动性。此外现有技术不能对此类基地的发电运行过程进行合理地模拟仿真,限制了工程的规模论证与建设实施。
发明内容
为克服相关技术中存在的问题,本公开提供一种清洁能源基地的发电调度方法和装置,利用水电站水库对水量及电量的调节能力与抽水蓄能电站的储能作用,通过它们联合储能并适时供电的调度方式,将光伏发电、风力发电、水力发电调节为稳定的出力,作为清洁能源基地的整体输出,并与设计负荷匹配,从而消除光电与风电的波动性。
根据本公开实施例的第一方面,提供一种清洁能源基地的发电调度方法,所述方法包括:
计算清洁能源基地的当前时段的光伏发电、风力发电和水力发电的自然总出力与目标负荷的差值,作为净负荷;
根据所述净负荷的正负确定所述清洁能源基地的储能工作方式,其中,所述储能工作方式包括储能工况和供电工况;
当所述净负荷为负时,所述清洁能源基地运行储能工况,并计算水电储能的第一工作功率和抽水蓄能的第一储能功率;
根据所述第一工作功率和所述第一储能功率控制所述清洁能源基地的系统总出力,以使所述系统总出力等于所述目标负荷;
当所述净负荷为正时,所述清洁能源基地运行供电工况,并计算水电储能的第二工作功率和抽水蓄能的第二储能功率;
根据所述第二工作功率和所述第二储能功率控制所述清洁能源基地的系统总出力,以使所述系统总出力等于所述目标负荷。
在一个实施例中,优选地,采用以下第一公式计算所述净负荷:
其中,表示所述净负荷,Li表示所述目标负荷,单位为kW,/>分别表示光伏发电与风力发电的自然出力,/>表示所述水力发电的自然出力,上标i为时间序号。
在一个实施例中,优选地,在运行所述储能工况时,首先水电储能进行储能操作,其储能模型为:
其中,表示水电储能i+1时段的储电量,/>表示水电储能i时段初的储电量,表示水电储能的工作功率,储能时为负值,ti表示时长,/>表示所述净负荷,/>表示水电储能在i时段的最大储能功率,该值受水电出力限制,表示水电出力不能减少为0,且随水电出力变化而变化,当净负荷大于该值时,水电储能仅存储/>剩余待储电量由抽水蓄能完成;
其中,
或
式中,表示水电站在i时段需考虑基流在内的最小允许出力,/>表示所述水力发电的自然出力,/>表示水电在i时段可减小的比例;
式中,表示水电储能的最大储电量,T表示水电储能可按最大储能功率运行所允许的时长。
在一个实施例中,优选地,当所述水电储能受功率限制不能将电量完全储进时,或容量储满后,抽水蓄能开始储能,其储能模型为:
式中:表示抽水蓄能在i+1时段初的储电量,/>表示抽水蓄能在i时段初的储电量,/>表示抽水蓄能的储能功率,/>表示实际储存的电量;ηin表示储电阶段的能量转化效率;Cp,in表示抽水蓄能的储能装机;
抽水蓄能能量损失表示为:
式中:表示i时段抽水蓄能的损失功率,
由于装机规模限制,会出现蓄能功率不足造成的弃电,其第一弃电功率表示为:
式中:表示由于储能功率不足而产生的弃电功率,为储能后最终超过抽水蓄能最大储能装机的部分;
当抽水蓄能的储能容量储满时将产生弃电,弃电功率为实际储电功率与计划储电功率的差值,该第二弃电功率按下式计算:
式中:表示时段i由于储能容量储满后产生的弃电,/>表示抽水蓄能实际储能功率,受时段末容量储满后/>将比计划储电功率小;/>表示根据净负荷计算的计划储电功率。
在一个实施例中,优选地,在运行所述供电工况时,首先水电储能进行供电操作,其供电模型为:
式中,表示水电储能i+1时段初的储电量,/>表示水电储能i时段初的储电量,/>表示水电储能的工作功率,储能时为负值,ti表示时长,/>表示i时段水电储能的最大供电功率;
最大输出功率计算公式表示为:
式中:Ch表示水电站装机。
在一个实施例中,优选地,当水电储能的供电功率不足或其所储电能已放空时,抽水蓄能介入供电,其供电模型如下:
式中:表示抽水蓄能在i+1时段初的储电量,/>表示抽水蓄能在i时段初的储电量,/>表示抽水蓄能的储能功率,/>表示水电实际供给的电量,Cp,out表示抽水蓄能发电时的最大出力,ηout表示抽水蓄能机组的能量转化效率;
抽水蓄能在供电时的电量损耗按下式计算:
式中:表示i时段抽水蓄能的损失功率,
在抽水蓄能供电时,第一缺电量计算公式为:
式中:表示由于装机规模有限造成的缺电量;
当抽水蓄能所储能量为0,第二缺电量按下式计算:
式中:表示由于储能放空造成的缺电量,/>表示抽水蓄能根据净负荷需求的计划供电量,/>表示实际供电量。
在一个实施例中,优选地,采用以下公式计算所述系统总出力:
其中,pi表示i时段清洁能源基地的系统总出力。
根据本公开实施例的第二方面,提供一种清洁能源基地的发电调度装置,所述装置包括:
第一计算模块,用于计算清洁能源基地的当前时段的光伏发电、风力发电和水力发电的自然总出力与目标负荷的差值,作为净负荷;
确定模块,用于根据所述净负荷的正负确定所述清洁能源基地的储能工作方式,其中,所述储能工作方式包括储能工况和供电工况;
第二计算模块,用于当所述净负荷为负时,所述清洁能源基地运行储能工况,并计算水电储能的第一工作功率和抽水蓄能的第一储能功率;
第一处理模块,用于根据所述第一工作功率和所述第一储能功率控制所述清洁能源基地的系统总出力,以使所述系统总出力等于所述目标负荷;
第三计算模块,用于当所述净负荷为正时,所述清洁能源基地运行供电工况,并计算水电储能的第二工作功率和抽水蓄能的第二储能功率;
第二处理模块,用于根据所述第二工作功率和所述第二储能功率控制所述清洁能源基地的系统总出力,以使所述系统总出力等于所述目标负荷。
根据本公开实施例的第三方面,提供一种清洁能源基地的发电调度装置,所述装置包括:
处理器;
用于存储处理器可执行指令的存储器;
其中,所述处理器被配置为:
计算清洁能源基地的当前时段的光伏发电、风力发电和水力发电的自然总出力与目标负荷的差值,作为净负荷;
根据所述净负荷的正负确定所述清洁能源基地的储能工作方式,其中,所述储能工作方式包括储能工况和供电工况;
当所述净负荷为负时,所述清洁能源基地运行储能工况,并计算水电储能的第一工作功率和抽水蓄能的第一储能功率;
根据所述第一工作功率和所述第一储能功率控制所述清洁能源基地的系统总出力,以使所述系统总出力等于所述目标负荷;
当所述净负荷为正时,所述清洁能源基地运行供电工况,并计算水电储能的第二工作功率和抽水蓄能的第二储能功率;
根据所述第二工作功率和所述第二储能功率控制所述清洁能源基地的系统总出力,以使所述系统总出力等于所述目标负荷。
根据本公开实施例的第四方面,提供一种计算机可读存储介质,其上存储有计算机指令,该指令被处理器执行时实现第一方面中任一项所述方法的步骤。
本公开的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果:
本发明实施例中,清洁能源基地包含光伏电站、风电场、水电站、抽水蓄能电站。水电站及其水库可通过短期减小出力的方式,将水量临时储存在水库中,待负荷需要时再将该部分储存电能放出供电,其减小出力的过程相当于对电能的储存,本专利称为水电储能。抽水蓄能电站与水电储能采用联合补偿运行的方式,利用其储能容量,将光电、风电与水电的自然出力补偿至目标负荷,实现系统总出力与负荷的匹配并消除出力波动实现稳定供电。
应当理解的是,以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的,并不能限制本公开。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分,示出了符合本公开的实施例,并与说明书一起用于解释本公开的原理。
图1是根据一示例性实施例示出的一种清洁能源基地的发电调度方法的流程图。
图2是根据一示例性实施例示出的一种清洁能源基地的发电调度方法的具体流程图。
图3是根据一示例性实施例示出的净负荷示意图。
图4是根据一示例性实施例示出的水电储能与抽水蓄能出力过程示意图。
图5是根据一示例性实施例示出的水电储能与抽水蓄能储电量变化示意图。
图6是根据一示例性实施例示出的一种清洁能源基地的发电调度装置的框图。
具体实施方式
这里将详细地对示例性实施例进行说明,其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时,除非另有表示,不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本公开相一致的所有实施方式。相反,它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本公开的一些方面相一致的装置和方法的例子。
图1是根据一示例性实施例示出的一种清洁能源基地的发电调度方法的流程图,如图1所示,所述清洁能源基地包括光伏电站、风电场、水电站和抽水蓄能电站,水电站及其水库可通过短期减小出力的方式,将水量临时储存在水库中,待负荷需要时再将该部分储存电能放出供电,其减小出力的过程相当于对电能的储存,称为水电储能,该方法包括:
步骤S101,计算清洁能源基地的当前时段的光伏发电、风力发电和水力发电的自然总出力与目标负荷的差值,作为净负荷;
根据当前时段的负荷与光伏发电、风力发电的自然出力,以及水电站的原计划出力,计算负荷与上述出力之和的差值,将该差值定义为净负荷。其中水电的原计划出力在规划设计阶段为径流调节所得到的出力。公式表示为:
式中:Li分别为净负荷与目标负荷,kW,当净负荷ln大于0,需要储能单元供电;当ln小于0,储能单元进行储电。/>分别为光伏发电与风力发电的自然出力,kW;/>为水电出力,kW。上标i为时间序号。
步骤S102,根据所述净负荷的正负确定所述清洁能源基地的储能工作方式,其中,所述储能工作方式包括储能工况和供电工况;
步骤S103,当所述净负荷为负时,所述清洁能源基地运行储能工况,并计算水电储能的第一工作功率和抽水蓄能的第一储能功率;
步骤S104,根据所述第一工作功率和所述第一储能功率控制所述清洁能源基地的系统总出力,以使所述系统总出力等于所述目标负荷;
步骤S105,当所述净负荷为正时,所述清洁能源基地运行供电工况,并计算水电储能的第二工作功率和抽水蓄能的第二储能功率;
步骤S106,根据所述第二工作功率和所述第二储能功率控制所述清洁能源基地的系统总出力,以使所述系统总出力等于所述目标负荷。
以储能单元为调度的核心,利用水电与抽水蓄能的储电量进行补偿调节。分为储能与供电两种工况。
1)储能工况
净负荷小于0,储能单元进行储能运行。由于水电机组始终保持过水且带负荷状态,响应较快,水电储能优先工作。水电储能进行储能操作,储能模型为:
式中:为水电储能i时段初的储电量,kWh。/>表示水电储能工作功率,kW,储能时为负值,ti为时长,h。/>是水电储能在i时段的最大储能功率,kW,该值受水电出力限制,表示水电出力不能减少为0,且随水电出力变化而变化,当净负荷大于该值时,水电储能仅存储/>剩余待储电量由抽水蓄能完成。
可按水电原计划出力与水电最小允许负荷的差值计算,或按水电计划出力的一定比率计算,计算公式如下:
式中:为水电站在i时段须考虑基流在内的最小允许出力,kW;/>为水电在i时段可减小的比例。
水电储能的最大储电容量根据水电站水库库容的调节能力以及水量调度需求确定,水电在减少出力实现系统储能时,水量不宜储存过多从而影响水库调度计划,某一时刻的储能容量可按该时刻的最大储能功率运行一定时间来确定,表示为:
式中,为水电储能的最大储电量,kWh,T为水电储能可按最大储能功率运行所允许的时长,h。
当水电储能受功率限制不能将电量完全储进时,或容量储满后,抽水蓄能开始储能,其储能模型为:
式中:为抽水蓄能在i时段初的储电量,kWh;/>表示抽水蓄能的储能功率,kW,由于抽水蓄能机组存在机械效率,/>为实际储存的电量;ηin为储电阶段的能量转化效率。Cp,in是抽水蓄能的储能装机,kW。上式表示在水电储能发挥最大能力时,剩余电量由抽水蓄能存储,但仍受装机限制,最大按装机储能,超过装机则产生弃电。且抽水蓄能工作时,存在能量损失。
抽水蓄能能量损失表示为:
式中:表示i时段抽水蓄能的损失功率,kW。
由于装机规模限制,会出现蓄能功率不足造成的弃电,其弃电功率表示为:
式中:为由于储能功率不足而产生的弃电功率,kW,为储能后最终超过抽水蓄能最大储能装机的部分。
当抽水蓄能的储能容量储满时将产生弃电,弃电功率为实际储电功率与计划储电功率的差值,该弃电功率按下式计算:
式中:为时段i由于储能容量储满后产生的弃电,kW;/>为抽水蓄能实际储能功率,kW,受时段末容量储满后/>将比计划储电功率小;/>为根据净负荷计算的计划储电功率,kW。公式(14)表示时段末抽水蓄能的储能容量为满容量Sp。抽水蓄能储能容量由上下水库高程差与上水库容积确定。
2)供电工况
净负荷大于0,储能单元进行供电运行。按水电储能先介入,主储能后介入的方式工作。供电模型为:
式中:为i时段水电储能的最大供电功率,kW。上式表示水电储能先供电时,当供电功率小于水电储能的最大供电功率,按需求供电,若大于最大供电功率,则按最大供电功率工作。
水电储能供电时的输出功率是水电站在原出力计划上增加的出力,受水电站装机限制。最大输出功率计算公式表示为:
式中:Ch为水电站装机,kW。水电储能在供电时,其供电功率不超过装机与原计划出力之差。若考虑水电机组的检修,装机还应替换为水电站允许的最大出力。
当水电储能的供电功率不足或其所储电能已放空,抽水蓄能介入供电,其供电模型如下:
式中:Cp,out为抽水蓄能发电时的最大出力,kW;ηout为抽水蓄能机组的能量转化效率。
抽水蓄能在供电时的电量损耗按下式计算:
在抽水蓄能供电时,由于装机过小会出现出力不足造成的缺电的情况,缺电量计算公式为:
式中:为由于装机规模有限造成的缺电量,kW。
当抽水蓄能所储能量为0,即上水库放空时,也将产生缺电,缺电量按下式计算:
式中:是由于储能放空造成的缺电量,kW;/>是抽水蓄能根据净负荷需求的计划供电量,kW;/>是实际供电量。
清洁能源基地根据当前时段净负荷,判断储能单元所应进行的储能或供电调度工况,分别计算水电储能的运行功率与抽水蓄能的运行功率,并按此功率控制系统调度运行。光伏发电、风力发电按自然条件正常出力、水电站实际出力为:
式中:为水电站实际出力,kW,在水电储能工作时,该值以水电站原计划出力为基准上下波动。
抽水蓄能电站出力为系统总出力为光伏发电、风力发电、水力发电出力之和加上水电储能与抽水蓄能出力,再减去弃电,表示为:
式中:pi为i时段清洁能源基地的系统总出力,kW。在储能单元仍有储电量且装机足够时,经调节后的系统出力pi等于目标负荷,清洁能源基地将按目标负荷稳定地联合出力。
本发明利用水电站与抽水蓄能电站的储能作用,通过补偿调节的方式将系统自然条件下的不稳定出力调节至目标负荷,该过程可消除光伏发电与风力发电的波动性,使清洁能源基地系统作为一个联合的整体电源,稳定且自平衡地按照目标出力运行,且由于储能单元的储能作用,还可一定程度减小光电与风电的弃电量。本发明所述的技术可逐时段计算分析与模拟清洁能源基地的运行过程,并可统计系统出力指标,建立工程装机规模与工程出力指标或效益指标的关系,能够用于清洁能源基地的规划设计与调度运行。
如图2所示,下面以一个具体流程,详细说明本发明的上述技术方案。
步骤S201,计算当前时段光伏发电、风力发电、水力发电自然总出力与目标负荷的差值,作为净负荷。具体的,按照上述公式(1)计算净负荷。
步骤S202,根据净负荷正负判断储能工作方式,分储能与供电两种工况进行运行。
步骤S203,当净负荷为负,储能单元储能。
其中,上述步骤S203包括:
步骤S2031,水电储能优先工作,根据水电储能时段初的储电量,按公式(2)和公式(3)计算水电储能功率与时段末储电量。判断是否需要抽水蓄能电站进行储能,若需要则根据时段初抽水蓄能储电量,按公式(7)和公式(8)计算抽水蓄能的储能功率与时段末储电量。
步骤S2032,按公式(9)至公式(14)分别计算抽水蓄能电量损耗、由于装机规模不足造成的弃电量和由于储电容量不足造成的弃电量。
步骤S2033,按公式(26)计算水电站实际出力,按公式(27)计算系统总出力。
步骤S204,当净负荷为正,储能单元供电。
其中,上述步骤S204包括:
步骤S2041,水电储能优先工作,根据水电储能时段初的储电量,按公式(15)和公式(16)计算水电储能的供电功率与时段末储电量。判断是否需要抽水蓄能电站进行供电,若需要则根据时段初抽水蓄能储电量,按公式(18)和公式(19)计算抽水蓄能的供电功率与时段末储电量。
步骤S2042,按公式(20)至公式(25)计算抽水蓄能电量损耗、由于装机规模不足造成的缺电量和由于储电容量放空造成的缺电量。
步骤S2043,按公式(26)计算水电站实际出力,按公式(27)计算系统总出力。
步骤S205,对每一时段重复上述步骤S201-S204,逐时段计算水电储能、抽水蓄能与水电站的出力过程,基地中光伏电站与风电场将按自然条件出力,水电站与抽水蓄能按上述计算结果出力,清洁能源基地作为整体电源将能按目标负荷稳定地联合出力,典型的基地自然总出力、目标负荷、净负荷过程如图3-图5所示。
图6是根据一示例性实施例示出的一种清洁能源基地的发电调度装置的框图。
如图6所示,根据本公开实施例的第二方面,提供一种清洁能源基地的发电调度装置,所述装置包括:
第一计算模块61,用于计算清洁能源基地的当前时段的光伏发电、风力发电和水力发电的自然总出力与目标负荷的差值,作为净负荷;
确定模块62,用于根据所述净负荷的正负确定所述清洁能源基地的储能工作方式,其中,所述储能工作方式包括储能工况和供电工况;
第二计算模块63,用于当所述净负荷为负时,所述清洁能源基地运行储能工况,并计算水电储能的第一工作功率和抽水蓄能的第一储能功率;
第一处理模块64,用于根据所述第一工作功率和所述第一储能功率控制所述清洁能源基地的系统总出力,以使所述系统总出力等于所述目标负荷;
第三计算模块65,用于当所述净负荷为正时,所述清洁能源基地运行供电工况,并计算水电储能的第二工作功率和抽水蓄能的第二储能功率;
第二处理模块66,用于根据所述第二工作功率和所述第二储能功率控制所述清洁能源基地的系统总出力,以使所述系统总出力等于所述目标负荷。
根据本公开实施例的第三方面,提供一种清洁能源基地的发电调度装置,所述装置包括:
处理器;
用于存储处理器可执行指令的存储器;
其中,所述处理器被配置为:
计算清洁能源基地的当前时段的光伏发电、风力发电和水力发电的自然总出力与目标负荷的差值,作为净负荷;
根据所述净负荷的正负确定所述清洁能源基地的储能工作方式,其中,所述储能工作方式包括储能工况和供电工况;
当所述净负荷为负时,所述清洁能源基地运行储能工况,并计算水电储能的第一工作功率和抽水蓄能的第一储能功率;
根据所述第一工作功率和所述第一储能功率控制所述清洁能源基地的系统总出力,以使所述系统总出力等于所述目标负荷;
当所述净负荷为正时,所述清洁能源基地运行供电工况,并计算水电储能的第二工作功率和抽水蓄能的第二储能功率;
根据所述第二工作功率和所述第二储能功率控制所述清洁能源基地的系统总出力,以使所述系统总出力等于所述目标负荷。
根据本公开实施例的第四方面,提供一种计算机可读存储介质,其上存储有计算机指令,该指令被处理器执行时实现第一方面中任一项所述方法的步骤。
进一步可以理解的是,本公开中“多个”是指两个或两个以上,其它量词与之类似。“和/或”,描述关联对象的关联关系,表示可以存在三种关系,例如,A和/或B,可以表示:单独存在A,同时存在A和B,单独存在B这三种情况。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式,除非上下文清楚地表示其他含义。
进一步可以理解的是,术语“第一”、“第二”等用于描述各种信息,但这些信息不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开,并不表示特定的顺序或者重要程度。实际上,“第一”、“第二”等表述完全可以互换使用。例如,在不脱离本公开范围的情况下,第一信息也可以被称为第二信息,类似地,第二信息也可以被称为第一信息。
进一步可以理解的是,本公开实施例中尽管在附图中以特定的顺序描述操作,但是不应将其理解为要求按照所示的特定顺序或是串行顺序来执行这些操作,或是要求执行全部所示的操作以得到期望的结果。在特定环境中,多任务和并行处理可能是有利的。
本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后,将容易想到本公开的其它实施方案。本申请旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化,这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的,本公开的真正范围和精神由下面的权利要求指出。
应当理解的是,本公开并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构,并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本公开的范围仅由所附的权利要求来限制。
Claims (4)
1.一种清洁能源基地的发电调度方法,其特征在于,所述清洁能源基地包括光伏电站、风电场、水电站和抽水蓄能电站,不包括火电站,所述方法包括:
步骤S201,计算当前时段光伏发电、风力发电、水力发电自然总出力与目标负荷的差值,作为净负荷;
采用以下公式(1)计算所述净负荷:
其中,表示所述净负荷,Li表示所述目标负荷,/>分别表示光伏发电与风力发电的自然出力,/>表示所述水力发电的自然出力,上标i为时间序号;
步骤S202,根据净负荷正负判断储能工作方式,分储能与供电两种工况进行运行;
步骤S203,当净负荷为负,储能单元储能;
其中,上述步骤S203包括:
步骤S2031,水电储能优先工作,根据水电储能时段初的储电量,计算水电储能功率与时段末储电量;判断是否需要抽水蓄能电站进行储能,若需要则根据时段初抽水蓄能储电量,计算抽水蓄能的储能功率与时段末储电量;
按以下公式(2)和公式(3)计算水电储能功率与时段末储电量:
其中,表示水电储能i+1时段的储电量,/>表示水电储能i时段初的储电量,/>表示水电储能的工作功率,储能时为负值,ti表示时长,/>表示所述净负荷,/>表示水电储能在i时段的最大储能功率,该值受水电出力限制,表示水电出力不能减少为0,且随水电出力变化而变化,当净负荷大于该值时,水电储能仅存储/>剩余待储电量由抽水蓄能完成;
按以下公式(7)和公式(8)计算抽水蓄能的储能功率与时段末储电量:
其中,表示抽水蓄能在i+1时段初的储电量,/>表示抽水蓄能在i时段初的储电量,表示抽水蓄能的储能功率,/>表示实际储存的电量;ηin表示储电阶段的能量转化效率;Cp,in表示抽水蓄能的储能装机;
步骤S2032,计算抽水蓄能电量损耗、由于装机规模不足造成的弃电量和由于储电容量不足造成的弃电量;
按以下公式(9)计算抽水蓄能电量损耗:
其中,表示i时段抽水蓄能的损失功率;
按以下公式(10)计算由于装机规模不足造成的弃电量:
其中,表示由于储能功率不足而产生的弃电功率,为储能后最终超过抽水蓄能最大储能装机的部分;
按以下公式(11)-(13)计算由于储电容量不足造成的弃电量:
其中,表示时段i由于储能容量储满后产生的弃电,/>表示抽水蓄能实际储能功率,受时段末容量储满后/>将比计划储电功率小;/>表示根据净负荷计算的计划储电功率;
步骤S2033,计算水电站实际出力和系统总出力;
按以下公式(26)计算水电站实际出力:
其中,为水电站实际出力,在水电储能工作时,该值以水电站原计划出力为基准上下波动;
按以下公式(27)计算系统总出力:
其中,pi表示i时段清洁能源基地的系统总出力,表示水电储能的工作功率,/>表示抽水蓄能实际储能功率,/>表示由于储能功率不足而产生的弃电功率,/>表示时段i由于储能容量储满后产生的弃电;
步骤S204,当净负荷为正,储能单元供电;
其中,上述步骤S204包括:
步骤S2041,水电储能优先工作,根据水电储能时段初的储电量,计算水电储能的供电功率与时段末储电量;判断是否需要抽水蓄能电站进行供电,若需要则根据时段初抽水蓄能储电量,计算抽水蓄能的供电功率与时段末储电量;
按以下公式(15)和公式(16)计算水电储能的供电功率与时段末储电量:
其中,表示水电储能i+1时段初的储电量,/>表示水电储能i时段初的储电量,/>表示水电储能的第二工作功率,供电时为正值,ti表示时长,/>表示i时段水电储能的最大供电功率;
按以下公式(18)和公式(19)计算抽水蓄能的供电功率与时段末储电量:
其中,表示抽水蓄能在i+1时段初的储电量,/>表示抽水蓄能在i时段初的储电量,表示抽水蓄能的储能功率,/>表示实际储存的电量,Cp,out表示抽水蓄能发电时的最大出力,ηout表示抽水蓄能机组的能量转化效率;
步骤S2042,计算抽水蓄能电量损耗、由于装机规模不足造成的缺电量和由于储电容量放空造成的缺电量;
按以下公式(20)计算抽水蓄能电量损耗:
其中,表示i时段抽水蓄能的损失功率;
按以下公式(21)计算由于装机规模不足造成的缺电量:
其中,表示由于装机规模有限造成的缺电量;
按以下公式(22)-(24)计算由于储电容量放空造成的缺电量:
其中,表示由于储能放空造成的缺电量,/>表示抽水蓄能根据净负荷需求的计划供电量,/>表示实际供电量;
步骤S2043,计算水电站实际出力和系统总出力;
按以下公式(26)计算水电站实际出力:
其中,为水电站实际出力,在水电储能工作时,该值以水电站原计划出力为基准上下波动;
按以下公式(27)计算系统总出力:
其中,pi表示i时段清洁能源基地的系统总出力,表示水电储能的工作功率,/>表示抽水蓄能实际储能功率,/>表示由于储能功率不足而产生的弃电功率,/>表示时段i由于储能容量储满后产生的弃电;
步骤S205,对每一时段重复上述步骤S201-S204,逐时段计算水电储能、抽水蓄能与水电站的出力过程,基地中光伏电站与风电场将按自然条件出力,水电站与抽水蓄能按计算结果出力,清洁能源基地作为整体电源将能按目标负荷稳定地联合出力。
2.一种采用如权利要求1中清洁能源基地的发电调度方法的清洁能源基地的发电调度装置,其特征在于,所述装置包括:
第一计算模块,用于计算清洁能源基地的当前时段的光伏发电、风力发电和水力发电的自然总出力与目标负荷的差值,作为净负荷;
确定模块,用于根据所述净负荷的正负确定所述清洁能源基地的储能工作方式,其中,所述储能工作方式包括储能工况和供电工况;
第二计算模块,用于当所述净负荷为负时,所述清洁能源基地运行储能工况,并计算水电储能的第一工作功率和抽水蓄能的第一储能功率;
第一处理模块,用于根据所述第一工作功率和所述第一储能功率控制所述清洁能源基地的系统总出力,以使所述系统总出力等于所述目标负荷;
第三计算模块,用于当所述净负荷为正时,所述清洁能源基地运行供电工况,并计算水电储能的第二工作功率和抽水蓄能的第二储能功率;
第二处理模块,用于根据所述第二工作功率和所述第二储能功率控制所述清洁能源基地的系统总出力,以使所述系统总出力等于所述目标负荷。
3.一种采用如权利要求1中清洁能源基地的发电调度方法的清洁能源基地的发电调度装置,其特征在于,所述装置包括:
处理器;
用于存储处理器可执行指令的存储器;
其中,所述处理器被配置为:
计算清洁能源基地的当前时段的光伏发电、风力发电和水力发电的自然总出力与目标负荷的差值,作为净负荷;
根据所述净负荷的正负确定所述清洁能源基地的储能工作方式,其中,所述储能工作方式包括储能工况和供电工况;
当所述净负荷为负时,所述清洁能源基地运行储能工况,并计算水电储能的第一工作功率和抽水蓄能的第一储能功率;
根据所述第一工作功率和所述第一储能功率控制所述清洁能源基地的系统总出力,以使所述系统总出力等于所述目标负荷;
当所述净负荷为正时,所述清洁能源基地运行供电工况,并计算水电储能的第二工作功率和抽水蓄能的第二储能功率;
根据所述第二工作功率和所述第二储能功率控制所述清洁能源基地的系统总出力,以使所述系统总出力等于所述目标负荷。
4.一种计算机可读存储介质,其上存储有计算机指令,其特征在于,该指令被处理器执行时实现如权利要求1所述方法的步骤。
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