CN115660500A - 一种新能源发电项目弃电率评估方法 - Google Patents

一种新能源发电项目弃电率评估方法 Download PDF

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CN115660500A CN202211392144.7A CN202211392144A CN115660500A CN 115660500 A CN115660500 A CN 115660500A CN 202211392144 A CN202211392144 A CN 202211392144A CN 115660500 A CN115660500 A CN 115660500A
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尹旭佳
周策
李晓倩
郝丽花
王浩霖
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崔亚明
刘致诚
付文华
王利峰
高义斌
张屹峰
白志刚
刘建辉
王建
孙昌雯
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Abstract

本发明提供了一种新能源发电项目弃电率评估方法，属于新能源技术领域；所要解决的技术问题为：提供一种新能源发电项目弃电率评估方法的改进；包括如下步骤：获取新能源发电项目及所在电网技术经济数据信息；根据获取信息分析新能源发电项目并网消纳范围和弃电影响因素；根据消纳范围，建立不考虑网络约束的新能源发电弃电率计算模型，确定计算约束条件；计算新能源发电项目在消纳范围内的限电率；考虑系统存在网络约束，分析是否存在传输断面限制，计算传输断面受阻下的弃电率；根据弃电影响因素，计算新能源发电项目评估水平年综合弃电率及未来n年限电率的变化趋势；对计算结果进行校验与分析；本发明应用于新能源。

Description

一种新能源发电项目弃电率评估方法
技术领域
本发明提供了一种新能源发电项目弃电率评估方法，属于新能源技术领域。
背景技术
弃电情况是开发建设新能源发电项目的重点考虑因素，弃电率的准确评估能够给项目评估和决策提供关键支持。目前没有系统有效的弃电率评估方法适用于新能源发电项目评估与可研设计，通常采用参考所在省级区域历史弃电率的经验性取值方法，这种根据经验取值的人工评估方法存在多方面的不足。
一是由于各地区负荷、装机情况不同，网架结构、送出能力有差异，不同地区的新能源消纳能力各不相同，粗略地按照省级区域限电数据取值偏差较大；
二是各新能源开发企业、电网企业、全国新能源消纳监测预警中心的弃电数据之间由于统计口径和标准的不同，存在一定程度的差异；
三是区域电网、电源建设和负荷水平是动态变化的，近区电源和电网工程的投运、负荷增长情况会对区域内新能源弃电率情况产生直接影响。
新能源弃电的原因主要是负荷不足、平抑新能源波动的灵活性调节资源不足、电力输送能力受限等，而传统的时序生产模拟方法是针对电网新能源消纳分析，且计算量大、耗时长、需要大量的数据，因此需要一种兼顾负荷增长、网源结构及规划等多影响因素和方便计算的新能源发电项目弃电率评估方法。
发明内容
针对传统的时序生产模拟方法是针对电网新能源消纳分析，且存在计算量大、耗时长、需要大量的数据等问题，本发明提出了一种新能源发电项目弃电率评估方法。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种新能源发电项目弃电率评估方法，包括如下步骤：
S1：获取新能源发电项目及所在电网技术经济数据信息；
S2：根据获取信息分析新能源发电项目并网消纳范围和弃电影响因素；
S3：根据消纳范围，建立不考虑网络约束的新能源发电弃电率计算模型，确定计算约束条件；
S4：计算新能源发电项目在消纳范围内的限电率；
S5：考虑系统存在网络约束，分析是否存在传输断面限制，计算传输断面受阻下的弃电率；
S6：根据弃电影响因素，计算新能源发电项目评估水平年综合弃电率及未来n年限电率的变化趋势；
S7：对计算结果进行校验与分析。
所述步骤S1中，获取的数据信息包括新能源发电项目信息、负荷历史及预测数据、电源数据及建设规划、电网结构及运行方式、输配电综合线损率、外送能力、新能源同时率。
所述步骤S2中的并网消纳范围根据新能源发电项目性质、调度归属、接入系统方案确定消纳范围，主要包括就地消纳、局部电网消纳、省级电网消纳、外送消纳。
所述步骤S2中的弃电影响因素包括平抑波动的灵活性调节资源不足、机组冬季供热、负荷低谷的消纳能力因素和输电线路、变电站的断面受阻因素。
所述步骤S3中新能源发电弃电率计算模型如下：
发电侧需要出力：
Figure DEST_PATH_IMAGE001
；
式中，ω表示系统综合输配电线路损耗，P l 表示系统用电负荷，P b 表示系统备用容量，
Figure 248518DEST_PATH_IMAGE002
表示负荷侧最大调节能力；
新能源消纳空间
Figure DEST_PATH_IMAGE003
；
式中，
Figure 271836DEST_PATH_IMAGE004
表示常规机组最小出力，P w 表示外送电力；
在
Figure DEST_PATH_IMAGE005
时间断面下的新能源弃电率
Figure 717599DEST_PATH_IMAGE006
；
式中，P n 表示新能源装机容量，k表示新能源出力同时率，P c 表示新能源消纳空间。
所述步骤S4中计算新能源发电项目在消纳范围内的限电率的具体过程如下：
S4.1：基于历史负荷数据和负荷预测增长率，将负荷按特征分为供热期、非供热期且在水电资源丰富区域还考虑丰水期、枯水期及高、中、低水平A 1 ~A n 个场景，得出各场景的m点阶梯形典型（或预测）日负荷曲线和各场景的时长占比P A1 ~P An ；
S4.2：计算各负荷场景下的新能源弃电率，计算公式为：
Figure DEST_PATH_IMAGE007
；
式中，
Figure DEST_PATH_IMAGE009
表示在A i 负荷场景第j个时间断面下的弃电率，m为日负荷曲线时间断面数；
S4.3：按各负荷场景的时长占比为权重加权计算新能源发电项目年弃电率。
在所述步骤S5中，将电源和电网在建、规划工程按投产时序考虑在内，分析与新能源项目有关的输电线路、枢纽变电站是否存在新能源消纳受阻情况，得出断面输送限额
Figure DEST_PATH_IMAGE011
和超过该限额时的新能源同时率值
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE013
；
根据新能源出力同时率概率分布得出同时率大于
Figure 59938DEST_PATH_IMAGE013
时的概率
Figure DEST_PATH_IMAGE015
和该区间的概率平均值
Figure 300164DEST_PATH_IMAGE016
，计算断面受阻弃电率
Figure 232348DEST_PATH_IMAGE018
。
所述步骤S6中，根据消纳范围内的限电率结果和断面受阻弃电率结果，计算综合弃电率，并按照负荷预测、电源装机及网架规划，计算未来n年的弃电率变化趋势。
所述步骤S7中对计算结果进行校验与分析具体为：将弃电率计算结果与所在区域近年历史弃电数据进行有效性对比，分析计算结果与实际电网运行情况是否一致，并得导致弃电的主要影响因素。
本发明相对于现有技术具备的有益效果为：本发明提供的新能源发电项目弃电率评估方法能够快速、准确地评估新能源发电项目并网后的弃电率水平，基于项目及所在电网、电源少量数据进行计算，考虑负荷、网架等弃电影响因素，计算方法简单，避免了时序生产模拟的大量计算，同时降低了经验取值和人工评估带来的较大误差，可对企业开发新能源发电项目的评估和决策提供有效的支持。
附图说明
下面结合附图对本发明做进一步说明：
图1为本发明的方法流程图；
图2为本发明提供的阶梯形典型（或预测）日负荷曲线。
具体实施方式
如图1至图2所示，针对现有技术中的问题，本发明提出了一种新能源发电项目弃电率评估方法，在进行新能源发电项目弃电率评估时，既考虑了多种弃电影响因素，又具备计算快速、易于实施等优点，避免人工评估的主观影响，进而提高评估精度和效率。并且，该技术可以通过相关的软件或硬件实现，下面通过实施例进行描述。
本发明提出的一种新能源发电项目弃电率评估方法流程如图1所示，具体包括如下步骤：
S1，获取新能源发电项目及所在电网技术经济数据信息；
本实施例中，获取的数据信息包括：新能源发电项目装机规模、接入系统方案，所在区域最新年度负荷历史及预测数据，区域内常规机组、新能源场站装机、运行方式及建设规划，电网架结构及建设规划、输配电综合线损率、外送能力、新能源同时率等。
S2，根据获取信息分析新能源发电项目并网消纳范围和弃电影响因素；
本实施例中，根据新能源发电项目性质、调度归属、接入系统方案等确定消纳范围，例如接入35kV以下电压等级的分布式新能源一般为就地消纳、地调集中式新能源场站一般为局部电网消纳、省调集中式新能源场站一般为省级电网消纳、外送基地配套新能源项目一般通过外送消纳。然后，根据电网情况、项目消纳范围分析确定弃电影响因素，本实施例采用层次分析法将影响因素分为消纳能力因素和断面受阻因素。
S3，根据消纳范围，建立不考虑网络约束的新能源发电弃电率计算模型，确定计算约束条件；
本实施例中，根据新能源发电项目消纳范围不同可选择以所接入变电站、县域电网、局部电网、省级电网、外送通道等为对象建立弃电率计算模型，若新能源项目同时兼顾本地负荷和外送电力，需分别建立模型进行计算。计算约束条件包括发电与负荷平衡约束、常规机组和供热机组最小出力约束、常规机组开机方式约束、备用容量约束等。
发电侧需要出力P f 的计算公式为：
Figure 205770DEST_PATH_IMAGE001
，式中，P l 表示系统用电负荷，系统输配电线路损耗率ω、备用容量P b 根据所在电网实际情况选择，如存在可调节负荷减去负荷侧最大调节能力；
新能源消纳空间P c 的计算公式为
Figure 31643DEST_PATH_IMAGE003
，式中，常规机组最小出力
Figure 960547DEST_PATH_IMAGE004
在满足开机方式的基础上取最小出力，供热机组出力根据机组供热方式确定，自备电厂根据所在区域确定出力，水电机组出力根据季节确定，通过外送消纳或者存在跨区跨省输送的考虑外送电力P w ；
在
Figure 317710DEST_PATH_IMAGE005
时间断面下的新能源弃电率
Figure DEST_PATH_IMAGE019
计算公式为：
Figure 10335DEST_PATH_IMAGE006
；
式中，P n 表示新能源装机容量，k表示新能源出力同时率。
S4，计算新能源发电项目在消纳范围内的限电率，本实施例中计算过程如下：
S41，基于负荷历史和预测数据，将待评估年度负荷按特征分为供热期和非供热期下的高、中、低水平A 1 ~A n 场景（水电丰富区域按丰水期、枯水期考虑），得出各场景的24点阶梯形整点日负荷曲线（如图2所示）和各场景的时长占比P A1 ~P An ；
S42，计算各负荷场景下的新能源弃电率
Figure 18612DEST_PATH_IMAGE020
，式中，
Figure 367684DEST_PATH_IMAGE022
表示在A i 负荷场景第j个时间断面下的弃电率。
S43，按各负荷场景时长占比加权计算项目年弃电率
Figure DEST_PATH_IMAGE023
。
S5，考虑系统存在网络约束，分析是否存在传输断面限制，计算传输断面受阻下的弃电率；
将电源和电网在建、规划工程按投产时序考虑在内，分析与项目有关的输电线路、枢纽变电站等是否存在新能源消纳受阻情况，得出断面输送限额
Figure DEST_PATH_IMAGE025
和超过该限额时的新能源同时率值
Figure DEST_PATH_IMAGE027
。根据所在区域新能源出力同时率概率分布得出同时率大于
Figure 197099DEST_PATH_IMAGE027
时的概率
Figure DEST_PATH_IMAGE029
和该区间的概率平均值
Figure 430765DEST_PATH_IMAGE016
，断面受阻弃电率
Figure DEST_PATH_IMAGE031
。
S6，根据弃电影响因素，计算新能源发电项目评估水平年综合弃电率及未来n年限电率变化趋势；
本实施例中，项目综合弃电率为消纳范围内的限电率
Figure DEST_PATH_IMAGE033
和断面受阻弃电率
Figure DEST_PATH_IMAGE035
之和，根据负荷预测数据、电源装机及网架规划可计算得出未来5-10年的弃电率变化趋势。
S7，对计算结果进行校验与分析。将弃电率计算结果与所在区域近年历史弃电数据进行有效性对比，分析计算结果与实际电网运行情况是否一致，并得出导致弃电的主要影响因素。
本发明除具体说明的以外，均属于本领域技术人员在申请日前可以获取到的专利、期刊论文、技术手册、技术词典、教科书中已公开内容，或属于本领域常规技术、公知常识等现有技术，无需赘述，使得本案提供的技术方案是清楚、完整、可实现的，并能根据该技术手段重现或获得相应的实体产品。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (9)

1.一种新能源发电项目弃电率评估方法，其特征在于：包括如下步骤：
S1：获取新能源发电项目及所在电网技术经济数据信息；
S2：根据获取信息分析新能源发电项目并网消纳范围和弃电影响因素；
S3：根据消纳范围，建立不考虑网络约束的新能源发电弃电率计算模型，确定计算约束条件；
S4：计算新能源发电项目在消纳范围内的限电率；
S5：考虑系统存在网络约束，分析是否存在传输断面限制，计算传输断面受阻下的弃电率；
S6：根据弃电影响因素，计算新能源发电项目评估水平年综合弃电率及未来n年限电率的变化趋势；
S7：对计算结果进行校验与分析。
2.根据权利要求1所述的一种新能源发电项目弃电率评估方法，其特征在于：所述步骤S1中，获取的数据信息包括新能源发电项目信息、负荷历史及预测数据、电源数据及建设规划、电网结构及运行方式、输配电综合线损率、外送能力、新能源同时率。
3.根据权利要求1所述的一种新能源发电项目弃电率评估方法，其特征在于：所述步骤S2中的并网消纳范围根据新能源发电项目性质、调度归属、接入系统方案确定消纳范围，主要包括就地消纳、局部电网消纳、省级电网消纳、外送消纳。
4.根据权利要求1所述的一种新能源发电项目弃电率评估方法，其特征在于：所述步骤S2中的弃电影响因素包括平抑波动的灵活性调节资源不足、机组冬季供热、负荷低谷的消纳能力因素和输电线路、变电站的断面受阻因素。
5.根据权利要求1所述的一种新能源发电项目弃电率评估方法，其特征在于：所述步骤S3中新能源发电弃电率计算模型如下：
发电侧需要出力：
Figure 253063DEST_PATH_IMAGE001
；
式中，ω表示系统综合输配电线路损耗，P l 表示系统用电负荷，P b 表示系统备用容量，
Figure DEST_PATH_IMAGE002
表示负荷侧最大调节能力；
新能源消纳空间
Figure 127128DEST_PATH_IMAGE003
；
式中，
Figure DEST_PATH_IMAGE004
表示常规机组最小出力，P w 表示外送电力；
在
Figure 343084DEST_PATH_IMAGE005
时间断面下的新能源弃电率
Figure DEST_PATH_IMAGE006
；
式中，P n 表示新能源装机容量，k表示新能源出力同时率，P c 表示新能源消纳空间。
6.根据权利要求5所述的一种新能源发电项目弃电率评估方法，其特征在于：所述步骤S4中计算新能源发电项目在消纳范围内的限电率的具体过程如下：
S4.1：基于历史负荷数据和负荷预测增长率，将负荷按特征分为供热期、非供热期且在水电资源丰富区域还考虑丰水期、枯水期及高、中、低水平A 1 ~A n 个场景，得出各场景的m点阶梯形典型或预测日负荷曲线和各场景的时长占比P A1 ~P An ；
S4.2：计算各负荷场景下的新能源弃电率，计算公式为：
Figure 270169DEST_PATH_IMAGE007
；
式中，
Figure DEST_PATH_IMAGE008
表示在A i 负荷场景第j个时间断面下的弃电率，m为日负荷曲线时间断面数；
S4.3：按各负荷场景的时长占比为权重加权计算新能源发电项目年弃电率。
7.根据权利要求6所述的一种新能源发电项目弃电率评估方法，其特征在于：在所述步骤S5中，将电源和电网在建、规划工程按投产时序考虑在内，分析与新能源项目有关的输电线路、枢纽变电站是否存在新能源消纳受阻情况，得出断面输送限额
Figure 848655DEST_PATH_IMAGE009
和超过该限额时的新能源同时率值
Figure DEST_PATH_IMAGE010
；
根据新能源出力同时率概率分布得出同时率大于
Figure 863928DEST_PATH_IMAGE010
时的概率
Figure 878764DEST_PATH_IMAGE011
和该区间的概率平均值
Figure DEST_PATH_IMAGE012
，计算断面受阻弃电率
Figure DEST_PATH_IMAGE013
。
8.根据权利要求7所述的一种新能源发电项目弃电率评估方法，其特征在于：所述步骤S6中，根据消纳范围内的限电率结果和断面受阻弃电率结果，计算综合弃电率，并按照负荷预测、电源装机及网架规划，计算未来n年的弃电率变化趋势。
9.根据权利要求1所述的一种新能源发电项目弃电率评估方法，其特征在于：所述步骤S7中对计算结果进行校验与分析具体为：将弃电率计算结果与所在区域近年历史弃电数据进行有效性对比，分析计算结果与实际电网运行情况是否一致，并得导致弃电的主要影响因素。
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