CN117220333A - 一种风电调频最大容量的计算方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种风电调频最大容量的计算方法，包括以下步骤：步骤1、获得历史风电数据的标幺值；步骤2、统计每个功率区间内风电功率出现的频率；步骤3、获得对应风电功率出现频率在分析时间段的占比；步骤4、按照风机发电功率区间由小到大的顺序排列，计算风电功率出现频率占比；步骤5、获得基于历史数据的风电功率的置信容量；步骤6、计算得到风电的调频最大容量。本发明能够克服风电出力随机、难以稳定可靠提供事故备用容量的问题。

Description

一种风电调频最大容量的计算方法

技术领域

本发明属于电力系统技术领域，尤其是一种风电调频最大容量的计算方法。

背景技术

大规模电力系统中，由于发电设备可能发生临时性或永久性的故障而影响供电，所以必须设置一定数量的事故备用电源，来确保电力设施和用户设备的安全。事故备用为应对突发事故下的重要防控资源，在配置事故备用容量时应着重考虑其在事故发生后调出的可靠性。

通常，事故备用容量由常规机组承担。然而，随着风电装机容量与发电功率占比的提升，传统事故配用容量配置方法所配置容量不再充足，风电作为电源侧的重要组成部分，应当提供必要的事故备用容量。

风电发电功率受风速变化影响，由于风速具有间歇性、波动性、时空相关性，风电功率亦具有相应特性。所谓风电功率波动性是指风电功率随着脉动风速变化而不断变化，风电功率随着平均风速的随机变化而变化，风电功率的相关性是指不同风场、不同风机发电功率所具有的时空相关性。

倘若将风电机组纳入事故备用资源，由于风电功率波动性、相关性等相应特性，需要着重考虑风电提供事故备用的稳定可靠。

由于新能源发电的随机性，难以对其能提供的事故备用容量进行准确评估。电力系统现有计及新能源风电的事故备用容量计算方法，通常是将其作为负的负荷、不提供备用容量来处理。

因此，本发明提出一种基于历史风电功率统计的置信容量的风电可提供的最大备用容量的计算方法。

经检索，未发现与本发明相同或相似的现有技术中的专利文献。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提出一种风电调频最大容量的计算方法，克服风电出力随机、难以稳定可靠提供事故备用容量的问题。

本发明解决其现实问题是采取以下技术方案实现的：

一种风电调频最大容量的计算方法，包括以下步骤：

步骤1、获得历史风电数据的标幺值；

步骤2、统计每个功率区间内风电功率出现的频率；

步骤3、获得对应风电功率出现频率在分析时间段的占比；

步骤4、按照风机发电功率区间由小到大的顺序排列，计算风电功率出现频率占比；

步骤5、获得基于历史数据的风电功率的置信容量；

步骤6、计算得到风电的调频最大容量。

而且，所述步骤1的具体方法为：

设风电额定功率为P_wn，用所得风电历史数据比上P_wn，获得历史风电数据的标幺值。

而且，所述步骤2的具体方法为：

设风电功率的频率分布以0.01p.u.为一个功率区间，统计每个功率区间内风电功率出现的频率n；

而且，所述步骤3的具体方法为：

设统计风电功率的数据个数为N，由每个功率区间内风电功率出现的频率n与风电功率的数据个数N之比，得到对应风电功率出现频率在分析时间段的占比p。

而且，所述步骤4的具体方法为：

将所得数据按照风机发电功率区间由小到大的顺序排列，第ξ个区间的频率占比为pξ，从ξ＝0开始，以1为步长，计算风电功率大于等于0.01ξ的出现频率占比，计算式为

而且，所述步骤5的具体方法为：

以功率由小到大为横坐标，以出现频率占比为纵坐标，进行描点，获得基于历史数据的风电功率的置信容量。

而且，所述步骤6的具体方法为：

按照需求以一定置信区间取得风电置信容量，获得满足稳定性要求的风电机组发电功率，按照电网对风电机组备用要求的系数规定，计算得到风电的调频最大容量。

本发明的优点和有益效果：

1、本发明提供一种风电调频最大容量的计算方法,将风电机组纳入电力系统调频备用容量体系，打破了传统调频仅采用火电和水电机组作为电力系统备用的惯例，拓宽了电力系统备用容量途径，有效提升了电力事故备用容量。

2、本发明为获得满足系统调频稳定性要求的风电机组发电功率，以风电机组出力历史数据为样本，统计每个功率区间内风电功率出现的频率，得到风电功率的置信容量，采用置信容量方法来平衡风电机组出力的随机性。

附图说明

图1是本发明的具体实施方式中朝新风电场2022年风电功率曲线图；

图2是本发明的具体实施方式中风电功率出力区间频率统计图；

图3是本发明的具体实施方式中风电功率置信容量水平曲线图；

图4是本发明的具体实施方式中广西2022年风电功率曲线图；

图5是本发明的具体实施方式中风电功率出力区间频率统计图；

图6是本发明的具体实施方式中风电功率置信度水平曲线图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

一种风电调频最大容量的计算方法，包括以下步骤：

步骤1、获得历史风电数据的标幺值；

所述步骤1的具体方法为：

设风电额定功率为P_wn，用所得风电历史数据比上P_wn，获得历史风电数据的标幺值。

步骤2、统计每个功率区间内风电功率出现的频率；

所述步骤2的具体方法为：

设风电功率的频率分布以0.01p.u.为一个功率区间，统计每个功率区间内风电功率出现的频率n；

在本实施例中，每个功率区间的数字代表末端值，如100MW的风机，5MW对应的标幺值为0.05p.u.，其对应的数字区间为0.04p.u.-0.05p.u.。

步骤3、获得对应风电功率出现频率在分析时间段的占比；

所述步骤3的具体方法为：

设统计风电功率的数据个数为N，由每个功率区间内风电功率出现的频率n与风电功率的数据个数N之比，得到对应风电功率出现频率在分析时间段的占比p。

步骤4、按照风机发电功率区间由小到大的顺序排列，计算风电功率出现频率占比；

所述步骤4的具体方法为：

将所得数据按照风机发电功率区间由小到大的顺序排列，第ξ个区间的频率占比为pξ，从ξ＝0开始，以1为步长，计算风电功率大于等于0.01ξ的出现频率占比，计算式为

步骤5、获得基于历史数据的风电功率的置信容量；

所述步骤5的具体方法为：

以功率由小到大为横坐标，以出现频率占比为纵坐标，进行描点，获得基于历史数据的风电功率的置信容量。

步骤6、计算得到风电的调频最大容量。

所述步骤6的具体方法为：

按照需求以一定置信区间取得风电置信容量，获得满足稳定性要求的风电机组发电功率，按照电网对风电机组备用要求的系数规定，计算得到风电的调频最大容量。

下面通过具体算例对本发明作进一步说明：

根据上述方法，分别选取广西朝新风电场与广西风电整体的出力水平，计算风电厂与风电电源整体能够提供的备用容量。

1)朝新风电场的最大容量计算

以朝新风电场为例，计算调频最大容量。朝新风电场2022年全年的风电功率数据如图1所示。

以0.01p.u.为一个功率区间，统计每个功率区间内风电功率出现的频率，并计算对应风电功率出现频率的占比，结果如图2所示。

将所得数据按照风机发电功率区间由小到大的顺序排列。按照上述计算方法，可得风电置信容量如图3所示。

取0.95置信水平，计算风电机组置信容量为0.023pu。按60MW装机容量算，置信容量为1.38WM。按照电网对风电机组备用要求的系数规定，以6％为例，计算可得到风电的调频最大容量为0.083MW。

2)广西风电场的最大容量计算

以广西风电2022年数据为例，风电最大出力2471.4MW，全年风电功率数据如图4所示。

以0.01p.u.为一个功率区间，统计每个功率区间内风电功率出现的频率，并计算对应风电功率出现频率的占比，结果如图5所示。

将所得数据按照风机发电功率区间由小到大的顺序排列。按照上述计算方法，可得风电置信容量如图6所示。

取0.95置信水平，计算风电机组置信容量为0.084pu。按2471.4MW装机容量算，置信容量为207.60MW。按照电网对风电机组备用要求的系数规定，以6％为例，计算可得到风电的调频最大容量为12.456MW。根据对置信水平的要求不同，根据置信度曲线可以计算不同的风电调频最大容量，如取0.6置信水平，可得风电机组置信容量为0.25pu，对应有效值为717.85MW，调频最大容量为43.071MW。随着置信水平的降低，可以得到更高的一次调频容量，但是否满足置信度水平要求，需要结合电网情况进行分析确定。

以上仿真结果验证了所提风电调频最大容量计算方法的有效性。

本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

Claims (7)

1.一种风电调频最大容量的计算方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1、获得历史风电数据的标幺值；

步骤2、统计每个功率区间内风电功率出现的频率；

步骤3、获得对应风电功率出现频率在分析时间段的占比；

步骤4、将风机发电功率区间由小到大进行顺序排列，计算风电功率出现频率占比；

步骤5、获得基于历史数据的风电功率的置信容量；

步骤6、计算得到风电的调频最大容量。

2.根据权利要求1所述的一种风电调频最大容量的计算方法，其特征在于：所述步骤1的具体方法为：

设风电额定功率为P_wn，用所得风电历史数据比上P_wn，获得历史风电数据的标幺值。

3.根据权利要求1所述的一种风电调频最大容量的计算方法，其特征在于：所述步骤2的具体方法为：

设风电功率的频率分布以0.01p.u.为一个功率区间，统计每个功率区间内风电功率出现的频率n。

4.根据权利要求1所述的一种风电调频最大容量的计算方法，其特征在于：所述步骤3的具体方法为：

设统计风电功率的数据个数为N，由每个功率区间内风电功率出现的频率n与风电功率的数据个数N之比，得到对应风电功率出现频率在分析时间段的占比p。

5.根据权利要求1所述的一种风电调频最大容量的计算方法，其特征在于：所述步骤4的具体方法为：

将所得数据按照风机发电功率区间由小到大的顺序排列，第ξ个区间的频率占比为pξ，从ξ＝0开始，以1为步长，计算风电功率大于等于0.01ξ的出现频率占比，计算式为

6.根据权利要求1所述的一种风电调频最大容量的计算方法，其特征在于：所述步骤5的具体方法为：

以功率由小到大为横坐标，以出现频率占比为纵坐标，进行描点，获得基于历史数据的风电功率的置信容量。

7.根据权利要求1所述的一种风电调频最大容量的计算方法，其特征在于：所述步骤6的具体方法为：

按照需求以一定置信区间取得风电置信容量，获得满足稳定性要求的风电机组发电功率，按照电网对风电机组备用要求的系数规定，计算得到风电的调频最大容量。