[發(fā)明專利]一種用于求取地區(qū)電網(wǎng)最大風(fēng)電裝機(jī)容量的方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110355006.7
• 申請日: 2011-11-10
• 公開（公告）號: CN102510108A
• 公開（公告）日: 2012-06-20
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 雷鳴;李新;王小波;王亮;張冰;武誠
• 申請（專利權(quán)）人: 山東電力調(diào)度中心
• 主分類號: H02J3/46
• 分類號: H02J3/46
• 代理公司: 濟(jì)南圣達(dá)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 37221
• 代理人: 鄧建國

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種用于求取地區(qū)電網(wǎng)最大風(fēng)電裝機(jī)容量的方法。該方法用于求取地區(qū)級電網(wǎng)能夠接納的最大風(fēng)電裝機(jī)容量，為規(guī)劃設(shè)計風(fēng)電場提供必要依據(jù)，并能夠有效分析制約地區(qū)級電網(wǎng)接納風(fēng)電功率能力的各種影響因素。

背景技術(shù)

風(fēng)力發(fā)電是目前技術(shù)最為成熟的可再生能源發(fā)電方式，但風(fēng)能的隨機(jī)性和間歇性強(qiáng)，與傳統(tǒng)發(fā)電形式相比，風(fēng)電場容量可信度低。且在現(xiàn)有的技術(shù)水平下風(fēng)力發(fā)電預(yù)報精度較低，因此，風(fēng)電基本上是不可調(diào)度的。

隨著風(fēng)力發(fā)電項目數(shù)量的增加和規(guī)模的擴(kuò)大，風(fēng)電場容量在電網(wǎng)中的比例不斷增加，大型風(fēng)電場并網(wǎng)運(yùn)行對電力系統(tǒng)的影響越來越明顯，大規(guī)模的風(fēng)電并網(wǎng)運(yùn)行對系統(tǒng)供電質(zhì)量和可靠性的影響也受到更多地關(guān)注。有研究表明，風(fēng)電場在電網(wǎng)故障時能提供持續(xù)的短路電流，對已有設(shè)備提出更高要求；大風(fēng)速擾動會使系統(tǒng)的電壓和頻率產(chǎn)生很大的變化，嚴(yán)重時可能使系統(tǒng)失去穩(wěn)定；風(fēng)電機(jī)組的運(yùn)行受制于系統(tǒng)的運(yùn)行條件，當(dāng)系統(tǒng)運(yùn)行條件比較惡劣，如電壓水平比較低時，風(fēng)電機(jī)組就很容易在系統(tǒng)擾動或風(fēng)速波動下停機(jī)，從而使系統(tǒng)造成有功缺額，不僅給風(fēng)電場帶來經(jīng)濟(jì)損失，也可能使系統(tǒng)失去穩(wěn)定。且系統(tǒng)為減小風(fēng)電場發(fā)電間歇性對系統(tǒng)的影響必須增加旋轉(zhuǎn)備用容量，因此會使系統(tǒng)可靠性和經(jīng)濟(jì)性下降。因此，求取地區(qū)級電網(wǎng)能夠接納的最大風(fēng)電裝機(jī)容量及制約地區(qū)級電網(wǎng)接納風(fēng)電功率能力的各種影響因素成為規(guī)劃設(shè)計風(fēng)電場時迫切需要解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是為克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種用于求取地區(qū)電網(wǎng)最大風(fēng)電裝機(jī)容量的方法，其是分析制約地區(qū)級電網(wǎng)接納風(fēng)電功率能力的各種影響因素的有效工具，可以為實際工程運(yùn)作提供一定的理論指導(dǎo)。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案：

一種用于求取地區(qū)電網(wǎng)最大風(fēng)電裝機(jī)容量的方法，其特征在于它包括以下步驟：

A.數(shù)據(jù)獲取與產(chǎn)生負(fù)荷需求場景及風(fēng)電輸出功率場景：這些數(shù)據(jù)包括：該地區(qū)電網(wǎng)的負(fù)荷統(tǒng)計值、風(fēng)電場并網(wǎng)點的風(fēng)資源特性、地區(qū)電網(wǎng)的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)、參數(shù)及線路功率上限、火電機(jī)組的技術(shù)參數(shù)、及系統(tǒng)上調(diào)及下調(diào)旋轉(zhuǎn)備用需求；

B.基于機(jī)會約束規(guī)劃建立求取地區(qū)電網(wǎng)最大裝機(jī)容量的數(shù)學(xué)模型；

C.將步驟A中獲得數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為B中數(shù)學(xué)模型的相關(guān)參數(shù)，采用基于隨機(jī)模擬遺傳算法進(jìn)行求解，得到最大風(fēng)電裝機(jī)容量。

上述步驟具體為：

A.數(shù)據(jù)獲取與產(chǎn)生負(fù)荷需求場景及風(fēng)電輸出功率場景：

1)數(shù)據(jù)獲取

從地區(qū)電網(wǎng)規(guī)劃部門獲得該地區(qū)電網(wǎng)的負(fù)荷統(tǒng)計值，包括未來一段時間內(nèi)各個負(fù)荷節(jié)點預(yù)測的最大、最小負(fù)荷功率值；風(fēng)電場并網(wǎng)點的風(fēng)資源特性，包括風(fēng)速的分布特性以及該風(fēng)電場的風(fēng)機(jī)參數(shù)等；地區(qū)電網(wǎng)的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)、參數(shù)及線路功率上限；常規(guī)火電機(jī)組的技術(shù)參數(shù)，如機(jī)組有功、無功輸出功率上下限；系統(tǒng)上調(diào)及下調(diào)旋轉(zhuǎn)備用需求。

2)產(chǎn)生負(fù)荷需求場景及風(fēng)電輸出功率場景

●產(chǎn)生負(fù)荷需求場景

根據(jù)地區(qū)電網(wǎng)規(guī)劃部門提供的未來一段時間內(nèi)各個節(jié)點負(fù)荷的最大、最小值，并認(rèn)為各個節(jié)點負(fù)荷均滿足均勻分布且相互獨立。利用均勻分布的隨機(jī)數(shù)發(fā)生器可以得到各個節(jié)點負(fù)荷的樣本值。均勻分布隨機(jī)數(shù)發(fā)生器記為μ(a，b)，其中a和b為服從均勻分布的隨機(jī)數(shù)的下限和上限，即節(jié)點負(fù)荷的最小值和最大值。產(chǎn)生服從均勻分布的隨機(jī)數(shù)的過程如下：

步驟1：利用計算機(jī)生成0至1之間的偽隨機(jī)數(shù)μ

步驟2：返回a+μ×(b-a)

●產(chǎn)生風(fēng)電輸出功率場景

絕大多數(shù)地區(qū)的年平均風(fēng)速分布都可以采用Weibull分布函數(shù)來描述。

式中v風(fēng)速，c是尺度系數(shù)，反映的是一個地區(qū)平均風(fēng)速的大小，k是形狀系數(shù)，它反映風(fēng)速分布的特點，對應(yīng)著Weibull分布函數(shù)的形狀。Weibull分布隨機(jī)數(shù)發(fā)生器記為W(c，k)，其中c，k＞0。產(chǎn)生服從Weibull分布的隨機(jī)數(shù)的過程如下：

步驟1：利用計算機(jī)生成0至1之間的偽隨機(jī)數(shù)μ

步驟2：返回c(-lnμ)^1/k

風(fēng)電機(jī)組的輸出功率P與其輪轂處的風(fēng)速v之間的關(guān)系如式(2)，根據(jù)Weibull分布隨機(jī)數(shù)發(fā)生器產(chǎn)生的風(fēng)速樣本，由式(2)可轉(zhuǎn)化為風(fēng)功率值：