[發明專利]用于水電資源豐富地區省級電網風力發電消納能力的算法

有效

• 申請號: 201410848668.1
• 申請日: 2014-12-29
• 公開（公告）號: CN104463378B
• 公開（公告）日: 2017-08-29
• 發明（設計）人: 盛鵾;潘力強;姚志榮;周建方;文明;何紅斌;陳躍輝;雷雨田;黃定疆;李湘華;謝車輪;周冠東;張武軍;王二林;胡劍宇
• 申請（專利權）人: 國家電網公司;國網湖南省電力公司
• 主分類號: G06Q10/04
• 分類號: G06Q10/04;G06Q50/06
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產權代理有限公司11246
• 代理人: 朱琨

技術領域

本發明屬于電網調度計算技術領域，尤其涉及一種用于水電資源豐富地區省級電網風力發電消納能力的算法。

背景技術

近年來，我國風力發電產業飛速發展，2013年新增風力發電裝機容量16088.7MW，同比增長24.1％；累計裝機容量91412.89MW，同比增長21.4％，新增裝機和累計裝機兩項數據均居世界第一。大量風力發電并網造成電力系統消納能力不足，“棄風限風”現象經常發生，造成風電利用小時數的降低，經濟損失巨大，2013年棄風量達到150億千瓦時，經濟損失巨大。因此研究電網對于風力發電的消納吸收能力得到越來越多的關注，特別是省級及其以上的區域大電網。

電力系統運行時必須時刻保持發電和用電平衡，否則就會造成頻率或電壓的偏移。風力發電并網后，由于其出力的隨機不確定性，增加了系統發電和用電的平衡難度，特別是當系統中風電的比例比較高時，系統中其他電源必須時刻為風電備用，風電出力大時，其他電源降低出力，風電出力小時，其他電源增加出力，以維持系統實時平衡。

電力系統消納風力發電能力的計算與評估是電力系統規劃及運行調度的重要基礎，需要從電源結構、負荷特性、外送能力、風電特性、市場和經濟手段等方面綜合分析決策。省級電網包含各類不同機組，火電、水電、風電裝機動態增長，難以有效預測電網調峰空間，定量的計算省級電網對于風電消納能力是一項技術難題。水力發電作為一種清潔的可再生能源發電，輸出功率較為穩定，應盡量優先調度；對于水電資源豐富的省級電網，在豐水大發期將會影響風電的消納。隨著經濟發展，特別是第三產業比重的快速增長，和城鄉居民生活水平的提高，省級電網峰谷差迅速增長；特別近年來出現的干旱和洪澇急轉極端氣候，削弱了同一流域水電機組的調峰能力，電網一般采用火電機組啟停及深度調峰、抽水蓄能電站抽水、調整外部電網聯絡線網間交易電量等多種手段進行調峰。大量風力發電并網增加系統備用容量，調峰電源是平衡風電波動的必要條件。在進行省級電網調度時，需要優先保證水電的上網，特別是水電資源豐富的區域，水電的不可調節性會影響風電的消納，同時電網調峰增加了火電機組低負荷運行時間。

針對目前電網中風電消納能力主要集中在定性分析方面，定量評估計算方法較少的現狀，特別是省級電網的風電消納能力的定量計算需要考慮系統整體的運行調度與調峰備用，對于水電資源豐富的省份，風電的消納能力受到水電的影響，如何定量分析面臨困難。本發明提出一種基于電網最小負荷和最小開機方式的利用電網調峰空間消納并網風力發電能力的全年滾動計算方法，在精確預測未來省級電網新增水電、火電和新能源電源情況，精確預測風電并網裝機規模以及風電同時率，并且精確預測負荷增長情況的基礎上，通過歷史數據抽樣，計算風電水電聯合概率分布，分析水電和風電的相關性，優化計算電網的最小開機方式，得到電網可調峰容量空間，全年滾動計算風力發電的消納能力，用以解決包含豐富水電資源地區省級電網對于風力發電消納吸收能力的定量評估與計算方法的這一技術難題。

發明內容

針對上述問題，本發明提出了一種用于水電資源豐富地區省級電網風力發電消納能力的算法，包括：

步驟1、根據電源規劃情況，預測未來新增水電、火電以及風電的電源裝機增長；

步驟2、根據風電裝機增長和配套輸電送出工程建設周期，預測省級電網風電并網裝機規模；

步驟3、根據歷史數據和經濟增長情況，預測省級電網負荷增長，得到省級電網最小負荷；預測省級電網聯絡線功率傳輸波動；

步驟4、根據蒙特卡洛隨機概率分析方法預測風電同時率；根據歷史數據和氣象條件預測水電并網發電出力；通過歷史數據抽樣，計算風電水電聯合概率分布，分析水電和風電的相關性，得到用于計算省級電網最小開機方式和風電消納能力的水電和風電的時間序列功率輸出；

步驟5、在滿足水電優先調度的同時，優化計算電網的最小開機方式，計算電網的可調容量空間；

步驟6、滾動計算電網可調容量空間消納風力發電的能力，計算全年的棄風量。

所述步驟4中風電水電聯合概率分布的計算公式如下：

其中，x為水電隨機出力；y為風電隨機出力；μ_x、μ_y、σ_x、σ_y、r為分布參數，通過擬合得到。

所述步驟5中電網的最小開機方式的優化計算包括：

首先建立目標函數，使得在滿足水電優先調度的同時，通過優化火電機組的啟停和出力使省級電網在一定時間內的燃耗最小，目標函數如下：