[發明專利]一種適于高比例可再生能源發展的能源電力規劃方法

在審

• 申請號: 201710995295.4
• 申請日: 2017-10-23
• 公開（公告）號: CN107591830A
• 公開（公告）日: 2018-01-16
• 發明（設計）人: 焦冰琦;王耀華;張富強;馮君淑;伍聲宇
• 申請（專利權）人: 國網能源研究院有限公司
• 主分類號: H02J3/28
• 分類號: H02J3/28;H02J3/46
• 代理公司: 北京恒冠智創知識產權代理有限公司11543
• 代理人: 馬東瑞

技術領域

本發明涉及能源電力規劃領域，具體涉及一種適于高比例可再生能源發展的能源電力規劃方法。

背景技術

面對日益嚴峻的氣候和環境問題，過去的高消耗、高排放的能源發展模式已難以為繼，建立以可再生能源為主體的能源供應體系、實現能源清潔低碳轉型發展成為大勢。由于清潔能源主要轉化為電力使用，某種意義上，電力行業不僅處在能源轉型的重要位置，也是推動轉型的關鍵環節，并在一定程度上決定轉型的效果及成敗。高比例可再生能源電力系統區別于常規電力系統的最大不同點是：風電、太陽能發電廣泛而大規模地接入電力系統，發電的隨機性與波動性致使電力系規劃面臨新的挑戰。具體來講，一方面，以傳統的凈持續負荷曲線為基礎的投資決策方法已不適用；另一方面，要分析可再生能源、靈活性資源等運行層面影響，必須要開展細時間尺度運行分析。

目前已有學者開展了能源電力規劃方法的研究，取得了一定成果。有研究者提出了源網荷綜合規劃模型，計及各環節主要要素對電力系統規劃方案的影響，優化確定最佳的電源和電網擴展規劃方案；有學者考慮區域需求與資源差異以及相鄰區域間電力交換需求，提出了多區域電源規劃模型，并在此基礎上，進一步考慮區間輸電通道容量和長距離跨區輸電需求，提出了基于電網網架結構的多區域電源及電力流規劃模型；有學者提出了多區域、多能源、多維度的新型電力規劃及生產模擬模型，通過迭代的方式將規劃與運行銜接在一起，以實現中遠期可再生能源發展路徑研究。

總結而言，現有部分模型和方法將可再生能源作為傳統電源對待，并未深入分析高比例可再生能源對電力系統規劃與運行的影響；部分方法雖提及高比例可再生發電占比，但仍然忽視了規劃與運行的耦合；還有部分方法雖提出了規劃及運行模擬一體化模型，但運行模擬對未來電力系統信息要求過于復雜，實用化程度欠佳。

有鑒于此，如何在計及高比例可再生能源運行對規劃影響的同時，聚焦在中遠期能源電力發展規劃上，仍然是一個待解決的難題。

發明內容

為克服上述現有技術的不足，本發明提出的一種適于高比例可再生能源發展的能源電力規劃方法，所述規劃方法包括以下步驟：

S1、獲取電源現狀及發展相關數據、電網現狀及發展相關數據、發電能源資源稟賦相關數據與能源電力發展政策相關數據；獲取規劃期最大負荷數據；獲取規劃期風速、光照強度、負荷全年小時級數據；其中，

電源現狀及發展相關數據包括各類電源現役機組的容量、投產年份、運行壽命、最大與最小出力限制、置信系數、單位容量固定運維費用、單位度電可變運維費用、單位度電排放成本、單位度電碳排放系數，規劃期新增機組的容量范圍、運行壽命、最大與最小出力限制、置信系數、單位容量造價、單位容量固定運維費用、單位度電可變運維費用、單位度電排放成本、單位度電碳排放系數、單位容量殘值系數，對于儲能還包括最大或最小存儲容量系數、初始存儲容量系數、發電效率和蓄能效率；

電網現狀及發展相關數據包括跨省或區輸電現役通道的容量、輸電距離、最大與最小出力限制、置信系數、單位容量單位距離固定運維費用、單位容量單位距離可變運維費用，規劃期新增輸電通道的容量范圍、輸電距離、最大或最小出力限制、置信系數、單位容量單位距離造價、單位容量單位距離固定運維費用、單位容量單位距離可變運維費用；

發電能源資源稟賦相關數據包括各類發電能源規劃期生產量、調入量、調出量、進口量、其他行業使用量、最大容量因子和最小容量因子；

能源電力發展政策相關數據包括規劃期系統備用系數、碳排放上限、能源消費總量、除電力外其他行業能源消費總量、非化石能源占一次能源消費比重、非化石能源非發電規模、非化石能源發電量占全部發電量的比重下限、棄能率上限、貼現率；

風光荷的全年小時級數據分別是指風速、光照強度或負荷按相同時間屬性排序得到的至少一年的全年小時級數據；

S2、基于全年小時級數據，聚類構建風光荷聯合場景集；

S3、基于所述風光荷聯合場景集，以規劃期全社會電力供應總成本最小為優化目標，考慮電力系統規劃與運行相耦合的約束條件，構建多區域、多場景能源電力發展規劃模型；

S4、根據優化算法求解規劃模型；

S5、確定電源建設、電力流方案及運行統計信息。

在上述方法中，所述規劃期內全社會電力供應總成本最小的具體公式如下：