[發明專利]一種適于梯級水光互補能源發電系統的光伏容量配置方法

有效

• 申請號: 201911124512.8
• 申請日: 2019-11-18
• 公開（公告）號: CN110838733B
• 公開（公告）日: 2023-04-18
• 發明（設計）人: 王永燦;王亮;苗樹敏;滕予非;丁理杰;劉暢;陳剛
• 申請（專利權）人: 國網四川省電力公司電力科學研究院
• 主分類號: H02J3/46
• 分類號: H02J3/46
• 代理公司: 成都行之智信知識產權代理有限公司 51256
• 代理人: 徐海林

本發明公開了一種適于梯級水光互補能源發電系統的光伏容量配置方法，包括：步發電系統典型負荷的峰荷曲線和基荷曲線的生成方法；基于k?means的光伏發電出力的概率模型；基于峰荷曲線和基荷曲線以及光伏發電出力的概率模型，通過建立梯級水光互補能源發電系統的運行模擬模型，可計算出互補能源發電系統的發電收益；基于計算的發電收益，通過建立梯級水光互補能源發電系統的投資收益模型，可計算出互補能源發電系統的投資成本收益，選擇出凈收益最大的光伏裝機容量為發電系統的最優配置容量；可實現梯級水電能源基地光伏容量的配置，避免光伏過度投資導致的資源浪費，同時最大化梯級水光互補能源發電系統的投資收益。

技術領域

本發明涉及多能互補發電系統規劃運行技術領域，具體地，涉及一種適于梯級水光互補能源發電系統的光伏容量配置方法。

背景技術

隨著能源短缺、全球氣候變暖、生態環境惡化等問題日益嚴峻，尋求更加低碳清潔、安全經濟的可持續綠色能源，已經成為全球普遍共識。我國既是能源消耗大國又是碳排放大國，大力發展風、光、水等可再生能源，加快清潔化和低碳化電力能源轉型是我國能源發展的必然趨勢。到2020年底，我國水電和太陽能發電并網裝機容量將分別達到3.4億千瓦、1.1億千瓦。

由于一次能源資源的稟賦特點，光伏發電出力具有很強的隨機性、間歇性、周期性和波動性，屬于電力能源結構中典型的不可控電源。因此，光伏發電單獨運行很難與負荷需求相匹配，需要具有靈活性的電源與之協調配合。水電具有啟停迅速、負荷調節快、調節范圍大等優點，可以為電力系統提供優質的調峰調頻容量和事故備用容量。但是，水電的發電能力通常在長時間尺度分布不均勻，具有明顯的豐、枯季特征：在豐水季棄水現象突出，在枯水季電量供給能力嚴重不足。因此，水光互補發電不僅可以平抑光伏發電出力的波動，提高電網安全運行的穩定性，而且在長時間尺度上能夠彌補水電豐枯季電量供給能力的差異。水光互補發電可以實現100％零碳化清潔能源供給，是未來主要的可再生能源開發模式，也是我國能源低碳化轉型和綠色發展的重要支撐，

我國西部地區水能資源豐富，地理條件優越，適合流域梯級水電的開發建設。經過多年滾動綜合開發，我國逐步形成了眾多干流梯級水電站群。同時，我國西部地區太陽能資源豐富，具有梯級水電和光伏發電互補開發的天然基礎。因此，基于梯級水電群的潛在調節能力，在梯級水光能源基地合理配置光伏容量，可以有效提高西部能源基地的電力供給連續性和均衡性，從而促進可再生能源的并網消納，充分發揮水、光全綠色能源的互補發電效益。

目前，關于水光互補發電系統的容量配置方法僅適用于常規水電和光伏的互補發電系統，未能考慮梯級水電站的水力耦合關系，因此無法考慮梯級水電群聯合出力的協同效益。

發明內容

本發明的目的在于提出一種適于梯級水光互補能源發電系統的光伏容量配置方法，可實現梯級水電能源基地光伏容量的配置，避免光伏過度投資導致的資源浪費，同時最大化梯級水光互補能源發電系統的投資收益。

梯級水光互補能源發電系統是指由梯級水電群、光伏電站和外送輸電線路組成的發電系統。通常，梯級水電流域中水電站的開發已基本完成，而光伏電站尚未充分開發。

為實現上述發明目的，本發明提供了一種適于梯級水光互補能源發電系統的光伏容量配置方法，主要包括4個步驟：步驟1為發電系統典型負荷的峰荷曲線和基荷曲線的生成方法；步驟2為基于k-means的光伏發電出力的概率模型；基于步驟1中的峰荷曲線和基荷曲線以及步驟2中的光伏發電出力的概率模型，步驟3通過建立梯級水光互補能源發電系統的運行模擬模型，可計算出互補能源發電系統的發電收益；基于步驟3計算的發電收益，步驟4通過建立梯級水光互補能源發電系統的投資收益模型，可計算出互補能源發電系統的投資成本收益。本發明的具體特征在于包括以下步驟：

1、生成發電系統典型負荷的峰荷曲線和基荷曲線。

1.1對發電系統典型日負荷進行標幺化處理，其計算公式為：