[發明專利]區域電網靈活性需求分析方法

在審

• 申請號: 202011232232.1
• 申請日: 2020-11-06
• 公開（公告）號: CN112395751A
• 公開（公告）日: 2021-02-23
• 發明（設計）人: 唐寧寧;牛玉廣;張光明;王坤
• 申請（專利權）人: 華北電力大學;國網天津市電力公司電力科學研究院
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06K9/62;G06F111/08;G06F113/04
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產權代理有限公司 11246
• 代理人: 史雙元

本發明公開了屬于電力系統規劃、運行與分析領域的一種區域電網靈活性需求分析方法，包括：研究電力系統靈活性資源和靈活性需求的基本定義和分類；對電力系統靈活性需求進行詳細分析，并建立靈活性需求模型，引入隨機變量對靈活性需求進行描述；研究靈活性需求的求解計算方法，應用概率序列運算的方法進行求解，計算靈活性需求的概率分布函數；計算不同場景和不同時間尺度的靈活性需求的概率分布。本發明提出的方法適用于電力系統中長期規劃，能夠為系統的靈活性資源優化配置和火電機組的靈活性改造提供一定的參考依據。

技術領域

本發明涉及電力系統規劃、運行與分析領域，尤其涉及一種區域電網靈活性需求分析方法。

背景技術

高比例可再生能源并網是當今世界電網的主要發展趨勢，也是我國電網的主要特征。由于風電、光伏等新能源出力的波動性和不確定性，以及大規模充電汽車等不確定性負荷接入電網，加劇了系統凈負荷的波動性，從而使電網調峰更加困難。我國新能源電力發展得非常迅速，裝機容量已位居世界第一，但新能源滲透率較低。新能源在發展過程中伴隨著大規模棄風、棄光的現象，尤其“三北”地區在冬季供暖時期，大量熱電機組“以熱定電”運行，夜間供熱量大，風電出力大，而電負荷需求小，導致電網調峰困難，從而大量風電無法并網，棄風問題非常嚴重。

目前，導致我國新能源大量棄電問題的原因主要有以下兩點：第一，外送通道不足；第二，電網調峰能力弱。我國“三北”地區的主要問題是缺少靈活的調峰電源，電網調峰能力弱。東北地區火電的比重近80％，快速靈活的調節電源較少，固有的電源結構，使系統調峰問題突出，不利于消納風電。由于先天資源限制，在東北開展調峰燃氣電站、抽水蓄能電站和儲能電站均無法實現廣泛應用。特別在冬季，火電供熱期、水電枯水期和風電大發期之間相互疊加，導致調峰困難突出，棄風情況頻出。為解決東北電網調峰的實際困難，應立即開展火電靈活性改造，通過技術手段提升火電機組的調峰能力，增加電網可靈活調節電源的比重，以接納更多的新能源電力并網。

燃煤火電機組靈活性改造旨在提高已有煤電機組的調峰幅度、爬坡能力以及啟停速度。但是火電機組的靈活性調節需求要跟隨負荷、風光等新能源的隨機波動而確定。機組靈活性改造在改造成本、調峰市場交易成本、售電損失成本、深度調峰發電成本上升和系統棄電成本等方面具有影響，所以，為提高新能源上網空間，火電廠紛紛進行靈活性改造，容易陷入過度投資的境地。因此，迫切需要確定電力系統對靈活性資源的需求，從而對火電機組靈活性改造進行科學的規劃和安排，以防止過度投資造成資源浪費。

綜上所述，本發明針對電力系統應如何確定對靈活性資源的需求問題，進行了分析和定量計算。通過對電力系統靈活性資源和需求的基本概念進行歸納定義，確定靈活性需求的計算方法，以指導電力系統靈活性電源的中長期規劃，提高新能源的滲透率。

發明內容

本發明的目的是提出一種區域電網靈活性需求分析方法，其特征在于，包括：

步驟1：研究電力系統靈活性資源和靈活性需求的基本定義和分類；

步驟2：對電力系統靈活性需求進行詳細分析，并建立靈活性需求模型，引入隨機變量對靈活性需求進行描述；

步驟3：研究靈活性需求的求解計算方法，應用概率序列運算的方法進行求解，計算靈活性需求的概率分布函數；

步驟4：計算不同場景和不同時間尺度的靈活性需求概率分布。

所述步驟2中的負荷靈活性需求為負荷波動量與負荷預測誤差的隨機變量的卷和，如公式(1)所示：

新能源出力靈活性需求為新能源出力波動量與新能源出力預測誤差的卷和，如公式(2)所示：

系統靈活性需求如公式(3)所示：