一種長距離輸電型電網光伏最大消納能力的確定方法與流程
本發明涉及一種長距離輸電型電網光伏最大消納能力的確定方法，屬于新能源發電技術中的電源規劃技術領域。
背景技術：
大型并網光伏電站不僅能夠為公共電網提供數量可觀的清潔電力，而且有利于新型光伏發電技術的規模化應用，促進光伏發電成本降低。但近年來西北部分地區光伏電站裝機規劃容量超過預期，供應的電能已經遠遠超過地區需求，導致電能送出壓力增大，不可避免地降低了該地區的光伏消納率，棄光現象嚴重。與此同時光伏發電的天然波動性與隨機性也對電力系統安全穩定運行帶來更大的挑戰，因此大規模光伏電站并網消納能力的問題逐漸引起了研究人員的重視。
為更大能力消納新能源電力并杜絕嚴重的棄光現象，緩解電網新能源嚴重受限的矛盾，目前已有相關研究表明調整電廠火電開機方式可促進新能源的消納。考慮到新疆、甘肅等地區具有較豐富的水電資源，將水電、火電和光電聯合運行，可利用水力和火力發電的可調節能力，通過經濟調度的方式促進清潔及可再生能源的并網，減少棄光量，增加并網效益。但當并網光伏電站容量達到較高水平時，在多種電源經濟調度后依舊會出現棄光現象。尤其是在新疆、甘肅等地區，電網網架結構相對薄弱、負荷水平較低，因此電網網架結構成為光伏電站并網運行的重要約束，因此有必要研究地區的光伏最大消納量或并網光伏電站的極限容量，為大型光伏電站的容量規劃提供依據。
目前國內光伏最大消納量確定方法并不完善，通常只針對單獨的光伏電站的安全性角度出發，沒有考慮與其他類型電源的聯合調度，或是簡單地采用數學優化方法，其結果通常是滿足特殊條件或極端條件下，導致光伏最大消納量的確定存在一定偏差。
技術實現要素：
本發明的目的是提供一種考慮斷面功率約束并利用多種電源優化調度結果的長距離輸電型電網光伏最大消納能力的確定方法。
為了達到上述技術目的，本發明的技術方案是：
一種長距離輸電型電網光伏最大消納能力的確定方法，包括如下步驟：
(1)利用潮流和穩定計算軟件對長距離輸電型電網各主要斷面進行n-1故障分析，校核系統的安全性，以此確定各斷面功率傳輸的極限值。
(2)根據歷史運行水文信息及各地區負荷信息確定日前調度計劃下考慮庫容及灌溉需求的可利用水電和各地區負荷曲線，根據功率預測信息確定日前調度計劃下的光電發電功率、根據電網運行的火電機組檢修計劃及斷面功率約束經系統安全穩定性校核后確定火電最小開機方式；設定優化調度模型中光伏發電的初始比例。
火電最小開機方式的確定是根據夜間長距離輸電型電網各斷面功率不超過受入極限方式下的各地區火電機組最小開機量。
(3)以水電、光電及火電多電源系統并網效益最大化和光伏消納最大化為目標構建優化模型，優化求解當前光伏開機比例下水電、光電及火電各自的輸出功率，計算此時光伏消納率；
其中優化目標函數為
式中：t為日調度總時段；ns為區域光伏電站總數；nw為區域水電機組總數；ps.i.t為光伏電站i在t時段的輸出功率；pw.i.t為水電機組i在t時段的輸出功率；cs和cw分別為光伏發電和水力發電的效益；
約束條件為：
pw.i.min≤pw.i.t≤pw.i.max(i＝1,2,...,nw)
pg.i.min≤pg.i.t≤pg.i.max(i＝1,2,...,ng)
式中，
(4)判斷當前光伏裝機比例下優化調度后光伏消納率是否滿足系統需求，若是，則增加優化互補模型中光伏的裝機比例并返回步驟(3)；若否，則結束。
本發明提出了一種長距離輸電型電網光伏最大消納能力的確定方法，該方法考慮實際工程中電網安全穩定校核的結果確定各類約束條件并結合優化的思想，以提高光伏消納能力和并網效益最大化為優化目標，優化光伏電站的輸出功率，并以光伏消納率為指標確定潮流運行方式復雜的長距離輸電型電網的光伏最大消納量。與現有方法相比，結合安全校核并采用多種電源優化調度后的光伏消納率為指標使計算結果更符合實際運行情況，光伏最大消納量的確定有助于地區光伏電站裝機容量的規劃。
附圖說明
圖1為本發明方法的總流程圖。
圖2為新疆電網南部地區地理接線圖。
圖3為和田地區夏季典型日負荷曲線圖。
圖4為疆南地區夏季典型日負荷曲線圖。
圖5為阿克蘇地區夏季典型日負荷曲線圖。
圖6為實施例和田地區優化調度后光伏輸出功率圖。
圖7為實施例和田地區優化調度后水電輸出功率圖。
圖8為實施例和田地區優化調度后火電輸出功率圖。
圖9為實施例和田地區和田不同光伏容量時的消納比例。
具體實施方式
下面結合附圖和具體實施方式對本發明作進一步詳細的說明。
圖2為新疆電網南部地區地理接線圖，南疆地區相對新疆主網是一個典型的長距離輸電型電網，主要分為和田、疆南、阿克蘇地區。
和田、疆南、阿克蘇地區夏季典型日負荷曲線分別如圖3、圖4、圖5所示。南疆地區各常規電源參數如下表所示：
根據南疆電網n-1系統穩定性校驗結果得南疆各斷面傳輸功率極限如下表所示
水電和光伏電價分別為0.54元/kwh和0.9元/kwh。初始優化調度時，假設南疆和田、疆南及阿克蘇地區光伏開機有以下兩種方式，
采用本文所述的優化調度方法，對各地區水電、光伏、火電輸出功率優化，如圖1所示:
(1)利用電力系統分析綜合程序軟件(psaps)中的潮流和穩定計算功能對長距離輸電型電網各主要斷面進行n-1故障分析，校核系統的安全性，以此確定各斷面功率傳輸的極限值。
(2)根據歷史運行水文信息及各地區負荷信息確定日前調度計劃下考慮庫容及灌溉需求的可利用水電和各地區負荷曲線，根據功率預測信息確定日前調度計劃下的光電發電功率、根據電網運行的火電機組檢修計劃及斷面功率約束經系統安全穩定性校核后確定火電最小開機方式；設定優化調度模型中光伏發電的初始比例。
火電最小開機方式的確定是根據夜間長距離輸電型電網各斷面功率不超過受入極限方式下的各地區火電機組最小開機量。
(3)以水電、光電及火電多電源系統并網效益最大化和光伏消納最大化為目標構建優化模型，優化求解當前光伏開機比例下水電、光電及火電各自的輸出功率，計算此時光伏消納率；
其中優化目標函數為
式中：t為日調度總時段；ns為區域光伏電站總數；nw為區域水電機組總數；ps.i.t為光伏電站i在t時段的輸出功率；pw.i.t為水電機組i在t時段的輸出功率；cs和cw分別為光伏發電和水力發電的效益；
約束條件為：
pw.i.min≤pw.i.t≤pw.i.max(i＝1,2,...,nw)
pg.i.min≤pg.i.t≤pg.i.max(i＝1,2,...,ng)
式中，
(4)判斷當前光伏裝機比例下優化調度后光伏消納率是否滿足系統需求，若是，則增加優化互補模型中光伏的裝機比例并返回步驟(3)；若否，則結束。
采用上述的優化調度方法，得到方式1和2的優化結果如下表所示
方式2下，南疆和田地區出現了棄光現象，和田地區各類型電源輸出功率的優化調度結果如圖6、7、8所示。和田地區出現棄光現象表明該地區光伏開機裝機容量過高，而方式1中光伏可全部消納。
圖9為在方式1基礎上逐漸增大和田地區光伏開機量所得光伏電站容量與光伏消納比例的關系圖。可以看出，南疆地區最多可全額消納光伏430mw，當光伏接入容量超過430mw時開始出現棄光現象，反應出和田至疆南斷面外送功率達到極限的情況，當光伏接入容量超過430mw時，隨著外送斷面功率極限的限制，棄光量逐漸增大，光伏消納比例不斷減小。因此可根據系統對和田地區光伏消納率指標的要求確定和田地區光伏最大消納量，并以此為依據合理規劃和田地區光伏裝機容量。同理可得疆南和阿克蘇地區光伏裝機容量的確定思路。
上述實施例不以任何方式限制本發明，凡是采用等同替換或等效變換的方式獲得的技術方案均落在本發明的保護范圍內。
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