風光同場項目光伏接入容量優化算法
【技術領域】
[0001]本發明涉及風光同場發電領域，具體涉及一種風光同場項目光伏接入容量優化算 法。
【背景技術】
[0002] 近年來，經濟發展與能源供給、環境污染之間的矛盾日益加劇。為實現能源與經濟 的可持續發展，各國政府，特別是歐美各國，均將本國的新能源發展問題提到了戰略意義的 角度上進行考慮。風力發電和光伏發電是目前我國應用最廣、技術最成熟、商業化程度最好 的新能源利用形式。然而，風電、光伏均屬于低密度、隨機性強、穩定性差的能源，風電、光伏 項目的建設也帶來土地利用率低、出力不穩定、電網調度困難等問題，國內諸多省份發生過 "棄風"、"棄光"等現象。
[0003] 為解決穩定性問題，國內開展了諸多風電、光伏、水電、火電、儲能等多種能源類型 的組合研究，其中風光同場成為理論研究和工程實踐的熱點。由于我國特有的風能及太陽 能資源狀況、地形分布、地理位置等因素，風電和光伏也具有一定的互補性。風電和光伏同 場開發，在一定程度上能提高整體出力的穩定性。但風電大規模接入電網，在輸送清潔能源 的同時，因其隨機性和間歇性，會給電力系統的安全穩定運行帶來較大影響。因此，如何平 滑風電場出力成為現階段提高電網消納風電能力的重要舉措之一。對于風電和光伏都達到 較大出力的工況，如大風季節且光照條件良好時，風能和光伏系統的累計輸出功率也可能 會超過主變的額定容量。近年來，國內外學者的相關研究眾多，但多集中于協調控制及定性 分析平滑效果，而對于一個特定風電場的儲能容量配置的研究甚少。考慮到風電場的運行 經濟效益，有必要對風電場的容量進行計算，從而對接入電場進行優化配置。
【發明內容】
[0004] 為了解決上述的問題，本發明提供了一種風光同場項目光伏接入容量優化算，對 風電場的容量進行計算，從而對接入電場進行優化配置。具體的技術方案如下：
[0005] -種風光同場項目光伏接入容量優化算法，其特征在于，包括如下步驟：
[0006] 步驟(1)確定風電場已配置的主變容量；
[0007 ]步驟(2)算出風電場每天的平均出力時序峰值；
[0008] 步驟(3)計算二者在每天每小時所產生的差值；
[0009] 步驟(4)根據光伏發電特性，以及上述差值，確定可配置的光伏容量。
[0010]其中，所述的步驟(1)中的主變容量為主變壓器和線纜所能承受的容量。
[0011] 其中，所述的步驟(2)中的風電場平均出力時序峰值會隨每日的不同時間段變化， 因此主變的負荷也相應發生變化，這也意味著主變有一部分容量沒有被充分利用，且隨負 荷的變化而變化。
[0012] 其中，所述的步驟(3)中所計算出得每天每小時的差值，可明確該差值即為主變可 利用容量，因此可計算出相應時刻的可安裝的光伏容量，最后排成時序數列。
[0013] 其中，所述的步驟(4)中的光伏發電特性會由光伏發電系統在風電場所在地區中 表現出來，該特性可繪制成光伏發電特性曲線，曲線基本為倒V字形，僅在中午前后出力比 較接近滿發，且在發電周期內每小時都會發生變化。一般每個月都設一典型日，典型日有特 定的光伏特性曲線。
[0014] 在進行估算時，可擴大時間周期范圍從而得出估算值。如以一個月為時間周期，計 算差值前可預先畫出風電場每月的平均負荷曲線，與主變容量曲線進行對比，負荷曲線峰 值與主變容量的差值即為估算的推薦的光伏配置容量。
[0015] 其中，所述的計算方法也可用公式表示為：
[0016] Sp = St-Sw ①
[0017]其中SP為推薦的光伏配置容量，St為升壓站主變容量之和，Sw為風機功率曲線月平 均最大值。
[0018] 其中，所述的主變容量允許一定時間的負荷運行，該過負荷概率用數學公式可表 示為：
[0019] N=P(Sp+Sw>St) ②
[0020] 其中ST、SP、SW分別為升壓站主變容量、光伏容量、風電負荷值，P為事件發生的概 率，N為事件允許的概率。
[0021 ]本發明的有益效果：
[0022]本發明的風光同場項目光伏接入容量優化算法，該方法以風電場的投資成本及風 電棄風率最小化為優化目標，建立具有最佳經濟效益的風電場。通過本發明的計算方法，能 夠詳細的計算出風電場的光伏容量等，起到了詳細的指導作用。
【附圖說明】
[0023]下面結合附圖和【具體實施方式】對本發明專利內容作進一步詳細的說明。
[0024] 圖1為實施例中山西某風電場多年月平均風速分布圖；
[0025] 圖2為該站址代表年逐月太陽總輻射直方圖；
[0026]圖3為風能和太陽能資源互補性分析典型流程圖；
[0027]圖4為當地風光能源互補圖；
[0028] 圖5為1#主變某日風、光輸出功率時序曲線；
[0029] 圖6為估算法計算光伏配置容量。
【具體實施方式】
[0030] 根據下述實施例，可以更好的理解本發明。然而，本領域的技術人員容易理解，實 施例所描述的內容僅用于說明本發明，而不應當也不會限制權利要求書中所詳細描述的本 發明。
[0031] 考慮到風光同場項目中可配置的光伏容量與當地的風能、太陽能資源分布，以及 風電場的運行情況密切相關，現結合山西某工程項目進行具體分析。
[0032] (1)風能資源分析
[0033] 根據氣象資料，該地區因季風環流和地理因素影響，氣候具有四季分明、冬夏氣溫 差別懸殊、晝夜溫差大等特征。由于山地地形對風起著阻擋和地形的狹管效應，風向風速差 異較大。根據風電場站址的實測數據，風電場一年內月平均風速基本在2.0~4.Om/s之間。 其多年月平均風速分布直方圖見圖1。
[0034] (2)當地風能資源分析
[0035]太陽能資源的分布與各地的煒度、海拔高度、地理狀況和氣候條件有關。根據我國 太陽能資源分布情況可知，該地區全年日照小時數為2800h~3000h，太陽輻射總量5000MJ/ m2 · a~5900MJ/V · a，屬于三類地區。由此說明，該地區開發利用太陽能有相當豐富的資源 優勢。
[0036] 風電場所在區域內直接采用1998年~2012年近15年間當地最近的氣象臺太陽能 總輻射平均值5464.8MJ/m2(即1518kWh/m2)作為站址所在地的太陽總輻射量，其逐月輻射量 直方圖見圖2。
[0037] (3)風能、太陽能資源互補性分析
[0038]關于風能及太陽能資源的互補性，目前已有典型的分析方法。即以各月平均風速 數據為依據，對各月的風能儲能進行分析計算;結合氣象學模型和求導方法對這些地區各 月水平面太陽敷設總量及月最佳傾角進行理論計算，并得到各月在最佳傾角下傾斜面上的 太陽輻射總量。最后將該地區一年約最佳傾角下傾斜面上的太陽輻射總量與風機高度的風 能儲量做互補性分析，其具體流程如圖3所示。
[0039] 通過上述分析流程，計算并繪制出當地的太陽能及風能資源互補圖如圖4所示。當 地的春季風速較大，其次為冬季，夏季較弱。全年最大月平均風速出線在春季4月份，最小月 平均風速出線在夏季8月份。這與太陽能資源的年變化大體上正好相反，可以實現能源上的 互補。
[0040] 由于風電項目的開發時間較早，目前已經建成的風電場內有大面積的可利用土 地。此外，風電場具有完善的基礎設施、成熟的管理運行人員，這些都為光伏電站的建設提 供了有利條件，能節約大量的建設投資和運行成本。
[0041] 在已建設的風電場內建設光伏電站需要考慮如下多重限制因素：
[0042] 1)風電場升壓站已建送出線路的容量限制；
[0043] 2)風電場升壓站已建主變壓器的容量限制；
[0044] 3)風電場升壓站的光伏進線回路可擴建性；
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