一种电网中期接纳可再生能源能力的评估方法与流程

本发明涉及电力市场技术领域，具体涉及一种电网中期接纳可再生能源能力的评估方法。

背景技术：

近年来我国清洁化能源发展迅速，根据中国2050年高比例可再生能源发展情景暨路径研究显示，到2050年中国全年风、光可再生能源发电量占总发电量的63.6％，高比例可再生能源的推进和发展已是我国能源发展常态。风、光能源的大规模利用源于其发电的节能减排效益，但同时由于风、光出力的波动性和随机性，使得电力系统供给侧不确定因素增加。因此为了保证电力系统运行的可靠性和经济性，电网接纳可再生能源能力受到了限制。

国内外关于电网在中期接纳风、光可再生能源能力已经开展了大量的研究，但是目前提出的指标仅是从局部和系统两个层面反映风电和光电的最大装机规模，不能为系统调度提供参考且未能反映系统消纳能力。风、光可再生能源的并网消纳对电力系统的在中期的影响有很多方面，风、光出力的波动性会扰动电网频率稳定性，风、光出力的不确定性有可能会恶化负荷峰谷差，但这些现有研究没有将风电电源和光电电源对电网的影响转换为相应的指标来反映电网接纳可再生能源的能力。

技术实现要素：

为了解决上述问题，本发明提供了一种电网中期接纳可再生能源能力的评估方法，具体技术方案如下：

一种电网中期接纳可再生能源能力的评估方法包括以下步骤：

(1)选取电网中期接纳可再生能源能力的影响因素：

电网中期接纳可再生能源能力的影响因素包括系统平均经济调峰能力、系统平均调峰需求、电网外送通道；

(2)确定电网中期接纳可再生能源能力的评估指标：

电网中期接纳可再生能源能力的评估的指标为系统平均调峰充裕度；所述系统平均调峰充裕度定义为系统平均调峰能力与系统平均调峰需求的比值；

(3)计算系统平均调峰能力：

设为系统平均调峰能力，则系统平均调峰能力的计算公式为：

其中pie为机组i的额定出力，pi,min为机组i的最小技术出力，mg为系统中可运行的发电机机组数目；

(4)计算系统平均调峰需求：

设为系统平均调峰需求，所述系统平均调峰需求包括负荷峰谷差引起的调峰需求、负荷高峰时期的旋转备用部分、风光出力聚合的新增调峰需求；

设preserve为负荷高峰时期的旋转备用部分，则负荷高峰时期的旋转备用部分preserve计算方法如下：

设plolp为负荷波动造成的缺电概率，则

式中，σload为负荷在预测值附近波动的标准差，p1为系统的负荷备用容量；p为负荷预测偏差值；

设为风光聚合体发电量的预测标准差，为风光并网后的净负荷预测标准差，则

通过正态分布表求出相对应的负荷备用容量：

p2＝σnewφ^-1(1-plolp)；(4)

preserve＝p2；(5)

式中，φ^-1为标准正态分布的反函数，p2即是负荷高峰时期的旋转备用部分preserve；

则系统平均调峰需求计算方法如下：

其中δpj,load为系统在第j天的负荷峰谷差，n为统计时间尺度，preserve为负荷高峰时期的旋转备用部分，是风光出力聚合的新增调峰需求，为可再生能源的装机容量，λ为修正系数；

(5)计算系统平均调峰充裕度：

设为系统平均调峰充裕度，则系统平均调峰充裕度的计算公式为：

进一步，所述中期的时间尺度为月度和季度之间。

进一步，所述系统平均经济调峰能力包括常规可调节机组装机容量、机组检修计划和月度、季度水电水情；系统平均调峰需求包括负荷平均峰谷差、风光聚合体平均调峰需求和允许弃风弃光电量。

进一步，所述步骤(3)中可运行的发电机组数目mg由所有装机的电源数目减去检修计划的机组数目所得。

进一步，所述步骤(4)中负荷在预测值附近波动的标准差σload的取值范围为1％～2％。

进一步，所述步骤(4)中风光聚合体发电量的预测标准差的取值范围为10％～20％。

本发明的有益效果为：本发明根据影响电网中期接纳可再生能源能力的多种因素提出了电网中期接纳可再生能源能力的指标，给出了电网中期接纳可再生能源能力的评估方法，能够较为准确的判断接纳程度；本发明考虑了影响系统运行安全的因素和经济约束因素，系统地评估了电网中期接纳可再生能源的能力，反映了电网中期可再生能源的接纳程度；本发明考虑全面，操作简便，适用性强。

附图说明

附图1是本发明中风光并网前后系统备用需求变化图。

具体实施方式

为了更好的理解本发明，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明：

一种电网中期接纳可再生能源能力的评估方法包括以下步骤：

(1)选取电网中期接纳可再生能源能力的影响因素：

中期的时间尺度为月度和季度之间，电网中期接纳可再生能源能力的影响因素包括系统平均经济调峰能力、系统平均调峰需求、电网外送通道；对于超高风光比例的地区(类似三北地区)电网外送通道对电网接纳能力才有一定的影响，一般情况下外送通道不影响电网对可再生能源的接纳能力；系统平均经济调峰能力包括常规可调节机组装机容量、机组检修计划和月度、季度水电水情；系统平均调峰需求包括负荷平均峰谷差、风光聚合体平均调峰需求和允许弃风弃光电量，具体如表1所示；

表1电网中期接纳可再生能源能力影响因素

(2)确定电网中期接纳可再生能源能力的评估指标：

电网中期接纳可再生能源能力的评估的指标为系统平均调峰充裕度；所述系统平均调峰充裕度定义为系统平均调峰能力与系统平均调峰需求的比值；系统平均调峰充裕度的取值大于100％时，电网在中期时间尺度内接纳可再生能源能力较强，同样系统平均调峰充裕度的取值小于100％时，反映了电网接纳可再生能源已经过饱和；

(3)计算系统平均调峰能力：

设为系统平均调峰能力，则系统平均调峰能力的计算公式为：

其中pie为机组i的额定出力，pi,min为机组i的最小技术出力，水电最小技术出力随来水情况不断变化，这里pie和pi,min取平均值即可；mg为系统中可运行的发电机机组数目；可运行的发电机组数目mg由所有装机的电源数目减去检修计划的机组数目所得；

(4)计算系统平均调峰需求：

设为系统平均调峰需求，所述系统平均调峰需求包括负荷峰谷差引起的调峰需求、负荷高峰时期的旋转备用部分、风光出力聚合的新增调峰需求；

设preserve为负荷高峰时期的旋转备用部分，则负荷高峰时期的旋转备用部分preserve计算方法如下：

统计资料表明，负荷在预测值附近随机变动的概率属于正态分布，且方差的大小与负荷预测的准确性有关；根据图1所示的负荷在预测值附近波动的概率密度函数，设plolp为负荷波动造成的缺电概率，则

式中，σload为负荷在预测值附近波动的标准差，σload的取值范围为1％～2％，对于负荷比较大的系统取值为1％，对于负荷较小的系统取值2％；p1为系统的负荷备用容量，该值的确定要由plolp的值来确定，plolp一般可取0.14％；p为负荷预测偏差值；

可再生能源并入电网后，由于风、光本身预测准确度大致呈正态分布，设为风光聚合体发电量的预测标准差，风光聚合体发电量的预测标准差的取值范围为10％～20％，为风光并网后的净负荷预测标准差，则

对于新的负荷预测标准差，为维持给定的缺电概率plolp，通过正态分布表可求出相对应的负荷备用容量：

p2＝σnewφ^-1(1-plolp)；(4)

preserve＝p2；(5)

式中，φ^-1为标准正态分布的反函数，p2即是负荷高峰时期的旋转备用部分preserve；

则系统平均调峰需求计算方法如下：

其中δpj,load为系统在第j天的负荷峰谷差，n为统计时间尺度，preserve为负荷高峰时期的旋转备用部分，是风光出力聚合的新增调峰需求，为可再生能源的装机容量，λ为修正系数；一般认为可再生能源装机容量为新增调峰需求，但是由于可再生能源的聚合效应，新增调峰需求会小于可再生能源装机容量，且可再生能源装机越大修正系数越小，可再生能源规模较小时修正系数取值在0.95到0.75之间；在可再生能源达到地区性规模时，取值在0.75到0.60之间；当可再生能源达到省级规模时，取值在0.60到0.50之间。

(5)计算系统平均调峰充裕度：

设为系统平均调峰充裕度，则系统平均调峰充裕度的计算公式为：

取值大于100％时，系统在中期时间尺度内接纳可再生能源能力较强，同样小于100％时，反映了电网接纳可再生能源已经过饱和。

本发明不局限于以上所述的具体实施方式，以上所述仅为本发明的较佳实施案例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。