一种新能源送端多维约束新能源开发规模计算方法及系统与流程

1.本发明涉及电力系统规划领域，特别涉及一种新能源送端多维约束新能源开发规模方法及系统。


背景技术：

2.随着提出以及构建以新能源为主体的新型电力系统的新要求，新能源行业将迎来新一轮高速发展。由于新能源分布较不均衡，除海上风电、分布式新能源外，需大规模集中式进行新能源开发后，通过特高压大容量远距离送至中东部负荷中心。新能源集约式开发、集中送出是我国建设以新能源为主体的新型电力系统的主要举措之一。
3.未来的新型电力系统，由于新能源的随机性和波动性强，对电力系统的平衡和安全均提出了较高要求。如何合理的找出一个电力系统新能源接纳的“天花板”，就需要我们考虑限制新能源发展的不同因素，将其分门别类的详细分析，计算出不同限制因素下新能源规划规模。同时，使得新能源规划规模满足以新能源为主体的新型电力系统的建设要求。
4.为避免再次出现新能源建设规模与消纳能力不匹配造成高比例弃电的情况，必须从规划阶段开始，科学评估新能源消纳能力，制定合理规划目标，引导新能源高质量发展。
5.以海量数据为基础，提出一套综合考虑资源约束、调峰能力约束、电源综合经济性约束及电网安全稳定约束四个维度因素的新能源发展规划方法，测算区域送端电力系统新能源分区发展合理规模及布局，绘制新能源发展地图。


技术实现要素：

6.本发明属于电力系统新能源规划领域，特别涉及一种新能源送端多维约束新能源开发规模计算方法，应用于在以新能源为主体的新型电力系统背景下，考虑高比例新能源送端电网在某一规划水平年下，新能源开发规模上限的计算。
7.本发明的目的，在于提供一种新能源送端多维约束新能源开发规模计算方法，其可找出一个区域电网在规划水平年，新能源开发规模的合理上限。
8.为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
9.一种新能源送端多维约束新能源开发规模计算方法，包括如下步骤：
10.确定规划水平年的负荷、电源及网架，作为整个计算的边界条件；
11.分别将资源禀赋约束、调峰能力约束、安全稳定约束、经济性约束作为不同约束条件，以电力系统新能源弃电率为指标，以减少常规火电开机和提高新能源消纳能力为目标，考虑多时间尺度下的各类电源互补运行下的平衡问题；从各类电源的可持续发展出发，计算得到在同一规划水平年的边界条件下，考虑不同约束因素的新能源开发规模；
12.将资源禀赋约束、调峰能力约束、安全稳定约束、经济性约束四种情况下得到的考虑不同约束因素的新能源开发规模取小，并分析是否满足配套政策，调整边界条件，得到在某个规划水平年下以新能源为主体的新能源可开发规模。
13.作为本发明的进一步改进，分别将资源禀赋约束、调峰能力约束、安全稳定约束、
经济性约束作为不同约束条件，以电力系统新能源弃电率为指标，以减少常规火电开机和提高新能源消纳能力为目标，考虑多时间尺度下的各类电源互补运行下的平衡问题，具有包括：
14.将资源禀赋作为新能源开发规模的限制因素，考虑平价上网限制，测算电力系统新能源可平价开发总规模；通过调峰能力约束，计算得到电力系统新能源接纳能力；考虑新能源大规模接入对电网安全和系统稳定性特征产生的影响，以直流闭锁作为电网故障校核条件，计算得到考虑频率安全指标的电力系统新能源接纳规模；考虑各类电源的可持续发展，计算得到以经济性为约束的电力系统新能源开发规模。
15.作为本发明的进一步改进，考虑各类电源的可持续发展包括新能源与火电、新能源与网架、灵活性资源协调规划；
16.所述资源禀赋的约束包括考虑理论蕴藏量、技术可开发量，以及考虑平价上网限制求出新能源平价可开发量。
17.作为本发明的进一步改进，所述调峰能力约束是基于风电保证出力，进行电力平衡分析，确定常规电源规模，综合各分区资源条件、电网送出成本、调峰电源情况、弃电时段分布，拟定新能源方案，考虑新能源季节性、月度特性，进行中长期模拟，得出电源检修安排、水电电量分配，再进行考虑新能源预测误差及分区断面交换能力约束的8760小时生产模拟计算，在确定弃电率达到要求后，进行省间互济分析，以及抽蓄投产滞后、光热规模变化、直流小时数变化的敏感性分析，得到最终结论。
18.作为本发明的进一步改进，所述安全稳定约束是考虑具有低惯量、低短路容量特征的新能源对新型电力系统稳定性产生的影响，并提出了通过直流闭锁作为限制约束故障的方法。
19.作为本发明的进一步改进，从各类电源的可持续发展出发是指：
20.首先基于煤价、电价、电源投资成本计算各省区火电盈亏平衡小时数；然后考虑火电利用小时数与新能源规模负相关，权衡补贴金额与新能源规模，确定最终考虑经济性约束的新能源规模。
21.作为本发明的进一步改进，所述将资源禀赋约束、调峰能力约束、安全稳定约束、经济性约束四种情况下得到的考虑不同约束因素的新能源开发规模取小，如果不满足政策要求，调整配套网架规划和政策支撑，最终达到所需新能源规模。
22.一种新能源送端多维约束新能源开发规模计算系统，包括：
23.边界调节确定模块，用于确定规划水平年的负荷、电源及网架，作为整个计算的边界条件；
24.约束因素计算模块，用于分别将资源禀赋约束、调峰能力约束、安全稳定约束、经济性约束作为不同约束条件，以电力系统新能源弃电率为指标，以减少常规火电开机和提高新能源消纳能力为目标，考虑多时间尺度下的各类电源互补运行下的平衡问题；从各类电源的可持续发展出发，计算得到在同一规划水平年的边界条件下，考虑不同约束因素的新能源开发规模；
25.可开发规模得到模块，用于将资源禀赋约束、调峰能力约束、安全稳定约束、经济性约束四种情况下得到的考虑不同约束因素的新能源开发规模取小，并分析是否满足配套政策，调整边界条件，得到在某个规划水平年下以新能源为主体的新能源可开发规模。
26.一种新能源送端多维约束新能源开发规模设备，包括：
27.存储器，
28.处理器，
29.所述处理器被配置为：执行所述的新能源送端多维约束新能源开发规模方法。
30.一种计算机可读存储介质，当所述存储介质中的指令由处理器执行时，使得处理器能够执行所述的新能源送端多维约束新能源开发规模方法。
31.相对于现有技术，本发明的有益效果是：
32.以新能源为主体的新型电力系统，由于新能源占比的不断增加，新能源的随机性、波动性和电力电子化特征，对电力系统的平衡和安全均带来了巨大挑战。本发明提出的方法，可以合理的确定新能源发展的规模，在解决高占比新能源送端电力系统安全和平衡问题的前提下，兼顾经济性和政策要求，计算确定满足多维约束条件的新能源规划规模，具有条件明确、流程清晰、实用性强的特点，可有效提高新能源接纳水平，避免新能源大规模弃电。
附图说明
33.图1是新能源送端多维约束新能源开发规模计算方法计算流程图；
34.图2是考虑调峰约束的新能源开发规模计算流程图；
35.图3为本发明一种新能源送端多维约束新能源开发规模系统结构示意图；
36.图4为本发明一种电子设备结构示意图。
具体实施方式
37.为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
38.为避免再次出现新能源建设规模与消纳能力不匹配造成高比例弃电的情况，必须从规划阶段开始，科学评估新能源消纳能力，制定合理规划目标，引导新能源高质量发展。
39.以海量数据为基础，提出一套综合考虑资源约束、调峰能力约束、电源综合经济性约束及电网安全稳定约束四个维度因素的新能源发展规划方法，测算区域送端电力系统新能源分区发展合理规模及布局，绘制新能源发展地图。
40.如图1所示，一种新能源送端多维约束新能源开发规模方法，包括以下步骤：
41.确定规划水平年的负荷、电源及网架，作为整个计算的边界条件；
42.分别将资源禀赋约束、调峰能力约束、安全稳定约束、经济性约束作为不同约束条件，以电力系统新能源弃电率为指标，以减少常规火电开机和提高新能源消纳能力为目标，考虑多时间尺度下的各类电源互补运行下的平衡问题；从各类电源的可持续发展出发，计算得到在同一规划水平年的边界条件下，考虑不同约束因素的新能源开发规模；
43.将资源禀赋约束、调峰能力约束、安全稳定约束、经济性约束四种情况下得到的考虑不同约束因素的新能源开发规模取小，并分析是否满足配套政策，调整边界条件，得到在
某个规划水平年下以新能源为主体的新能源可开发规模。
44.实施例
45.以下将结合附图，对本发明的技术方案及有益效果进行详细说明。
46.本发明提供一种新能源送端多维约束新能源开发规模计算方法。
47.结合新型电力系统发展趋势，确定规划水平年的负荷、电源及网架，作为整个计算的边界条件，分别将资源禀赋约束、调峰能力约束、安全稳定约束、经济性约束作为不同约束条件，以电力系统新能源弃电率为重点指标，减少常规火电开机和提高新能源消纳能力为目标，从各类电源的可持续发展出发，计算得到在同一规划水平年的边界条件下，考虑不同约束因素的新能源开发规模；将上述四方面约束计算得到的新能源可开发规模取小，并分析是否满足配套政策，调整边界条件，即可得到在某个规划水平年下，一个以新能源为主体的新型电力系统，总的新能源可开发规模，以指导新能源发展。
48.如图1所示，首先选取计算的规划水平年，通过规划水平年的规划结论，确定负荷、网架、电源等边界条件。在此基础上开展计算工作。
49.资源禀赋约束是新能源开发规模的首要约束，除了理论蕴藏量和技术可开发量约束外，同时要考虑平价上网的限制。
50.其次考虑调峰能力约束的新能源开发规模计算。
51.由于新能源的随机性和波动性，新能源功率日内、日间的波动远远超过负荷的波动，调峰问题已经成为制约新能源规划规模的首要问题。如图2所示，本发明建立了考虑调峰约束的西北新能源开发规模计算流程。首先对对资源特性进行整理分析(有效容量系数、保证出力率)，确定负荷规模及变化以及分区功率交换能力，明确新能源弃电率作为新能源调峰约束指标，开展电力电量平衡及生产模拟计算。
52.先初步匡算新能源规模，基于风电保证出力，进行电力平衡分析，确定常规电源规模。然后进行循环计算修正流程，综合各分区资源条件、电网送出成本、调峰电源情况、弃电时段分布，拟定新能源方案，考虑新能源季节性、月度特性，进行中长期模拟，得出电源检修安排、水电电量分配，最后进行考虑新能源预测误差及分区断面交换能力约束的8760小时生产模拟计算，以满足国家配额制政策要求。如果计算得到的结论不能满足预先设定的弃电率的要求，则调整规模及方案，重新进行计算，直到弃电率满足要求再进入下一步。开展抽蓄投产滞后、光热规模变化、直流利用小时数变化的敏感性分析，结束调峰能力约束计算。
53.第三是安全稳定约束计算。安全约束主要考虑具有低惯量、低短路容量特征的新能源对电网安全和系统稳定性特征产生的影响。首先根据单回最大外送直流单极闭锁、双极闭锁以及“同送同受”直流连续换相失败条件计算煤电最小开机容量；然后给定新能源规模及直流外送规模作为边界条件，考虑煤电最小开机安全条件，进行生产模拟，校验新能源利用率；最后根据生产模拟结果，进一步进行频率安全校验，直至得到满足要求的结果。
54.第四是经济性约束计算。经济约束主要考虑各类电源的可持续发展，包括新能源与火电、新能源与网架、灵活性资源协调规划问题。首先基于煤价、电价、电源投资成本计算各省区火电盈亏平衡小时数；然后考虑火电利用小时数与新能源规模负相关，权衡补贴金额与新能源规模，确定推荐新能源规模。
55.最后，将上述四方面约束计算得到的新能源可开发规模取小，并分析是否满足配
套政策，调整边界条件，即可得到在某个规划水平年下，一个以新能源为主体的新型电力系统，总的新能源可开发规模，以指导新能源发展。
56.如图3所示，本发明还提供一种新能源送端多维约束新能源开发规模确定系统，包括：
57.边界调节确定模块，用于确定规划水平年的负荷、电源及网架，作为整个计算的边界条件；
58.约束因素计算模块，用于分别将资源禀赋约束、调峰能力约束、安全稳定约束、经济性约束作为不同约束条件，以电力系统新能源弃电率为指标，以减少常规火电开机和提高新能源消纳能力为目标，考虑多时间尺度下的各类电源互补运行下的平衡问题；从各类电源的可持续发展出发，计算得到在同一规划水平年的边界条件下，考虑不同约束因素的新能源开发规模；
59.可开发规模得到模块，用于将资源禀赋约束、调峰能力约束、安全稳定约束、经济性约束四种情况下得到的考虑不同约束因素的新能源开发规模取小，并分析是否满足配套政策，调整边界条件，得到在某个规划水平年下以新能源为主体的新能源可开发规模。
60.如图4所示，本发明的另一目的在于提出新能源送端多维约束新能源开发规模的设备，包括：
61.存储器，
62.处理器，
63.所述处理器被配置为：执行所述的新能源送端多维约束新能源开发规模方法。
64.本发明还提供一种计算机可读存储介质，当所述存储介质中的指令由处理器执行时，使得处理器能够执行新能源送端多维约束新能源开发规模方法。
65.本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd-rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
66.本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
67.这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
68.这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一
个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
69.最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。