多类型电源联合运行系统装机配比计算方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种装机配比计算方法，尤其是一种多类型电源联合运行计算最佳装 机配比的方法。
【背景技术】
[0002] 我国能源资源主要集中在西部地区，负荷中心集中在中东部地区，电力消费呈现 西电东送的格局。西北的风电、光电等可再生能源基地，与大型火电基地分布上基本一致， 可以利用远距离跨区输电通道，实现可再生能源和常规能源电力联合运行，打捆外送至负 荷中心。在此类多种电源类型的电力系统中，火力发电、蓄水发电等常规电源出力可以控 制，能够跟踪系统用电负荷波动还能跟踪新能源电力出力波动进行调节，由于风电等新能 源电力随机波动性强，火电等常规电源调节能力有限，若出现新能源出力值骤变，导致各类 电源总出力与负荷无法匹配的情况，则将造成电力系统频率失去稳定，进而导致大面积停 电等严重事故。为避免上述情况发生，各类电源装机配比应满足电力系统频率稳定性要求。
[0003] 现有的装机配比计算方法，仅将常规电源与新能源电源的出力变化率做个简单反 比例计算来确定装机配比。例如，火电机组的出力变化能力是每分钟变化装机的1%，风电 的出力变化率是每分钟变化装机的10%，则火电和风电的装机规模比例为10:1。这样虽然 能完全满足频率稳定要求，但是，新能源电力的装机比例太小，开发建设规模受到严重脱离 实的际限制。这种脱离实际表现在两方面：第一，虽然国家标准针对单个风电场的出力变 化率要求是每分钟变化不超过装机的10%，但是，频率稳定性是针对区域电力系统整体进 行测算的，而不是单个风场，区域电场总出力受各风场出力同时率影响，理论上不会出现所 有风场同时出力急剧变化相同幅度的情况。从测风塔实际测风数据及已建成风电运行数据 来看，正常运行状态下，没有区域风电出力整体一分钟内骤然变化百分之十的情况发生。现 有计算方法基于的每分钟10%的出力变化率边界不符合实际。第二，电力系统的频率是在 50赫兹左右的一个实时变化的值，只要满足频率变化上下限值的要求，系统频率稳定性就 能得到保证，现有计算方法未考虑频率波动，以保证频率值恒定为基础建立计算模型，进行 装机配比计算，模型设置不符合实际。
[0004] 利用现有计算方法进行大型能源基地各类电源装机规模配比计算，严重制约了新 能源发展，造成了可再生能源的白白浪费；同时大规模的火电开发建设，必然对当地环境造 成污染。火电规模远超可再生能源装机规模，不符合大力发展可再生能源的发展战略。
【发明内容】
[0005] 本发明要解决的技术问题是提供一种多类型电源联合运行系统装机配比计算方 法，能够保证总出力稳定的基础上最大化风光发电比例。
[0006] 为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：
[0007] 多类型电源联合运行系统装机配比计算方法，其特征在于：包括以下步骤，
[0008] 步骤A、按照一定的时间间隔采集全年内的风速数据和太阳能数据；
[0009] 步骤B、根据实际电网的需求和环境条件设计若干组装机配比方案，按照相应的时 间间隔计算出每组方案中风能发电组和光伏发电组全年内的出力值，建立出力值变化仿真 曲线；
[0010] 步骤C、验证装机配比方案的稳定性，
[0011] 验证其中一组装机配比方案，根据方案的装机配比中火力发电组和蓄水发电组的 装机规模计算出火力发电组和蓄水发电组的最大出力变化率、出力上限和出力下限，
[0012] 根据风能发电组和光伏发电组的出力值之和按照时间顺序的变化情况，调整火力 发电组和蓄水发电组的出力值，判断火力发电组、蓄水发电组、风能发电组和光伏发电组的 总出力值能否保持稳定，具体为以下三种情况，
[0013] 第一是风能发电组和光伏发电组的出力值之和变化速率小于火力发电组和蓄水 发电组最大出力变化率，则总出力值能够保持稳定；按照时间顺序继续验证下一时刻的总 出力值是否稳定；
[0014] 第二是风能发电组和光伏发电组的出力值之和下降速率大于火力发电组和蓄水 发电组最大出力变化率，使总出力值下降，总出力值下降率到总出力下限时记录越限时 间；
[0015] 第三是风能发电组和光伏发电组的出力值之和上升速率大于火力发电组和蓄水 发电组最大出力变化率，使总出力值上升，则降低风力发电组或光伏发电组的出力，记录风 力发电组减小的电量和光伏发电组减小的电量；
[0016] 步骤D、统计全年范围内的越限时间、风力发电组减小的电量和光伏发电组减小的 电量；
[0017] 步骤E、重复步骤C和步骤D对其他组配比方案进行验证，统计所有方案的全年范 围内越限时间、风力发电组减小的电量和光伏发电组减小的电量，从越限时间、风力发电组 减小的电量和光伏发电组减小的电量符合要求的配比方案中选择风力发电组和光伏发电 组的出力值占总出力值比例最大的一组作为最佳方案。
[0018] 本发明的进一步改进在于：所述步骤A与步骤B中的时间间隔为十分钟。
[0019] 本发明的进一步改进在于：所述步骤B中所有配比方案均满足火力发电组与风 能发电组的装机比例在1:0. 1~I :1. 6之间，火力发电组与光伏发电组的装机比例在1 : 0. 02~1:0. 6之间，火力发电组与蓄水发电组的装机比例在1 :0. 05~1:0. 5之间。
[0020] 本发明的进一步改进在于：步骤C中的总出力下限为单位时间内总出力的下降率 高于 2 ~3. 3% /min。
[0021] 本发明的进一步改进在于：所述步骤E中越限时间和关闭风力发电组的时间符合 要求的配比方案为越限时间小于全年0.0038%，所述步骤E中风力发电组减小的电量和光 伏发电组减小的电量符合要求的配比方案为减小的电量小于风力发电组和光伏发电组总 电量10 %的方案。
[0022] 由于采用上述技术方案，本发明所产生的有益效果在于：
[0023] 一种多类型电源联合运行系统装机配比计算方法，能够计算出保证系统频率稳定 性的基础上最大化风力发电和光伏发电的装机配比。
[0024] 本发明的通过制作出力变化仿真曲线能够直观的反应全年内风力发电组和的出 力变化情况，火力发电组和蓄水发电组的出力可以调节，通过火力发电组和蓄水发电组与 其匹配看是否能够通过调节保持总出力值的稳定。
[0025] 本发明的通过对比风能发电组出力变化速率与火力发电组和蓄水发电组最大出 力变化率，可以直接判断总出力值的变化情况，如果总出力值下降速率低于总出力下限则 记录越限时间，处于越限时间内总出力值不能满足用电需求；如果总出力值上升，通过降低 风力发电组出力来控制，保证总出力值的稳定。
[0026] 通过验证总出力值的稳定性可以选择出越限时间可风力发电组减小的电量符合 要求的最佳配比方案，保证总出力值稳定同时最大比例应用风力发电、光伏发电这些新能 源；新能源装机比例提高就提高了新能源利用率，降低了发电成本，同时降低对环境的污 染。
[0027] 火力发电组与风能发电组的装机比例在10:1~10 :16之间，火力发电组与光伏发 电组的装机比例在1 :〇. 2~1:0. 3之间，火力发电组与蓄水发电组的装机比例在1 :0. 2~ 1:0. 3之间，火力发电组的装机规模按照国家标准进行装机，其他能源的装机规模根据火力 发电组的调节能力和装机成本进行装机，保证新能源利用率最大，又能保证总出力值稳定。
【附图说明】
[0028] 图1是本发明计算方法流程图。
【具体实施方式】
[0029] 风光优化配比的计算方法，其特征在于：包括以下步骤，
[0030] 多类型电源联合运行系统装机配比计算方法，包括以下步骤，
[0031] 步骤A、按照每隔十分钟测量一次风速数据和太阳能数据，记录全年的风速数据和 太阳能数据。
[0032] 步骤B、根据实际电网的需求和环境条件设计至少4组装机配比方案，所有配比 方案中满足火力发电组与风能发电组的装机比例在1:0. 1~I :1. 6之间，火力发电组与光 伏发电组的装机比例在1 :〇. 02~1:0. 6之间，火力发电组与蓄水发电组的装机比例在1 : 0. 05~1:0. 5之间；根据步骤A测量的风速数据计算出每组方案中风能发电组的出力，根 据步骤A中测量的太阳能数据计算每组光伏发电组每十分钟的出力值，建立风能发电组和 光伏发电组的出力值变化仿真曲线。
[0033] 步骤C、验证装机配比方案的稳定性，
[0034] 首先验证其中一组装机配比方案，根据本组装机配比中火力发电组的装机规模计 算火力发电组的最大出力变化率