一种水风光储一体化基地电力生产模拟方法与流程

本发明属于多能互补一体化基地电力生产模拟，具体涉及一种水风光储一体化基地电力生产模拟方法。

背景技术：

1、风光出力存在较大的不确定性，直接并网将对电网造成较大的冲击，将增加受端电力系统的转动惯量需求，因此，大规模风光的发展需要水电、抽蓄、火电的调节电源调节后并网。水电、抽蓄作为可再生能源电力，是当前形势下大力发展的调节电源，因此水风光储为主的清洁能源基地或项目应势而生。

2、水风光储一体化基地电力生产模拟是水风光储一体化规划设计及具体电源设计的重要内容，其为一体化电源配置、电站必要性及规模论证十分重要。当前的水风光储一体化电力生产模拟大多以基地的形势出现，以送电量的方式进行模拟，然而此种方式未能充分发挥抽蓄的作用，送出的电力仍旧具有不确定性，还需要受端电力系统进一步调节，且抽蓄的运行调度主要体现在日内，并未考虑抽水蓄能电站在月内日间的运行调度。为此，有必要提出改进现有的水风光储一体化基地电力生产模拟方法。

技术实现思路

1、本发明提出了一种水风光储一体化基地电力生产模拟方法，该方法弥补了现有技术的不足，可实现水风光储一体化电力满足受端电力系统日负荷特性及月负荷特性，且实现抽蓄的月内调节，充分发挥抽蓄的作用及反映了水电与抽蓄之间的协调运行，可为水风光储一体化电源配置及具体电源必要性、规模的论证提供准确合理的能量指标。

2、本发明的技术方案是：一种水风光储一体化基地电力生产模拟方法，其特征在于，包括如下步骤：

3、第一步：根据基础数据并假设月最大负荷，整理得到月内模拟所需数据：月内逐时负荷、月水电可调平均出力、月水电预想出力、月抽蓄最大容量、抽蓄最大蓄能量以及月内风光逐时出力；基础数据包括月负荷曲线、典型日负荷曲线、风光8760h出力曲线、水电预想出力、水电平均出力及强迫出力、抽蓄装机容量及连续满发小时数；

4、第二步：进行月内逐时电源出力计算，包括：直接吸纳风光出力、抽蓄必抽的风光出力、需水电＆抽蓄发电出力、水电可补抽蓄抽水出力、抽蓄必发出力、需留抽蓄蓄能量、抽蓄抽水及发电出力与抽蓄蓄能量变化计算、水电直供负荷调节出力、风光及水电供抽水出力、电力电量平衡判断以及风光弃电出力；

5、第三步：月内逐时电源出力调整，包括调整抽水电为抽风光、调整弃水为弃风光以及负荷曲线调整，调整后得到模拟的水风光储一体化基地送电逐时负荷及各电源逐时出力。

6、前述的水风光储一体化基地电力生产模拟方法中，所述月内逐时负荷的计算：

7、；

8、式中：loadi,j为第i月第j时刻的负荷，mw；loadi,max为第i月假设的最大负荷，mw；load m curvei,k为第i月第k天的负荷率；load d curvei,h为第i月典型日第h时刻的负荷率；hforce outi为第i月水电强迫出力，mw；

9、所述月水电可调平均出力的计算：；

10、式中：havi outi为第i月水电可调平均出力，mw；have outi为第i月水电平均出力，mw；

11、所述月水电预想出力的计算：；

12、式中：hmaxi为第i月水电预想出力，mw；hinstall为水电装机容量，mw；hrepairi为水电在第i月安排的机组检修容量，mw；hdisi为机组检修安排后剩余容量的受阻容量，mw；

13、所述月抽蓄最大容量、抽蓄最大蓄能量的计算：

14、；

15、式中：pmaxi为一体化模拟时第i月抽蓄最大容量，mw；es max为抽蓄最大蓄能量，mwh；pinstallm为纳入一体化第m个抽蓄的装机容量，mw；prepairm,i为第m个抽蓄在第i月抽蓄的检修容量，mw；phoursm为纳入一体化第m个抽蓄的连续满发小时数；n为基地中抽水蓄能电站的个数；

16、所述月内风光逐时出力的计算：

17、；

18、式中：wind＆solar outi,j为模拟所用的第i月第j时刻的风光出力之和，mw；windcurvei,j为第i月第j时刻的风电出力率；solarcurvei,j为第i月第j时刻的光伏出力率；winstall为纳入一体化的风电装机容量，mw；sinstall为纳入一体化的光伏电站装机容量，mw。

19、前述的水风光储一体化基地电力生产模拟方法中，所述直接吸纳风光出力的计算：；

20、式中：direct w＆s outi,j为第i月第j时刻直接吸纳风光出力，mw；

21、所述抽蓄必抽的风光出力的计算：

22、；

23、式中：must pump w＆s ini,j为第i月第j时刻抽蓄必抽的风光出力，mw；

24、所述需水电＆抽蓄发电出力的计算：；

25、式中：h＆p need outi,j为第i月第j时刻需水电＆抽蓄发电出力，mw；

26、所述水电可补抽蓄抽水出力的计算：

27、；

28、式中：h supply pump ini,j为第i月第j时刻水电可补抽蓄抽水出力，mw；

29、所述抽蓄必发出力的计算：

30、；

31、式中：must pump outi,j为第i月第j时刻抽蓄必发出力，mw；

32、所述需留抽蓄蓄能量从月内最后一个时刻逆时序进行计算，采用如下①～③的判断方式和相应的公式计算：

33、①若j=hoursi，则计算公式如下：；

34、②若1≤j＜hoursi且must pump outi,j+1＞0，则计算公式如下：

35、；

36、③若1≤j＜hoursi且must pump outi,j+1≤0，则计算公式如下：

37、；

38、式中：need retain esi,j为第i月第j时刻需留抽蓄蓄能量，mwh；hoursi为第i月的小时数；initial es为假定的抽蓄初始蓄能量，mwh；α为抽蓄发电与抽水的转换系数；

39、所述抽蓄抽水及发电出力与抽蓄蓄能量变化的计算：

40、若j=1，则计算公式如下：

41、；

42、若2≤j≤hoursi，采用如下④～⑨的判断方式和相应的公式计算：

43、④若must pump outi,j≤0，则抽蓄发电出力调整值pump out adi,j=0，此时若满足esi,j-1＜need retain esi,j，则抽蓄抽水出力调整值计算公式如下：

44、；

45、⑤若must pump outi,j≤0，则抽蓄发电出力调整值pump out adi,j=0，此时若满足esi,j-1≥need retain esi,j，则抽蓄抽水出力调整值pump in adi,j=0；

46、⑥若must pump outi,j＞0，则抽蓄抽水出力调整值pump in adi,j=0，此时若满足esi,j-1≥need retain esi,j，则抽蓄发电出力调整值计算公式如下：

47、；

48、⑦若must pump outi,j＞0，则抽蓄抽水出力调整值pump in adi,j=0，此时若满足esi,j-1＜need retain esi,j，则抽蓄发电出力调整值pump out adi,j=0；

49、⑧抽蓄的抽水出力及发电出力计算公式如下：

50、；

51、⑨抽蓄蓄能量计算公式如下：；

52、式中：esi,j为第i月第j时刻的抽蓄蓄能量，mwh；pump in adi,j为第i月第j时刻的抽蓄抽水出力调整值，mw；pump out adi,j为第i月第j时刻的抽蓄发电出力调整值，mw；pump ini,j为第i月第j时刻的抽蓄抽水出力，mw；pump outi,j为第i月第j时刻的抽蓄发电出力，mw；

53、所述水电直供负荷调节出力的计算：

54、；

55、式中：direct h outi,j为第i月第j时刻水电直供负荷调节出力，mw；

56、所述风光及水电供抽水出力的计算：；

57、式中：w＆s to pumpi,j为第i月第j时刻风光供抽水出力，mw；h to pumpi,j为第i月第j时刻水电供抽水出力，mw；

58、所述电力电量判断平衡为：

59、；

60、式中：ei,short为第i月的电力不足累计值，mw；△ei,hydro为第i月剩余水电可调电量，mwh；

61、当ei,short＞0，说明电力不平衡，此时则需要降低该月最大负荷；当ei,short=0，△ei,hydro＜0，说明水电可调电量不满足电量平衡，此时也需要降低该月最大负荷；当ei,short=0，△ei,hydro≥0，满足电力电量平衡；针对各月，以输电通道容量为最大负荷、0为最小负荷，采用二分法的方式计算得到各月的月最大负荷；当在某个月最大负荷时，满足ei,short=0且△ei,hydro≥0，继续增加该负荷则出现ei,short＞0或△ei,hydro＜0时，该负荷则为该月所求最大负荷；若此时△ei,hydro＞0，则存在剩余水电可调电量；

62、所述风光弃电出力的计算：

63、；

64、式中：abandon w＆s outi,j为第i月第j时刻风光弃电出力，mw。

65、前述的水风光储一体化基地电力生产模拟方法中，所述调整抽水电为抽风光的计算：

66、；

67、式中：h pump adi,j为第i月第j时刻抽水出力调整值，mw；h to pump′i,j为抽水出力调整后的第i月第j时刻的水电供抽水出力，mw；w＆s to pump′i,j为抽水出力调整后的第i月第j时刻的风光供抽水出力，mw；direct h out′i,j为抽水出力调整后的第i月第j时刻的水电直供负荷调节出力，mw；direct w＆s out′i,j为抽水出力调整后的第i月第j时刻的直接吸纳风光出力，mw；

68、所述调整弃水为弃风光的计算：

69、；

70、式中：h ad outi,j为第i月第j时刻的调整出力，mw；direct h out″i,j为弃电调整后的第i月第j时刻水电直供负荷调节出力，mw；direct w＆s out″i,j为弃电调整后的第i月第j时刻直接吸纳风光出力，mw；abandon w＆s out′i,j为弃电调整后的第i月第j时刻风光弃电出力，mw；h adjust为设置的调整值，mw，该值以该月水电预想出力为上限、0为下限，采用二分法的方式求得，在某个h adjust时，若满足，则h adjust时为所求值；若h adjust等于该月水电预想出力时，仍出现，则会出现弃水，弃水电量为；

71、所述负荷曲线调整的计算：；

72、load resultsi,j为第i月第j时刻送电负荷，mw。

73、前述的水风光储一体化基地电力生产模拟方法中，还包括第四步：根据步骤三得到月平均出力及年电量，月平均出力及年电量的计算如下：

74、所述月平均出力的计算：

75、；

76、式中：ave loadi为第i月的月平均负荷，mw；w＆s outi为第i月的月平均直接吸纳风光出力，mw；h outi为第i月的月平均水电直供负荷调节出力，mw；p outi为第i月的月平均抽蓄出力，mw；w＆s pumpi为第i月的月平均风光供抽水出力，mw；h pumpi为第i月的月平均水电供抽水出力，mw；abandon w＆si为第i月的月平均风光弃电出力，mw；abandon hi为第i月的月平均弃水电出力，mw；

77、所述年电量的计算：

78、；

79、式中：eload为年送出负荷电量，亿kwh；ew＆s为直接吸纳风光出力电量，亿kwh；eh为水电直供负荷调节出力电量，亿kwh；ep为抽蓄发电出力电量，亿kwh；pw＆s为风光供抽水出力电量，亿kwh；ph为水电供抽水出力电量，亿kwh；abanw＆s为风光弃电出力电量，亿kwh；abanh为弃水电量，亿kwh。

80、本发明的优点是：本发明所提出的水风光储一体化基地电力生产模拟方法，以月为模拟周期、小时为模拟时段，年内针对各月进行逐时模拟，进而得到各月逐时电源出力及抽水出力，模拟过程为：首先假设月最大负荷进而得到月内逐小时负荷；将低于负荷的风光出力直接吸纳，高于负荷的风光出力作为抽蓄必须抽水的出力，但需以抽蓄装机容量限制；将扣除风光直接吸纳出力的负荷作为水电和抽蓄的需发出力，需发出力中高于水电预想出力的为抽蓄必发出力，需发出力中低于水电预想出力的差值扣除抽蓄必抽出力后为水电可补抽蓄抽水的出力；进一步从月末时刻逆时序分析每个时刻的必发及可抽，进而得到各个时刻需要为后续时刻预留的抽蓄蓄能量；再进一步在必抽和必发出力的基础上，结合需留蓄能量及实际蓄能量变化，若需留蓄能量大于实际蓄能量，则抽蓄可以将多出的部分发出，若实际蓄能量小于需留蓄能量，则抽蓄需提前抽水达到需留蓄能量；以此则得到风光出力、抽蓄出力及抽水，负荷曲线的空缺以水电出力填补，当月内负荷曲线无电力不足且水电填补出力与输入出力基本一致时，则得到模拟的月内逐时出力变化；最后结合水电、光伏供抽蓄抽水出力，调节抽水出力，在有风光出力的情况下优先抽风光，结合水电出力及风光吸纳出力，调节水电、风光出力，使其尽可能不出现弃水出力。所以，本发明是在水电与抽蓄联合调节风光的基础上，适应受端电力系统日负荷特性及月负荷特性，对于年负荷特性则以一体化的能力为基础尽可能适应，且抽蓄可在月内、日内进行调节。按照本发明方法，水风光储一体化电力送至受端电力系统，不会增加受端电力系统转动惯量需求，一定程度上可视为降低受端负荷。本发明充分发挥了抽蓄的作用及反映了水电与抽蓄之间的协调运行，是当前一体化基地或项目中配置抽蓄的合理电力生产模拟方法，可为水风光储一体化电源配置及具体电源必要性、规模的论证提供准确合理的能量指标。