一种应对极端天气不利影响的多能互补电力电量平衡方法与流程

本发明属于多能互补及新型储能研究，具体涉及一种应对极端天气不利影响的多能互补电力电量平衡方法。

背景技术：

1、气象学上的极端天气是指某些地区在一定时间内出现的历史罕见的气象事件，天气的状态严重偏离其平均态，其发生概率通常小于5％或10％，在统计意义上属于不易发生的事件。影响新能源发电的极端天气与气象学中定义的极端天气并不完全相同，从风力和光伏发电的角度考虑，能够导致与新能源出力波动相关的气象因素(如风速、辐照度)短时剧烈变化的天气都可以称之为极端天气。因此，与水电和火电等常规电源发电不同，风电和光伏发电极易受到气象因素影响，出力特性呈现明显的间歇性、随机性和波动性。近年来，随着全球气候变暖，极端天气频现，若新能源大规模高比例并网，则极端天气对电力系统安全运行的影响主要体现在对新能源低出力对电力系统带来的不利影响。

2、随着“双碳”目标的提出，现有多能互补(电力电量平衡)技术中体现风电和光伏发电的小时出力过程，但只采用了1个代表年以1小时为时间步长的平均出力，一定程度上均化了风电和光伏的出力过程，人为降低了风电和光伏出力不确定性的影响，调节电源的可调节能力需求值相应偏小，与实际情况吻合度欠佳；此外，忽略了短期极端天气和连续极端天气的新能源低出力影响，使得调节电源的备用及装机规模不足，从而影响新型电力系统的安全及稳定。

3、在大规模高比例新能源并网条件下，在电源配置的规划、设计及运行管理中，需重视短期及连续极端天气，对新能源出力及电网的不利影响。在多能互补电力电量平衡技术中，需寻求一种应对短时极端天气和连续极端不利气候的多能互补电力电量平衡技术，用于指导电源配置规划、设计和运行管理。

技术实现思路

1、本发明的目的是：提供了一种应对极端天气不利影响的多能互补电力电量平衡方法。本发明克服了高比例新能源不确定性的这些关键影响，能很好的反映实际，有利于电网的规划、设计、运行，及电力系统的安全和稳定。

2、本发明的技术方案是：一种应对极端天气不利影响的多能互补电力电量平衡方法，包括如下步骤：

3、步骤1，分析极端天气，计算电力系统中新能源出力过程；所述的新能源包括风电、光伏能源；

4、步骤2，结合新能源典型出力过程，进行电网或电力系统的电力电量平衡；

5、步骤3，结合开机容量耦合需要，分析电力系统中调节电源可提供的工作容量、新增顶负荷能力及需要的火电开机容量一；

6、步骤4，分析短期极端天气需要兜底的火电开机容量二；

7、步骤5，分析连续极端天气需要兜底的火电开机容量三；

8、步骤6，耦合分析，确定电力系统各电源的相关容量及出力过程。

9、前述的应对极端天气不利影响的多能互补电力电量平衡方法中，步骤1具体为：分析新能源出力短时间段出力极端低值及陡降幅度，分析新能源出现连续数日低出力值及其累积，并计算新能源出力过程。

10、前述的应对极端天气不利影响的多能互补电力电量平衡方法中，步骤2具体为：在电力系统中，进行电力生产模拟及电力电量平衡，为消纳新能源不确定性出力，在新能源的期望出力调度及不确定性出力变化基础上，分析需要调节电源提供的工作容量及顶负荷平衡。

11、前述的应对极端天气不利影响的多能互补电力电量平衡方法中，步骤3具体为：根据多能互补电力生产模拟或电力电量平衡，计算各类调节电源的出力过程，结合各调节电源的检修和受阻情况及工作状态，分析各调节电源可提供的新增顶负荷能力，确定火电开机容量一，火电开机容量一满足负荷的工作容量和旋转备用要求。

12、前述的应对极端天气不利影响的多能互补电力电量平衡方法中，步骤4具体为：针对短时间极端天气风电和光伏发电可提供的保证出力，根据多能互补电力生产模拟或电力电量平衡计算，分析兜底火电开机容量二；应对小时级短时段不利天气，需满足承担新能源发电保证出力时的平衡需求；短时不利天气的新能源保证出力，只需对负荷峰值时段进行分析。

13、前述的应对极端天气不利影响的多能互补电力电量平衡方法中，对负荷峰值时段进行分析时，按该峰值时段风电、光伏出力的保证率对应出力考虑。

14、前述的应对极端天气不利影响的多能互补电力电量平衡方法中，所述的保证率为95％。

15、前述的应对极端天气不利影响的多能互补电力电量平衡方法中，步骤5具体为：针对连续不利低出力代表资料，计算分析出需要的兜底火电开机容量三；应对连续不利天气候时，需弥补新能源发电出力及电量不足的开机备用；连续不利气候影响的开机容量计算，需进行当前调度月份全部天数的连续调度，并满足最大开机需求。

16、前述的应对极端天气不利影响的多能互补电力电量平衡方法中，步骤6具体为：进行步骤2～5的复核，火电开机容量取大值，并进行耦合迭代，分析出系统中各电源的工作容量、出力过程、电量消纳、燃料消耗，及需要的火电开机容量和装机容量。

17、本发明的优点是：在新型电力系统构建过程中，大规模新能源高比例并网时，极端天气对风电和光伏出力的影响将直接影响电源规划或电源配置规模，在调度过程中将影响协调运行和管理，而多能互补(电力电量平衡)分析是确定电源规划、电源配置规模的主要手段，因此多能互补电力电量平衡技术中应考虑应对极端天气(短时极端天气和连续极端天气)对新能源低出力的影响。

18、在电力系统中，可为系统提供一次能源的电源主要有新能源发电、水电、火电、核电等，新能源出力的不确定性强，水电也有一定的不确定性，核电考虑安全因素其可调节能力小，火电兜底功能较强，具备应对短时极端天气和连续极端天气造成的新能源低出力对系统的影响。因此本发明基于大规模新能源并网消纳的需求下，充分考虑极端天气对新能源发电低出力的影响，以火电开机容量为研究对象，提出应对极端天气对电力系统不利影响的多能互补电力电量平衡技术。本发明以问题为导向，与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

19、(1)充分考虑短时极端天气带来的新能源低出力的变化影响，与实际情况更吻合。

20、现有多能互补(电力电量平衡)技术中，体现了体现风电和光伏发电典型年步长1小时的出力，但未能反映新能源出力的不确定性及极端天气对电网的影响，将会使得规划设计的调节电源装机规模偏小，不利于高比例新能源新型电力系统的安全和稳定。

21、本发明提出的一种计及火电开机容量应对极端天气对电力系统不利影响的多能互补电力电量平衡技术，克服了高比例新能源不确定性的这些关键影响，能很好的反映实际，有利于电网的规划、设计、运行，有利于电力系统的安全和稳定。

22、(2)充分考虑连续极端天气对连续数日新能源低出力工况，方法新颖，考虑周全，完善了多能互补技术，为电源规划、设计和运行及管理提供决策依据。

23、本发明提出的一种计及火电开机容量应对极端天气对电力系统不利影响的多能互补电力电量平衡技术，从诸多调节电源的调节能力的分析中确定以火电开机容量为研究对象，充分考虑火电最小技术出力、经济调峰、检修、备用和旋转等要求，解决了由于连续极端天气带来的电量缺口矛盾。

24、(3)采用电源“顶负荷/压出力”的能力分析，易于理解，可操作性强。

25、在本发明提出的一种计及火电开机容量应对极端天气对电力系统不利影响的多能互补电力电量平衡技术，引入了“顶压需求”和“顶压能力”技术，当新能源出力偏大时需调节电源“压出力”，若新能源出力偏小则需调节电源“顶负荷”，简称“顶压”。通过分析风电和光伏发电出力的顶压需求以及各调节电源可提供的新增顶压能力，进而确定各电源的工作状态和火电的开机容量，可用于指导日前调度，逻辑清晰，易于理解，可操作性强。

26、(4)本发明适用于简单及复杂电网或能源基地，具体涉及新能源(风电及光伏)、水电、储能(含抽水蓄能及新型储能)、火电等多种电源。