风光同场项目光伏接入容量优化算法
【技术领域】
[0001]本发明涉及风光同场发电领域，具体涉及一种风光同场项目光伏接入容量优化算 法。
【背景技术】
[0002] 近年来，经济发展与能源供给、环境污染之间的矛盾日益加剧。为实现能源与经济 的可持续发展，各国政府，特别是欧美各国，均将本国的新能源发展问题提到了战略意义的 角度上进行考虑。风力发电和光伏发电是目前我国应用最广、技术最成熟、商业化程度最好 的新能源利用形式。然而，风电、光伏均属于低密度、随机性强、稳定性差的能源，风电、光伏 项目的建设也带来土地利用率低、出力不稳定、电网调度困难等问题，国内诸多省份发生过 "弃风"、"弃光"等现象。
[0003] 为解决稳定性问题，国内开展了诸多风电、光伏、水电、火电、储能等多种能源类型 的组合研究，其中风光同场成为理论研究和工程实践的热点。由于我国特有的风能及太阳 能资源状况、地形分布、地理位置等因素，风电和光伏也具有一定的互补性。风电和光伏同 场开发，在一定程度上能提高整体出力的稳定性。但风电大规模接入电网，在输送清洁能源 的同时，因其随机性和间歇性，会给电力系统的安全稳定运行带来较大影响。因此，如何平 滑风电场出力成为现阶段提高电网消纳风电能力的重要举措之一。对于风电和光伏都达到 较大出力的工况，如大风季节且光照条件良好时，风能和光伏系统的累计输出功率也可能 会超过主变的额定容量。近年来，国内外学者的相关研究众多，但多集中于协调控制及定性 分析平滑效果，而对于一个特定风电场的储能容量配置的研究甚少。考虑到风电场的运行 经济效益，有必要对风电场的容量进行计算，从而对接入电场进行优化配置。
【发明内容】
[0004] 为了解决上述的问题，本发明提供了一种风光同场项目光伏接入容量优化算，对 风电场的容量进行计算，从而对接入电场进行优化配置。具体的技术方案如下：
[0005] -种风光同场项目光伏接入容量优化算法，其特征在于，包括如下步骤：
[0006] 步骤(1)确定风电场已配置的主变容量；
[0007 ]步骤(2)算出风电场每天的平均出力时序峰值；
[0008] 步骤(3)计算二者在每天每小时所产生的差值；
[0009] 步骤(4)根据光伏发电特性，以及上述差值，确定可配置的光伏容量。
[0010]其中，所述的步骤(1)中的主变容量为主变压器和线缆所能承受的容量。
[0011] 其中，所述的步骤(2)中的风电场平均出力时序峰值会随每日的不同时间段变化， 因此主变的负荷也相应发生变化，这也意味着主变有一部分容量没有被充分利用，且随负 荷的变化而变化。
[0012] 其中，所述的步骤(3)中所计算出得每天每小时的差值，可明确该差值即为主变可 利用容量，因此可计算出相应时刻的可安装的光伏容量，最后排成时序数列。
[0013] 其中，所述的步骤(4)中的光伏发电特性会由光伏发电系统在风电场所在地区中 表现出来，该特性可绘制成光伏发电特性曲线，曲线基本为倒V字形，仅在中午前后出力比 较接近满发，且在发电周期内每小时都会发生变化。一般每个月都设一典型日，典型日有特 定的光伏特性曲线。
[0014] 在进行估算时，可扩大时间周期范围从而得出估算值。如以一个月为时间周期，计 算差值前可预先画出风电场每月的平均负荷曲线，与主变容量曲线进行对比，负荷曲线峰 值与主变容量的差值即为估算的推荐的光伏配置容量。
[0015] 其中，所述的计算方法也可用公式表示为：
[0016] Sp = St-Sw ①
[0017]其中SP为推荐的光伏配置容量，St为升压站主变容量之和，Sw为风机功率曲线月平 均最大值。
[0018] 其中，所述的主变容量允许一定时间的负荷运行，该过负荷概率用数学公式可表 示为：
[0019] N=P(Sp+Sw>St) ②
[0020] 其中ST、SP、SW分别为升压站主变容量、光伏容量、风电负荷值，P为事件发生的概 率，N为事件允许的概率。
[0021 ]本发明的有益效果：
[0022]本发明的风光同场项目光伏接入容量优化算法，该方法以风电场的投资成本及风 电弃风率最小化为优化目标，建立具有最佳经济效益的风电场。通过本发明的计算方法，能 够详细的计算出风电场的光伏容量等，起到了详细的指导作用。
【附图说明】
[0023]下面结合附图和【具体实施方式】对本发明专利内容作进一步详细的说明。
[0024] 图1为实施例中山西某风电场多年月平均风速分布图；
[0025] 图2为该站址代表年逐月太阳总辐射直方图；
[0026]图3为风能和太阳能资源互补性分析典型流程图；
[0027]图4为当地风光能源互补图；
[0028] 图5为1#主变某日风、光输出功率时序曲线；
[0029] 图6为估算法计算光伏配置容量。
【具体实施方式】
[0030] 根据下述实施例，可以更好的理解本发明。然而，本领域的技术人员容易理解，实 施例所描述的内容仅用于说明本发明，而不应当也不会限制权利要求书中所详细描述的本 发明。
[0031] 考虑到风光同场项目中可配置的光伏容量与当地的风能、太阳能资源分布，以及 风电场的运行情况密切相关，现结合山西某工程项目进行具体分析。
[0032] (1)风能资源分析
[0033] 根据气象资料，该地区因季风环流和地理因素影响，气候具有四季分明、冬夏气温 差别悬殊、昼夜温差大等特征。由于山地地形对风起着阻挡和地形的狭管效应，风向风速差 异较大。根据风电场站址的实测数据，风电场一年内月平均风速基本在2.0~4.Om/s之间。 其多年月平均风速分布直方图见图1。
[0034] (2)当地风能资源分析
[0035]太阳能资源的分布与各地的炜度、海拔高度、地理状况和气候条件有关。根据我国 太阳能资源分布情况可知，该地区全年日照小时数为2800h~3000h，太阳辐射总量5000MJ/ m2 · a~5900MJ/V · a，属于三类地区。由此说明，该地区开发利用太阳能有相当丰富的资源 优势。
[0036] 风电场所在区域内直接采用1998年~2012年近15年间当地最近的气象台太阳能 总辐射平均值5464.8MJ/m2(即1518kWh/m2)作为站址所在地的太阳总辐射量，其逐月辐射量 直方图见图2。
[0037] (3)风能、太阳能资源互补性分析
[0038]关于风能及太阳能资源的互补性，目前已有典型的分析方法。即以各月平均风速 数据为依据，对各月的风能储能进行分析计算;结合气象学模型和求导方法对这些地区各 月水平面太阳敷设总量及月最佳倾角进行理论计算，并得到各月在最佳倾角下倾斜面上的 太阳辐射总量。最后将该地区一年约最佳倾角下倾斜面上的太阳辐射总量与风机高度的风 能储量做互补性分析，其具体流程如图3所示。
[0039] 通过上述分析流程，计算并绘制出当地的太阳能及风能资源互补图如图4所示。当 地的春季风速较大，其次为冬季，夏季较弱。全年最大月平均风速出线在春季4月份，最小月 平均风速出线在夏季8月份。这与太阳能资源的年变化大体上正好相反，可以实现能源上的 互补。
[0040] 由于风电项目的开发时间较早，目前已经建成的风电场内有大面积的可利用土 地。此外，风电场具有完善的基础设施、成熟的管理运行人员，这些都为光伏电站的建设提 供了有利条件，能节约大量的建设投资和运行成本。
[0041] 在已建设的风电场内建设光伏电站需要考虑如下多重限制因素：
[0042] 1)风电场升压站已建送出线路的容量限制；
[0043] 2)风电场升压站已建主变压器的容量限制；
[0044] 3)风电场升压站的光伏进线回路可扩建性；
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