一种风力发电-负荷实时协调消纳弃风的评估测算方法
【专利摘要】本发明公开了一种风力发电?负荷实时协调消纳弃风的评估测算方法，根据计划类用电负荷消纳评估指标集和直接控制类用电负荷的消纳评估指标集进行风力发电?负荷实时协调消纳弃风的评估测算；计划类用电负荷消纳评估指标集包括计划消纳电量、有效消纳风电增量、风电电源违约超发电量、风电电源违约不足电量、用电负荷用电增量、用电负荷违约超用电量、用电负荷违约不足电量、计划类消纳完成率；所述直接控制类用电负荷的消纳评估指标集包括直接控制类有效消纳风电增量、用电负荷消纳部分用电量、直接控制类消纳转化率。以解决协调系统参与方风力发电与用电负荷间对消纳弃风的贡献?成本?收益评估问题。
【专利说明】
一种风力发电-负荷实时协调消纳弃风的评估测算方法
技术领域
[0001] 本发明涉及一种评估方法，具体涉及一种风力发电-负荷实时协调消纳弃风的评 估测算方法。
【背景技术】
[0002] 随着间歇性可再生能源快速发展，风力发电在地区电网发电量与装机容量占比逐 渐升高，由于风力发电光伏等可再生能源发电能力的间歇性以及电网接纳能力不足共同引 发的弃风问题也日益严重，尤其是风力发电这类变化速度快实时预测准确率不高的可再生 能源。通过挖掘用电负荷实时响应能力，提升电网应对电源波动能力，在不对大电网安全及 其它电源稳定生产造成影响的前提下消纳弃风力发电量，因此，发展风力发电-用电负荷实 时协同消纳风力发电是解决日益严重的弃风问题的有效途径，但由于实时协调参与各方付 出成本与收益无法与原始风力发电发电计量方法分离，造成协调利益难以均衡。如果能建 立一种针对风力发电-用电负荷实时协调消纳弃风力发电量及其它重要指标评估与测算的 方法，为参与方风力发电与用电负荷间结算提供了一种相对公平的方法，有助于更多有响 应能力的用电负荷参与协调消纳弃风，为风力发电等间歇性可再生能源提供良好的发电环 境。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的在于提供一种风力发电-用电负荷实时协调消纳弃风的评估测算方 法，该方法针对计划类用电负荷与直接控制类的风力发电-用电负荷实时匹配消纳弃风协 调系统运行效果进行评估，为参与方风力发电与用电负荷间结算提供了一种相对公平的方 法，有助于更多有响应能力的用电负荷参与协调消纳弃风。
[0004] 本发明解决所采用的技术方案是：
[0005] -种风力发电-负荷实时协调消纳弃风的评估测算方法，根据提供实时协调消纳 的计划类用电负荷计划类用电负荷消纳评估指标集和直接控制类用电负荷的消纳评估指 标集进行风力发电-负荷实时协调消纳弃风的评估测算；
[0006] 所述计划类用电负荷消纳评估指标集包括计划消纳电量、有效消纳风电增量、风 电电源违约超发电量、风电电源违约不足电量、用电负荷用电增量、用电负荷违约超用电 量、用电负荷违约不足电量、计划类消纳完成率;所述直接控制类用电负荷的消纳评估指标 集包括直接控制类有效消纳风电增量、用电负荷消纳部分用电量、直接控制类消纳转化率；
[0007] 所述计划消纳电量&满足下列公式：
[0008]
[0009]兵ψ，ApU t;衣不別、仪泪納订划曲线，Api(t)是由风电电源方与用电负荷方协议达 成一致的用电/发电计划曲线，一般是根据风电电源的消纳需求曲线与用电负荷协商形成 双方可以执行的用电/发电计划曲线，曲线Apl(t)是由计算时间段内固定时间间隔的功率数 值序列组成，或者可以近似转换为此类形式;t表示时间，^为对应的时间序列标号，ApKtO 表示协议消纳计划曲线上对应时刻t的功率数值，ApKt)是由风电电源方通过若干小时前 发电能力预测曲线与电网调度对风电发电计划曲线相减得出；T表示固定时间间隔，η表示 测评时段开始至结束时包含的时间间隔数量，i表示时间序列的序号；
[0010] 所述有效消纳风电增量Cpl满足下列公式：
[0011]
[0012] 其中，GKt)表示由风力发电接入电网调度取得的原始限电计划曲线，G(t)表示由 用于风力发电结算计量表取得的风力实际发电曲线，为对应的时间序列标号，G(t〇表示 实际发电曲线上对应时刻t的功率数值，GWt)表示原始限电计划曲线上对应时刻U的功 率数值，T表示固定时间间隔，η表示测评时段开始至结束时包含的时间间隔数量，i表示时 间序列的序号；
[0013] 所述风电电源违约超发电量Bgl满足下列公式：
[0014]
[0015] 其中，GKt)表示由风力发电接入电网调度取得的原始限电计划曲线，G(t)表示由 用于风力发电结算计量表取得的风力实际发电曲线，为对应的时间序列标号，G(t〇表示 实际发电曲线上对应时刻t的功率数值，GWt)表示原始限电计划曲线上对应时刻U的功 率数值，Api (ti)表示协议消纳计划曲线上对应时刻ti的功率数值，T表示固定时间间隔，η表 示测评时段开始至结束时包含的时间间隔数量，3 1,&2,..%,...&"表示所有经过判断属于风力 发电违约超发的时间段标号，以整数形式出现；
[0016] 所述风电电源违约不足电量Bg2满足以下公式：
[0017]
[0018] 其中，GKt)表示由风力发电接入电网调度取得的原始限电计划曲线，G(t)表示由 用于风力发电结算计量表取得的风力实际发电曲线，一般是由计算时间段内固定时间间隔 的功率数值序列组成，或者可以近似转换为此类形式; tl为对应的时间序列标号，G(t〇表示 实际发电曲线上对应时刻ti的功率数值，Apl(ti)表示协议消纳计划曲线上对应时刻ti的功 率数值^(ω表示原始限电计划曲线上对应时刻U的功率数值，T表示固定时间间隔，η表 示测评时段开始至结束时包含的时间间隔数量，h，b 2，……，…匕代表所有经过判断属于风 力发电违约不足的时间段标号，以整数形式出现；
[0019]所述用电负荷用电增量Cu满足以下公式：
[0020]
[0021]其中，ti为对应的时间序列标号，L(ti)表示用电负荷实际用电曲线上对应时刻ti 的功率数值，LKU)表示用电负荷上报的原始计划用电曲线上对应时刻^的功率数值，T表 示固定时间间隔，η表示测评时段开始至结束时包含的时间间隔数量，i表示时间序列的序 号；
[0022]所述用电负荷违约超用电量Bn满足以下公式：
[0023]
[0024]其中，ti为对应的时间序列标号，L(ti)表示用电负荷实际用电曲线上对应时刻ti 的功率数值，LWU)表示用电负荷上报的原始计划用电曲线上对应时刻^的功率数值，AP1 (ω表示协议消纳计划曲线上对应时刻的功率数值，T表示固定时间间隔，η表示测评时段 开始至结束时包含的时间间隔数量，(^，(^，…(^，…(^代表所有经过判断属于负荷用电违约 超发的时间段标号，以整数形式出现；
[0025]所述用电负荷违约不足电量Β12满足以下公式：
[0026]
[0027]其中，cU，^，···山，…4代表所有经过判断属于负荷用电违约不足的时间段标号， 以整数形式出现；
[0028]所述计划类消纳完成率m满足以下公式：
[0029] ru = CPi/Ai
[0030] 其中，Cpl为有效消纳风电增量为计划消纳电量；
[0031]所述用电负荷消纳部分用电量(：。2满足以下公式：
[0032]
[0033] 其中，Ap2(t)是由风力发电方15分钟内提交且通过接入电网调度校核后下发至参 与直接控制协调消纳用电负荷的消纳需求曲线，一般是由计算时间段内固定时间间隔的功 率数值序列组成，或者可以近似转换为此类形式山为对应的时间序列标号，Α Ρ2(ω表示用 电负荷实际受控曲线上对应时刻U的功率数值，Τ表示固定时间间隔，η表示本方法针对的 测评时段开始至结束时包含的时间间隔数量，i代表时间序列的序号；
[0034] 所述直接控制类有效消纳风电增量Cp2满足以下公式：
[0035]
[0036]其中，原始限电计划曲线GKt)由风力发电接入电网调度取得，一般是由计算时间 段内固定时间间隔的功率数值序列组成，或者可以近似转换为此类形式;风力实际发电曲 线G(t)由用于风力发电结算计量表计取得，一般是由计算时间段内固定时间间隔的功率数 值序列组成，或者可以近似转换为此类形式;^为对应的时间序列标号，G(t〇表示实际发电 曲线上对应时刻ti的功率数值，Gi (ti)表示原始限电计划曲线上对应时刻ti的功率数值，T 表示固定时间间隔，η表示测评时段开始至结束时包含的时间间隔数量，i代表时间序列的 序号；
[0037] 所述直接控制类消纳转化率n2满足以下公式：
[0038] n2 = Cp2/Cc2
[0039] 其中，cp2为直接控制类有效消纳风电增量，Cd为用电负荷消纳部分用电量。
[0040] 计划类用电负荷消纳评估指标集针对提前15分钟及以上风力发电一用电负荷双 方认可达成计划协调的消纳弃风行为，直接控制类用电负荷的消纳评估指标集针对15分钟 以内达成协调的消纳弃风行为。
[0041 ]更进一步的方案是，风力发电违约超发的判断公式如下：
[0042] G(ti)>(Gi(ti)+APi(ti))*(l+X%)
[0043] 若不等式成立，则代表风力发电违约超发；
[0044]其中，GKt)表示由风力发电接入电网调度取得的原始限电计划曲线，G(t)表示由 用于风力发电结算计量表取得的风力实际发电曲线，为对应的时间序列标号，G(t〇表示 实际发电曲线上对应时刻ti的功率数值，A pl(ti)表示协议消纳计划曲线上对应时刻ti的功 率数值AKt)表示原始限电计划曲线上对应时刻t的功率数值;X%为协调约定参与用电 负荷方用电功率波动允许范围，一般选取3%; i代表时间序列的序号。
[0045] 更进一步的方案是，风力发电违约不足的判断公式如下：
[0046] G(ti)<(Gi(ti)+APi(ti))*(l-X%)
[0047] 若不等式成立，则代表风力发电违约不足；
[0048] 其中，GKt)表示由风力发电接入电网调度取得的原始限电计划曲线，一般是由计 算时间段内固定时间间隔的功率数值序列组成，或者可以近似转换为此类形式;G(t)表示 由用于风力发电结算计量表取得的风力实际发电曲线，为对应的时间序列标号，6(^)表 示实际发电曲线上对应时刻t的功率数值，ApKt)表示协议消纳计划曲线上对应时刻^的 功率数值，GKt)表示原始限电计划曲线上对应时刻t的功率数值;X%为协调约定参与用 电负荷方用电功率波动允许范围，一般选取3%; i代表时间序列的序号。
[0049] 更进一步的方案是，负荷用电违约超发的判断公式如下：
[0050] L(ti)>(Li(ti)+APi(ti))*(l+X%)
[0051] 若不等式成立，则代表负荷用电违约超发；
[0052] 其中，LKt)为由用电负荷自主上报取得负荷原始计划用电曲线，一般是由计算时 间段内固定时间间隔的功率数值序列组成，或者可以近似转换为此类形式;L(t)为由用于 用电负荷结算计量表计取得负荷实际用电曲线，一般是由计算时间段内固定时间间隔的功 率数值序列组成，或者可以近似转换为此类形式为对应的时间序列标号，UtO表示用电 负荷实际用电曲线上对应时刻^的功率数值，1^(1)表示用电负荷上报的原始计划用电曲 线上对应时刻ti的功率数值，A pl(ti)表示协议消纳计划曲线上对应时刻ti的功率数值，；X% 为协调约定参与用电负荷方用电功率波动允许范围，一般选取3 % ; i代表时间序列的序号；
[0053] 更进一步的方案是，负荷用电违约不足的判断公式如下：
[0054] L(ti)<(Li(ti)+APi(ti))*(l-X%)
[0055] 若不等式成立，则代表负荷用电违约不足；
[0056]其中，ti为对应的时间序列标号，L(ti)表示用电负荷实际用电曲线上对应时刻ti 的功率数值，LWU)表示用电负荷上报的原始计划用电曲线上对应时刻^的功率数值，AP1 (t〇表示协议消纳计划曲线上对应时刻的功率数值;X%为协调约定参与用电负荷方用电 功率波动允许范围，一般选取3 % ; i代表时间序列的序号。
[0057] 本发明中，对弃风电量的判定是指在电网企业与电源方用尽其它手段仍无法消纳 的电量，即在电网调度计划指令已满足各级政策与标准要求后，向风光电下达限电限额与 电源实际发电能力间的差值为弃风电量，是协调消纳的目标对象，本发明描述为风电消纳 需求。依据弃风电量实时消纳需求，用电负荷根据自身能力决定通过计划类与直接控制类 形式参与。
[0058] 可以由计划类用电负荷消纳评估指标集中的用电负荷用电增量、有效消纳风电增 量作为计划类协调消纳风力发电对用电负荷协调消纳补偿的结算电量，以约定正常单位价 格?:乘以补偿结算电量作为结算金额，结算电量由参与方合同约定选取用电负荷用电增量 或有效消纳风电增量。例如，参与风力发电方与用电负荷与合约中约定以用电负荷增量为 结算依据，则由风力发电方支付给用电负荷方的金额施计算公式：
[0059] Mi = Cd*Pi
[0060] 可以由计划类用电负荷消纳评估指标集中的风电电源违约超发电量、风电电源违 约不足电量、用电负荷违约超用电量、用电负荷违约不足电量作为执行中违约赔偿部分的 结算电量，以约定风力发电方违约赔偿单位价格P 2乘以违约赔偿结算电量作为风力发电方 结算金额跑，以约定用电负荷方违约赔偿单位价格P3乘以违约赔偿结算电量作为用电负荷 方结算金额M3。例如，由风力发电方与用电负荷方分别支付给负责平抑违约带来波动的调 节电源或者电网公司，风力发电方支付金额此与用电负荷支付金额M 3计算公式：
[0061] M2=(Bgi+Bg2)*P2
[0062] Μ3=(Βιι+Β?2)*Ρ3
[0063] 可以由直接控制类用电负荷的消纳评估指标集的直接控制类有效消纳风电增量、 用电负荷消纳部分用电量作为直接控制类协调消纳风力发电对用电负荷协调消纳的统计 结算电量，以约定正常单位电量价格P4乘以统计结算电量作为结算金额。结算电量由参与 方合同约定选取用电负荷用电增量或有效消纳风电增量。例如，参与风力发电方与用电负 荷与合约中约定以用电负荷增量为结算依据，则由风力发电方支付给用电负荷方的金额M 4 计算公式：
[0064] M4=Cc2*P4。
[0065] 本发明产生的有益效果是：
[0066] 本发明提出了一种明确、高效的运行效果评估方法，这种方法可以用于提前15分 钟及以上计划协调的计划类消纳弃风行为，也可以应用于15分钟以内达成的直接控制类消 纳弃风行为；
[0067] 可以系统的应用于协调消纳弃风的效果评估与经济结算，实现：（1)降低风力发 电-用电负荷实时协调消纳弃风行为测算评估体系复杂程度；（2)提高可操作性，输出结果 准确度高，节约时间与经济测算成本；（3)可以用于风力发电-用电负荷实时协调消纳弃风 中参与方风力发电-用电负荷的经济交易结算，为交易提供结算电量。
【附图说明】
[0068] 下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
[0069]图1为本发明流程示意图；
[0070]图2为三个风力发电场原始限电计划曲线61(〇与风力实际发电曲线G(t);其中 [0071]图2(a)风场一原始限电计划曲线GWt)与风力实际发电曲线，
[0072]图2(b)风场二原始限电计划曲线GWt)与风力实际发电曲线，
[0073]图2(c)风场三原始限电计划曲线Gi(t)与风力实际发电曲线；
[0074] 图3为计划类消纳的消纳计划曲线Apl(t);
[0075] 图4为用电负荷原始计划用电曲线U(t)与实际用电曲线L(t)。
[0076]
【具体实施方式】
[0077] 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对 本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不 用于限定本发明。
[0078] 根据负荷参与形式不同分为计划类协调消纳弃风与直接控制类协调消纳弃风。
[0079] 参见图1，一种风力发电-负荷实时协调消纳弃风的评估测算方法，根据提供实时 协调消纳的计划类用电负荷计划类用电负荷消纳评估指标集和直接控制类用电负荷的消 纳评估指标集进行风力发电-负荷实时协调消纳弃风的评估测算；
[0080] 所述计划类用电负荷消纳评估指标集包括计划消纳电量、有效消纳风电增量、风 电电源违约超发电量、风电电源违约不足电量、用电负荷用电增量、用电负荷违约超用电 量、用电负荷违约不足电量、计划类消纳完成率;所述直接控制类用电负荷的消纳评估指标 集包括直接控制类有效消纳风电增量、用电负荷消纳部分用电量、直接控制类消纳转化 率；
[0081 ]所述计划消纳电量心满足下列公式：
[0082]
[0083] 其中，Apl (t)表示协议消纳计划曲线，Apl (t)是由风电电源方与用电负荷方协议达 成一致的用电/发电计划曲线，一般是根据风电电源的消纳需求曲线与用电负荷协商形成 双方可以执行的用电/发电计划曲线，曲线A pl(t)是由计算时间段内固定时间间隔的功率数 值序列组成，或者可以近似转换为此类形式;t表示时间，^为对应的时间序列标号，ApKtO 表示协议消纳计划曲线上对应时刻t的功率数值，ApKt)是由风电电源方通过若干小时前 发电能力预测曲线与电网调度对风电发电计划曲线相减得出；T表示固定时间间隔，η表示 测评时段开始至结束时包含的时间间隔数量，i表示时间序列的序号；
[0084] 所述有效消纳风电增量Cpl满足下列公式：
[0085]
[0086] 其中，GKt)表示由风力发电接入电网调度取得的原始限电计划曲线，G(t)表示由 用于风力发电结算计量表取得的风力实际发电曲线，为对应的时间序列标号，G(t〇表示 实际发电曲线上对应时刻t的功率数值，GWt)表示原始限电计划曲线上对应时刻U的功 率数值，T表示固定时间间隔，η表示测评时段开始至结束时包含的时间间隔数量，i表示时 间序列的序号；
[0087] 逐一选取61(〖1)、6(〖1)^[)1(〖 1)对应时刻功率值进行比较，判断是否属于风力发电 违约超发，风力发电违约超发的判断公式如下：
[0088] G(ti)>(Gi(ti)+APi(ti))*(l+X%)
[0089] 若不等式成立，则代表风力发电违约超发，由此算出风力发电超发违约电量Bgl
[0090] 其中，GKt)表示由风力发电接入电网调度取得的原始限电计划曲线，G(t)表示由 用于风力发电结算计量表取得的风力实际发电曲线，为对应的时间序列标号，G(t〇表示 实际发电曲线上对应时刻ti的功率数值，A pl(ti)表示协议消纳计划曲线上对应时刻ti的功 率数值AKt)表示原始限电计划曲线上对应时刻t的功率数值;X%为协调约定参与用电 负荷方用电功率波动允许范围，一般选取3% ; i代表时间序列的序号；
[0091] 所述风电电源违约超发电量Bgl满足下列公式：
[0092]
[0093]其中，GKt)表示由风力发电接入电网调度取得的原始限电计划曲线，G(t)表示由 用于风力发电结算计量表取得的风力实际发电曲线，为对应的时间序列标号，G(t〇表示 实际发电曲线上对应时刻t的功率数值，GWt)表示原始限电计划曲线上对应时刻U的功 率数值，Api (ti)表示协议消纳计划曲线上对应时刻ti的功率数值，T表示固定时间间隔，η表 示测评时段开始至结束时包含的时间间隔数量， ai，a2，…^，~an表示所有经过判断属于风 力发电违约超发的时间段标号，以整数形式出现；
[0094] 逐一选取61(〖1)、6(〖1)^[)1(〖 1)对应时刻功率值进行比较，判断是否属于风力发电 违约不足，风力发电违约不足的判断公式如下：
[0095] G(ti)<(Gi(ti)+APi(ti))*(l-X%)
[0096] 若不等式成立，则代表风力发电违约不足；由此计算出风电电源违约不足电量Bg2;
[0097] 其中，GKt)表示由风力发电接入电网调度取得的原始限电计划曲线，一般是由计 算时间段内固定时间间隔的功率数值序列组成，或者可以近似转换为此类形式;G(t)表示 由用于风力发电结算计量表取得的风力实际发电曲线，U为对应的时间序列标号，6(1)表 示实际发电曲线上对应时刻t的功率数值，ApKt)表示协议消纳计划曲线上对应时刻^的 功率数值，GKt)表示原始限电计划曲线上对应时刻t的功率数值;X%为协调约定参与用 电负荷方用电功率波动允许范围，一般选取3% ; i代表时间序列的序号；
[0098] 所述风电电源违约不足电量Bg2满足以下公式：
[0099]
[0100]其中，GKt)表示由风力发电接入电网调度取得的原始限电计划曲线，G(t)表示由 用于风力发电结算计量表取得的风力实际发电曲线，一般是由计算时间段内固定时间间 隔的功率数值序列组成，或者可以近似转换为此类形式; tl为对应的时间序列标号，6(^)表 示实际发电曲线上对应时刻t的功率数值，ApKt)表示协议消纳计划曲线上对应时刻^的 功率数值，GKtO表示原始限电计划曲线上对应时亥仏的功率数值，T表示固定时间间隔，η 表示测评时段开始至结束时包含的时间间隔数量，b^bs，……，…匕代表所有经过判断属于 风力发电违约不足的时间段标号，以整数形式出现；
[0101]所述用电负荷用电增量Cu满足以下公式：
[0102]
[0103]其中，ti为对应的时间序列标号，L(ti)表示用电负荷实际用电曲线上对应时刻ti 的功率数值，LKU)表示用电负荷上报的原始计划用电曲线上对应时刻^的功率数值，T表 示固定时间间隔，η表示测评时段开始至结束时包含的时间间隔数量，i表示时间序列的序 号；
[0104]然后逐一选取ιχω、ι^(ω、ΑΡ?(ω对应时刻功率值进行比较，判断是否属于负荷 用电违约超发，负荷用电违约超发的判断公式如下：
[0105] L(ti)>(Li(ti)+APi(ti))*(l+X%)
[0106] 若不等式成立，则代表负荷用电违约超发；由此计算出用电负荷违约超用电量Bn;
[0107] 其中，LKt)为由用电负荷自主上报取得负荷原始计划用电曲线，一般是由计算时 间段内固定时间间隔的功率数值序列组成，或者可以近似转换为此类形式;L(t)为由用于 用电负荷结算计量表计取得负荷实际用电曲线，一般是由计算时间段内固定时间间隔的功 率数值序列组成，或者可以近似转换为此类形式为对应的时间序列标号，UtO表示用电 负荷实际用电曲线上对应时刻^的功率数值，1^(1)表示用电负荷上报的原始计划用电曲 线上对应时刻ti的功率数值，A pl(ti)表示协议消纳计划曲线上对应时刻ti的功率数值，；X% 为协调约定参与用电负荷方用电功率波动允许范围，一般选取3 % ; i代表时间序列的序号
[0108] 所述用电负荷违约超用电量Bn满足以下公式：
[0109]
[0110] 其中，ti为对应的时间序列标号，L(ti)表示用电负荷实际用电曲线上对应时刻ti 的功率数值，LKt)表示用电负荷上报的原始计划用电曲线上对应时刻^的功率数值，AP1 (ω表示协议消纳计划曲线上对应时刻t的功率数值，T表示固定时间间隔，η表示测评时段 开始至结束时包含的时间间隔数量，(^，(^，…(^，…(^代表所有经过判断属于负荷用电违约 超发的时间段标号，以整数形式出现；
[0111]然后逐一选取ιχω、ι^(ω、ΑΡ?(ω对应时刻功率值进行比较，判断是否属于负荷 用电违约不足，负荷用电违约不足的判断公式如下：
[0112] L(ti)<(Li(ti)+Api(ti))*(l-X%)
[0113] 若不等式成立，则代表负荷用电违约不足；由此计算用电负荷违约不足电量B12;
[0114] 其中，ti为对应的时间序列标号，L(ti)表示用电负荷实际用电曲线上对应时刻ti 的功率数值，LWU)表示用电负荷上报的原始计划用电曲线上对应时刻^的功率数值，AP1 (t〇表示协议消纳计划曲线上对应时刻t的功率数值;X%为协调约定参与用电负荷方用电 功率波动允许范围，一般选取3 % ; i代表时间序列的序号；
[0115] 所述用电负荷违约不足电量B12满足以下公式：
[0116]
[0117] 其中，cU，^，···山，…4代表所有经过判断属于负荷用电违约不足的时间段标号， 以整数形式出现；
[0118] 所述计划类消纳完成率m满足以下公式：
[0119] m = Cpi/Ai
[0120] 其中，Cpl为有效消纳风电增量为计划消纳电量；
[0121] 所述用电负荷消纳部分用电量(：。2满足以下公式：
[0122]
[0123] 其中，Ap2(t)是由风力发电方15分钟内提交且通过接入电网调度校核后下发至参 与直接控制协调消纳用电负荷的消纳需求曲线，一般是由计算时间段内固定时间间隔的功 率数值序列组成，或者可以近似转换为此类形式山为对应的时间序列标号，Α Ρ2(ω表示用 电负荷实际受控曲线上对应时刻U的功率数值，Τ表示固定时间间隔，η表示本方法针对的 测评时段开始至结束时包含的时间间隔数量，i代表时间序列的序号；
[0124] 所述直接控制类有效消纳风电增量Cp2满足以下公式：
[0125]
[0126] 其中，原始限电计划曲线GKt)由风力发电接入电网调度取得，一般是由计算时间 段内固定时间间隔的功率数值序列组成，或者可以近似转换为此类形式;风力实际发电曲 线G(t)由用于风力发电结算计量表计取得，一般是由计算时间段内固定时间间隔的功率数 值序列组成，或者可以近似转换为此类形式;^为对应的时间序列标号，G(t〇表示实际发电 曲线上对应时刻ti的功率数值，Gi (ti)表示原始限电计划曲线上对应时刻ti的功率数值，T 表示固定时间间隔，η表示测评时段开始至结束时包含的时间间隔数量，i代表时间序列的 序号；
[0127] 所述直接控制类消纳转化率n2满足以下公式：
[0128] n2 = Cp2/Cc2
[0129] 其中，cp2为直接控制类有效消纳风电增量，Cd为用电负荷消纳部分用电量。
[0130] 计划类用电负荷消纳评估指标集针对提前15分钟及以上风力发电一用电负荷双 方认可达成计划协调的消纳弃风行为，直接控制类用电负荷的消纳评估指标集针对15分钟 以内达成协调的消纳弃风行为。
[0131] 本发明针对采用风力发电-用电负荷实时匹配消纳弃风的协调系统运行效果进行 评估，以解决协调系统参与方风力发电与用电负荷间对消纳弃风的贡献-成本-收益评估问 题，评估测算结果中包括可直接用于风力发电-用电负荷双方经济结算的指标。
[0132] 以下通过案例进行说明。
[0133] 以某地区2015年实际发电情况为模拟案例原始数据，当地以火电机组标杆电价为 0.325元/度，风电补贴电价为国家公布电价0.54元/度，其中工业负荷存在峰谷平分时电 价。该地区参与协调消纳的包含3个风电场、居民负荷(含蓄热电锅炉）、220KV电解铝负荷、 35KV-般工业负荷(含蓄热电锅炉），可参与荷网源协调的负荷包括居民用蓄热电锅炉、工 业用蓄热电锅炉、电解铝。其中电解铝只参与计划类消纳，而蓄热电锅炉参与直接控制消 纳，参数见表1。
[0134] 表1案例涉及风力发电场与各类用电负荷基础情况列表
[0135]
[0136] 案例选取一日运行数据进行协调消纳模拟，包括电价等方面具体情况如下：
[0137] (1)负荷原始用电情况为电解铝持续满负荷运行，居民用蓄热电锅炉谷段用电7小 时。
[0138] (2)假设电网对风电限电规则是按风电场运行装机容量的30%进行限电，当日三 个风力发电场运行容量分别为22011，14011，16011，风电整体限电值为15611，风力发电场 之间可以较快的交换发电权进行内部平衡；
[0139] (3)案例中参与的三个风力发电场原始限电计划曲线Gi(t)与风力实际发电曲线G (t)如图2;
[0140] (4)计划类合约一般为大规模电量合约，分解至日内执行，假定补贴电价为0.18 元/度，略低于直接控制类消纳电价，未完成情况下惩罚机制通过消纳电量计量体现，不进 行直接罚款；
[0141 ] (5)直接控制类合约主要面向规模小、实时性高的消纳，补贴电价为0.22元/度，略 高于计划类。直接控制类消纳在计划类消纳基础上，按15分钟前预测修正进行消纳。
[0142] 参与协调消纳的用电负荷调节能力分析如下：
[0143] (1)计划类负荷为额定功率400MW的电解铝槽，常规满负荷运行，上调功率可以增 加12至40MW，持续2小时以上，可以响应荷网源协调消纳；
[0144] (2)直接控制类居民用谷电蓄热电锅炉，蓄热量40MWH，最大功率6MW，日消耗电量 42MWH，除保证日耗电量外负荷无其它要求，初始蓄热量为20MWH;锅炉小时用电量为 1.75MWH，故4.25丽功率可加入电网直接控制；
[0145] (3)直接控制类工业用谷电蓄热电锅炉，蓄热量120MWH，最大功率15MW，日用电20 小时，每用5小时停用1小时，日消耗电量240MWH。案例蓄热量为40MWH，停用时间为5点至6 点；锅炉小时用能量为12MWH，蓄热量不小于24MWH，可用蓄热量为96MWH，理论可纳入协调消 纳的功率为3MW，但负荷为经济利益选择通过提高蓄热量形式为增加直接控制功率作保障， 即将备用蓄热量限值提升至96MWH，加入直接控制协调的功率由3MW提升至6MW，可保证24小 时完全无风情况下不至于触动原始的蓄热量限值。
[0146] 由以上基本情况、用电负荷参与协调消纳能力，参与协调双方风力发电与用电负 荷，协商得到计划消纳曲线Apl(t)，如图3,对消纳过程的结果分析如下：
[0147] 其中计划类达成一项，10:30至13:30，增量功率为21.1MW的消纳，直接控制最大消 纳功率为10.25MW;直接控制类用电负荷参与协调消纳部分的用电负荷原始计划曲线1^(〇 始终为〇,实际用电曲线L(t)如图4。
[0148] 综合以上消纳过程模拟，可以得到以下评价结论见表2。
[0149] 表2综合消纳结果指标
[0150]
[0151] 案例中达成的计划类消纳完成率100%表明计划消纳未给电力系统其它部分造成 影响，但由于对实时功率预测的向下偏差，导致有116.8WMH电量未达成消纳;直接控制类消 纳形成的消纳占其能力的75.96%，其中消纳转化率指标在实际操作中会存在操作不匹配 等情况出现，在本案例中100%仅表明负荷直接控制用电量与风光增发量实时匹配。消纳交 易双方可以通过表2中指标进行结算，经济分析见表3,同时还可以根据其它相关指标判断 参与消纳是否有利。
[0152] 表3消纳交易双方经济分析
[0153]
[0154]
[0155] 本方法是为了完成协调消纳交易制定的。
[0156] 应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换， 而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。
【主权项】
1. 一种风力发电-负荷实时协调消纳弃风的评估测算方法，其特征在于根据计划类用 电负荷消纳评估指标集和直接控制类用电负荷的消纳评估指标集进行风力发电-负荷实时 协调消纳弃风的评估测算； 所述计划类用电负荷消纳评估指标集包括计划消纳电量、有效消纳风电增量、风电电 源违约超发电量、风电电源违约不足电量、用电负荷用电增量、用电负荷违约超用电量、用 电负荷违约不足电量、计划类消纳完成率;所述直接控制类用电负荷的消纳评估指标集包 括直接控制类有效消纳风电增量、用电负荷消纳部分用电量、直接控制类消纳转化率； 所述计划消纳电量A1满足下列公式：其中，Apl(t)表示协议消纳计划曲线，t表示时间，U为对应的时间序列标号，六""表 示协议消纳计划曲线上对应时刻U的功率数值，T表示固定时间间隔，η表示测评时段开始 至结束时包含的时间间隔数量，i表不时间序列的序号； 所述有效消纳风电增量Cpl满足下列公式：其中，G1U)表示由风力发电接入电网调度取得的原始限电计划曲线，G(t)表示由用于 风力发电结算计量表取得的风力实际发电曲线，U为对应的时间序列标号，GU1)表示实际 发电曲线上对应时刻U的功率数值，G 1U1)表示原始限电计划曲线上对应时刻^的功率数 值，T表示固定时间间隔，η表示测评时段开始至结束时包含的时间间隔数量，i表示时间序 列的序号； 所述风电电源违约超发电量Bgl满足下列公式：其中，G1U)表示由风力发电接入电网调度取得的原始限电计划曲线，G(t)表示由用于 风力发电结算计量表取得的风力实际发电曲线，U为对应的时间序列标号，GU1)表示实际 发电曲线上对应时刻U的功率数值，G 1U1)表示原始限电计划曲线上对应时刻^的功率数 值，AplU 1)表示协议消纳计划曲线上对应时刻t的功率数值，T表示固定时间间隔，η表示测 评时段开始至结束时包含的时间间隔数量， ai，a2,…&"表示所有经过判断属于风力发 电违约超发的时间段标号； 所述风电电源违约不足电量Bg2满足以下公式：其中，G1U)表示由风力发电接入电网调度取得的原始限电计划曲线，G(t)表示由用于 风力发电结算计量表取得的风力实际发电曲线，U为对应的时间序列标号，GU1)表示实际 发电曲线上对应时刻ti的功率数值，Api (ti)表示协议消纳计划曲线上对应时刻ti的功率数 值，G1U1)表示原始限电计划曲线上对应时刻t的功率数值，T表示固定时间间隔，η表示测 评时段开始至结束时包含的时间间隔数量，b^bs，…匕代表所有经过判断属于风力发 电违约不足的时间段标号； 所述用电负荷用电增量Cu满足以下公式：其中，ti为对应的时间序列标号，L(ti)表示用电负荷实际用电曲线上对应时刻ti的功 率数值,L1U1)表示用电负荷上报的原始计划用电曲线上对应时刻^的功率数值，T表示固 定时间间隔，η表示测评时段开始至结束时包含的时间间隔数量，i表示时间序列的序号； 所述用电负荷违约超用电量Bn满足以下公式：其中，ti为对应的时间序列标号，L(ti)表示用电负荷实际用电曲线上对应时刻ti的功 率数值，UU1)表示用电负荷上报的原始计划用电曲线上对应时刻^的功率数值，AplU 1)表 示协议消纳计划曲线上对应时刻U的功率数值，T表示固定时间间隔，η表示测评时段开始 至结束时包含的时间间隔数量，(^，(^，…(^，…(^代表所有经过判断属于负荷用电违约超发 的时间段标号； 所述用电负荷违约不足电量B12满足以下公式：其中，Cl1，d2，…山，…4代表所有经过判断属于负荷用电违约不足的时间段标号； 所述计划类消纳完成率m满足以下公式： Πι 一 Cpi/Ai 其中，Cpi为有效消纳风电增量，Al为计划消纳电量； 所述用电负荷消纳部分用电量Cu满足以下公式：其中，ti为对应的时间序列标号，Ap2(ti)表示用电负荷实际受控曲线上对应时刻ti的功 率数值，T表示固定时间间隔，η表示本方法针对的测评时段开始至结束时包含的时间间隔 数量，i代表时间序列的序号； 所述直接控制类有效消纳风电增量Cp2满足以下公式：其中，ti为对应的时间序列标号，G(ti)表示实际发电曲线上对应时刻ti的功率数值，G1 U1)表示原始限电计划曲线上对应时刻t的功率数值，T表示固定时间间隔，η表示测评时段 开始至结束时包含的时间间隔数量，i代表时间序列的序号； 所述直接控制类消纳转化率n2满足以下公式： Π .2 - Cp2/Cc2 其中，Cp2为直接控制类有效消纳风电增量，Cd为用电负荷消纳部分用电量。2. 根据权利要求1所述的评估测算方法，其特征在于:风力发电违约超发的判断公式如 下： G(ti)>(Gi(ti)+APi(ti))*(l+X%) 若不等式成立，则代表风力发电违约超发； 其中，G1U)表示由风力发电接入电网调度取得的原始限电计划曲线，G(t)表示由用于 风力发电结算计量表取得的风力实际发电曲线，U为对应的时间序列标号，GU1)表示实际 发电曲线上对应时刻ti的功率数值，Api (ti)表示协议消纳计划曲线上对应时刻ti的功率数 值，G1U1)表示原始限电计划曲线上对应时刻U的功率数值，X%为协调约定参与可再生能 源发电方波动允许范围，i代表时间序列的序号。3. 根据权利要求1所述的评估测算方法，其特征在于:风力发电违约不足的判断公式如 下： G(ti)<(Gi(ti)+APi(ti))*(l-X%) 若不等式成立，则代表风力发电违约不足； 其中，G1U)表示由风力发电接入电网调度取得的原始限电计划曲线，G(t)表示由用于 风力发电结算计量表取得的风力实际发电曲线，U为对应的时间序列标号，GU1)表示实际 发电曲线上对应时刻ti的功率数值，Api (ti)表示协议消纳计划曲线上对应时刻ti的功率数 值，G1U1)表示原始限电计划曲线上对应时刻U的功率数值，X%为协调约定参与可再生能 源发电方波动允许范围，i代表时间序列的序号。4. 根据权利要求1所述的评估测算方法，其特征在于:负荷用电违约超发的判断公式如 下： L(ti)>(Li(ti)+APi(ti))*(l+X%) 若不等式成立，则代表负荷用电违约超发； 其中，ti为对应的时间序列标号，L(ti)表示用电负荷实际用电曲线上对应时刻ti的功 率数值，UU1)表示用电负荷上报的原始计划用电曲线上对应时刻^的功率数值，AplU 1)表 示协议消纳计划曲线上对应时刻U的功率数值，X%为协调约定参与用电负荷方用电功率 波动允许范围，i代表时间序列的序号。5. 根据权利要求1所述的评估测算方法，其特征在于:负荷用电违约不足的判断公式如 下： L(ti)<(Li(ti)+APi(ti))*(l-X%) 若不等式成立，则代表负荷用电违约不足； 其中，ti为对应的时间序列标号，L(ti)表示用电负荷实际用电曲线上对应时刻ti的功 率数值，UU1)表示用电负荷上报的原始计划用电曲线上对应时刻^的功率数值，AplU 1)表 示协议消纳计划曲线上对应时刻U的功率数值，X%为协调约定参与用电负荷方用电功率 波动允许范围，i代表时间序列的序号。
【文档编号】H02J3/38GK105932711SQ201610264085
【公开日】2016年9月7日
【申请日】2016年4月26日
【发明人】王振宇, 许朝阳, 李俊, 邱泽晶, 李晓辉, 杨列銮, 梁琛, 郑伟, 智勇, 拜润卿, 梁福波, 倪赛赛
【申请人】国网电力科学研究院, 南瑞（武汉）电气设备与工程能效测评中心, 国网甘肃省电力公司, 国家电网公司