电力系统风电消纳能力评估方法

摘要

本发明公开了一种电力系统风电消纳能力评估方法，本发明在历史风电和负荷数据的基础上，挖掘风电和负荷的随机统计规律，以此为基础建立风电消纳能力评估模型和求解方法，使所提方法在反映长期规划要求的基础上，既能量化风电接入对系统发电和调峰能力的影响，又能利用储能系统有效提高风电消纳的能力，从而更好地解决大规模风电开发后难以并网及消纳的难题。本发明具有计算得到的储能容量E_x或风电功率P_wny为电力系统的规划设计和调度提供了可靠的方法和途径的特点。

主权项

1.一种电力系统风电消纳能力评估方法，所述电力系统包括用电负荷、大功率蓄电池、输电电网，与输电电网相连接的若干个风电、水电和火电发电机组；用电负荷、大功率蓄电池分别与输电电网电连接，其评估过程包括如下步骤： (1-1)在计算机中进行多情景的设置： 设定情景1：E＝0，P_wn＝0表示风电容量为0并且未连接大功率蓄电池的电力系统； 设定情景2：E＝0；P_wn＝ΔP，2ΔP，3ΔP，…，nΔP为风力发电机组有输出功率并且未连接大功率蓄电池的电力系统； 设定情景3：E＝ΔE，2ΔE，3ΔE，…，mΔE；P_wn＝0表示风电容量为0并且连接大功率蓄电池的电力系统； 设定情景4：E＝ΔE，2ΔE，3ΔE，…，mΔE；P_wn＝ΔP，2ΔP，3ΔP，…，nΔP为连接了大功率蓄电池并且风力发电机组有输出功率的电力系统；其中，E为各个大功率蓄电池的储能容量，P_wn为风电容量，m为储能递增步数，ΔE为储能递增步长，n为风电容量的递增步数，ΔP为风电容量的递增步长； (1-2)计算综合净负荷曲线： (1-2-1)计算机从电力系统中获得负荷功率数据和风电输出功率数据，利用负荷功率数据减去风电输出功率值，从而画出净负荷曲线； (1-2-2)修正净负荷曲线，得到综合净负荷曲线： 计算机在净负荷曲线低谷值左、右选取n2个等间隔时刻 t₁，t₂，…，t_n2，读取各个时刻的净负荷值利用公式计算净负荷谷值P′_min，Δt为相邻时刻的时间差，将净负荷曲线小于P′_min的所有数值沿纵坐标平移至P′_min，得到综合净负荷曲线；(1-3)计算不同情景下的系统充裕性指标： (1-3-1)将风力发电机组的输出功率值输入到计算机中，各风电功率值组合成风电场风功率序列，读取风力发电机组的调峰容量以及负荷时序曲线； (1-3-2)建立综合净负荷分级水平和调峰需求分级水平： 利用核密度估计法计算系统综合净负荷的累积概率分布函数F_L，将综合净负荷水平均分为K_L个等级，设定L_load，k为第k级综合净负荷水平，利用公式 计算第1至K_L级综合净负荷水平的概率和其中为F_L的逆函数，为的自变量为时的值；(1-3-3)利用核密度估计法计算系统调峰需求的累积分布函数F_W，将系统调峰需求水平平均分为K_L个等级，设定P_req，k为第k级调 峰需求水平，利用公式 计算第1至K_L级调峰需求水平的概率和其中，为F_W的逆函数，为的自变量为时的值；(1-4)对储能容量为E和风电容量为P_wn的系统充裕性进行评估： (1-4-1)计算机对等级为1至K_L的综合净负荷水平和系统调峰需求，所对应的水力和火力发电机组的运行状态进行抽样，设定N为抽样总次数，设定k的初始值为1； (1-4-2)利用公式R_G＝P_Gmax-P_Gmin计算第k级第i次抽样的每台运行水力和火力发电机组的可调容量R_G，利用公式P_reserse＝∑R_G计算总的调峰容量P_reserve，其中，P_Gmax为每台火力和水力发电机组的输出功率最大值；P_Gmin为每台火力和水利发电机组的输出功率最小值；i＝1，…，N； (1-4-3)利用公式P_RNE，i＝max{0，(P_req，k-P_reserve)}计算第k级第i次抽样中的调峰不足容量P_RNE，i； (1-4-4)利用公式判断I_i的取值；其中，P_req，k为第k级调峰需求水平；P_RNE，i表示第k级第i次抽样 中的调峰不足容量； (1-4-5)利用公式P_G＝∑P_Gmax计算系统运行的水力和火力发电机组的总可用容量P_G； (1-4-6)利用公式L_LNE，i＝max{0，(L_load，k-P_G)}计算第k级第i次抽样中发电不足容量L_LNE,i，并根据公式判断J_i的取值；其中，P_G为第k级可用容量； (1-4-7)利用公式和计算第k级水平下的充裕性指标PRNEP_k、PRNEE_k、LOLP_k和LOEE_k；其中，T_k为设定的第k级水平的持续时间长度；PRNEP_k为第k级调峰需求水平下的调峰不足概率；PRNEE_k表示第k级调峰需求水平下的调峰不足期望；LOLP_k为第k级负荷水平下的发电不足概率；LOEE_k为第k级负荷水平下的发电不足期望； (1-4-8)当则返回步骤(1-4-2)，继续对本级水平进行模拟；当使k值增加1；若k<K_L，则返回步骤(1-4-2)；否则转入步骤(1-5)； 其中，X′为PRNEP_k或LOLP_k，E(X‘)为1至K_L级别的X′的均值， σ(X′)为X′的标准差； (1-5)计算系统的整体充裕性指标： 利用公式对分级水平的充裕性指标进行累加；其中，PRNEP为调峰不足概率，PRNEE为调峰不足期望，LOLP为发电不足概率，LOEE为发电不足期望； (1-6)建立充裕性指标与储能容量、风电容量的三维曲面图； (1-7)计算机根据三维曲面图计算系统所需的储能容量E_x或风电功率P_wny。