一种提高电网风电接纳能力的源网协调调度方法

摘要

本发明涉及一种提高电网风电接纳能力的源网协调调度方法，针对我国大规模风电联网运行存在的电网传输能力受限而尚有待入网风电机组未能被调度入网的问题，采取包括风电送出路径输电空间的确定、风电最大发电功率与风电装机容量之间的关系、保障电网安全运行的调度方案保守化处理等步骤，从而实现在保证电网安全的条件下，最大限度地利用电网的输送能力、明显提高风电机组发电量、减少风电弃风，提高风能利用的经济效益和环境效益。

主权项

1.一种提高电网风电接纳能力的源网协调调度方法，其特征是，包括以下步骤：1）风电送出路径输电空间的确定我国风电主要以大规模集中连片开发为主，通常风电与火电机组共用一个输电通道，对于不同的负荷水平，调度安排的火电机组出力会存在差异，因此不同运行方式下电网的输电空间是变化的，能够用于传输风电的输电线路空间也是变化的；由于电网内常规机组的日调度计划是根据精确负荷预测得到的，因此常规机组出力认为是已知的，则能够得到电网用于传输风电功率的空间：(1)其中，P_k^space为第k个调度时段对应的电网空间，P_limit^Trans为风电送出路径上的传输极限，P_k^TP为第k时段内常规火电机组的出力；2）风电最大发电功率与风电装机容量之间的关系由于电网对风电的接纳能力体现为功率，而调度人员在安排风电入网容量时只能确定让多大装机容量的风电调度入网；因此，在进行调度计划安排时，需要研究风电发电功率与装机容量之间的关系，本发明定义丰度系数用于反映一定装机容量下的风电在某个调度时段的最大出力值；通过对风电历史出力数据进行统计分析能够得到丰度系数，通常电网获取的风电历史数据间隔为1~5分钟，而调度时段通常为1~6小时，若考虑Q天的历史数据集，则每个调度时段上都有大量的历史数据，能够满足对每个调度时段的风电功率统计需求；为反映风电的波动特性，用特定装机容量C^*_Base=1000MW的风电功率表征风速的变化，由Q天风电历史数据汇聚而成的k调度时段风电功率数据集记为{P^*his}_k，反映了该时段风电功率变化的总体分布；在此基础上，计算特定装机容量风电机组历史数据集上k时段风电功率的最大值maxP_k^*his，公式如下：(2)其中Q表示历史数据集，q表示历史数据集中的第q天，{P^*his}_{k,day_q}表示历史第q天第k个调度时段的风电功率，表示历史数据集在第k个调度时段的最大值，定义k时段的丰度系数来描述最大风电功率与装机容量的关系：(3)式中K_k^Plenty.max为调度日第k个调度时段的丰度系数，用于反映风电最大出力与装机容量之间的关系，C^*_Base为用于进行风电功率统计特性分析的额定装机容量，maxP_k^*his为k时段历史数据集上风电功率的最大值；由于风电场群地域分布较广且风能分布具有时空差异性，因此0 < K_k^Plenty.max < 1.0；在利用基于历史数据统计得到的调度时段风电最大出力值作为调度日的风电出力预测值，安排风电调度计划；3）保障电网安全运行的调度方案保守化处理考虑到风电波动的复杂性，不能排除由历史数据统计的k时段最大风电功率值小于调度日同时段最大风电功率值的情况出现，这会导致以该方法安排的风电调度计划因超出电网的传输空间从而威胁电网安全；因此，还需研究风电功率历史数据与调度日实际数据P_k^*disp间的覆盖关系；通过在风电历史数据集合上的滚动检验能够得到覆盖关系，用调度日的风速数据做出该日特定风电装机容量的功率曲线，求出其中k时段风电功率的最大值maxP_k^*disp；若maxP_k^*his < maxP_k^*disp，则k时段为非覆盖时段，定义非覆盖系数：(4)其中K_k^uncover为非覆盖系数；maxP_k^*his为基于历史数据统计得到的第k个调度时段的最大值；maxP_k^*disp为调度日第k个调度时段的风电实际出力最大值；通过在历史数据集上滚动统计各个调时段的非覆盖关系，即能够得到历史的最大非覆盖时段及其非覆盖系数，再对调度方案除以非覆盖系数得到满足电网安全运行要求的风电入网容量保守化估计相应的数学模型如下：(5)其中C_k^sp表示第k个调度时段容许调度入网的风电装机容量；maxK_k^uncover为基于历史数据得到的第k个调度时段最大非覆盖系数；K_k^Plenty.max为第k个调度时段调度时间段内的丰度系数；P_k^space表示第k个调度时段的电网空间；通过历史数据集计算得到最大非覆盖系数maxK^uncover、丰度系数K_k^Plenty.max以及电网空间P_k^space，则能够确定保障电网安全运行的风电允许调度入网容量；4）源网协调性的评价源网协调的风电调度方案是以历史数据为基础计算得到的，在制定调度方案时，调度日的风电变化是未知的；那么，所制定的调度方案多大程度上提高了源网协调性，需要进行评价；考察源网协调性主要考虑两个方面：从“源”的角度看源网协调性，主要考察平均入网装机容量和平均风电发电量；从“网”的角度，主要是考察电网空间的利用率；由于风电是变化的，只能做一个宏观的考察；以调度日风速作用于调度入网装机容量发出的某时段最大风电功率占该时段电网空间的百分比作为评价指标，定义k时段电网空间最大利用率如下：（6）表示第k个调度时段的电网空间最大利用率，∈（0,1），该值越大，表明电网空间得到较充分的利用，{P^*disp}_k表示基于基准容量C^*_Base统计的风电出力特性，P_k^space表示第k个调度时段的电网空间大小，C_k^sp表示第k个调度时段实际安排的风电装机容量。