基于電量消納的區(qū)域電網(wǎng)新能源開(kāi)發(fā)潛力評(píng)估方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)涉及一種基于電量消納的區(qū)域電網(wǎng)新能源開(kāi)發(fā)潛力評(píng)估方法，從新能源出力參數(shù)層面描述新能源功率特性，從電網(wǎng)潮流計(jì)算參數(shù)層面描述電網(wǎng)結(jié)構(gòu)約束。基于時(shí)序生產(chǎn)模擬的方法，通過(guò)建立多時(shí)段潮流優(yōu)化評(píng)估模型，采用matlab軟件進(jìn)行編程仿真計(jì)算，以新能源機(jī)組發(fā)電量為目標(biāo)函數(shù)以新能源棄風(fēng)/棄光率為約束，建立相應(yīng)的新能源接納能力評(píng)估模型。綜合衡量區(qū)域電網(wǎng)新能源開(kāi)發(fā)程度，最后得到直觀的開(kāi)發(fā)潛力衡量指標(biāo)，通過(guò)繪圖的形式分析電網(wǎng)接納新能源能力的趨勢(shì)。簡(jiǎn)單直觀的計(jì)算電網(wǎng)中消納可再生能源發(fā)電量，分析造成電網(wǎng)對(duì)于新能源接納能力不足的原因。基于多種運(yùn)行場(chǎng)景分析電網(wǎng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性安全性，探究多場(chǎng)景下電網(wǎng)新能源的接納能力。

The evaluation method based on the new energy development potential of the regional power grid electricity consumption

The invention relates to a method for evaluation of new energy development potential of the regional power grid based on power consumptive level, new energy power characteristic parameters describing the output from the new energy level, parameters describing the structure of power flow calculation in electric power network. Based on the method of sequential production simulation, through the establishment of multi period optimization trend evaluation model, programming simulation by MATLAB software, the generation of new energy unit consumption as the objective function to the new energy / discard rate of abandoned wind energy constraints, establish new corresponding acceptance ability evaluation model. Comprehensive evaluation of the new energy development level of regional power grid, and finally get intuitive development potential measurement indicators, drawing the form of analysis of the grid acceptance of new energy capacity trends. Consumption of renewable energy in the grid computing is simple and intuitive, analysis of the reasons for the acceptance of new energy grid capacity. Based on a variety of operational scenarios, the paper analyzes the economic and safety of power grid operation, and explores the acceptance capacity of new energy in power grid under multi scenarios.

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
基于電量消納的區(qū)域電網(wǎng)新能源開(kāi)發(fā)潛力評(píng)估方法
本專利技術(shù)涉及一種能源管理技術(shù)，特別涉及一種基于電量消納的區(qū)域電網(wǎng)新能源開(kāi)發(fā)潛力評(píng)估方法。
技術(shù)介紹
隨著全球各國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，世界能源需求量不斷增加，以電力需求最為顯著。當(dāng)今世界傳統(tǒng)的化石能源如煤炭、石油、天然氣仍占據(jù)主導(dǎo)地位，并且伴隨著化石能源的開(kāi)發(fā)與利用，人類賴以生存的地球正面臨環(huán)境惡化、資源短缺、霧霾嚴(yán)重、溫室效應(yīng)等多種問(wèn)題。化石能源的局限性打破了能源開(kāi)發(fā)與經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的耦合關(guān)系，傳統(tǒng)能源的大量開(kāi)發(fā)所引發(fā)的環(huán)境惡化以及面臨能源短缺等問(wèn)題，阻礙全球經(jīng)濟(jì)安全、高效、可持續(xù)發(fā)展。其中，電力需求增加進(jìn)一步引發(fā)二氧化碳排放，加劇了全球氣候變暖的趨勢(shì)，世界各國(guó)和組織針對(duì)全球氣候變暖問(wèn)題，提出各種二氧化碳減排目標(biāo)。歐盟提出到2020年，二氧化碳的減排量為1990年排放量的20％，能耗減少20％，可再生能源在能源消耗中所占的份額達(dá)到20％(EuropeanCommission.2020Climate&energypackage[EB/OL].[2016-08-25].http://ec.europa.eu/clima/policies/strategies/2020)。電力作為清潔、便利的二次能源，受到全世界的信賴。實(shí)現(xiàn)電力的清潔生產(chǎn)對(duì)于節(jié)能減排、可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。目前，我國(guó)國(guó)家電網(wǎng)公司提出建設(shè)以具有“堅(jiān)強(qiáng)可靠、經(jīng)濟(jì)高效、清潔環(huán)保、透明開(kāi)放、友好互動(dòng)”等特點(diǎn)的堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)的戰(zhàn)略目標(biāo)，以期實(shí)現(xiàn)能源的全球互聯(lián)和可持續(xù)發(fā)展，推進(jìn)電能替代與清潔替代。國(guó)家電網(wǎng)公司提出以建設(shè)特高壓電網(wǎng)為骨架，大力發(fā)展可再生能源。可再生能源包括水能、風(fēng)能、太陽(yáng)能、潮汐能等。但是，可再生能源出力具有波動(dòng)性、間歇性、隨機(jī)性等不確定性，可再生能源大規(guī)模并網(wǎng)對(duì)電網(wǎng)中機(jī)組調(diào)峰能力、負(fù)荷響應(yīng)水平、電源備用容量、電網(wǎng)運(yùn)行的穩(wěn)定性等多方面提出新的要求。電網(wǎng)中可再生能源滲透比例將影響電網(wǎng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性與安全性。合理準(zhǔn)確的量化評(píng)估區(qū)域電網(wǎng)中新能源開(kāi)發(fā)潛力對(duì)于電網(wǎng)規(guī)劃與運(yùn)行具有重要意義。其開(kāi)發(fā)潛力評(píng)估主要面臨以下問(wèn)題：1.合理的評(píng)估指標(biāo)，根據(jù)現(xiàn)有研究表明關(guān)于電網(wǎng)消納能源能力的評(píng)估指標(biāo)分為數(shù)量指標(biāo)以及質(zhì)量指標(biāo)。數(shù)量指標(biāo)包括風(fēng)電裝機(jī)比例、風(fēng)電穿透功率極限、短路容量比、污染物排放量等；質(zhì)量指標(biāo)包括風(fēng)電效能、系統(tǒng)成本差異率、單位發(fā)電成本、單位風(fēng)電價(jià)值、單位排污量等。但以上指標(biāo)均沒(méi)有考慮時(shí)間尺度，新能源的開(kāi)發(fā)潛力評(píng)估指標(biāo)應(yīng)該在一定的時(shí)間尺度下描述。2.時(shí)間尺度選擇，區(qū)域電網(wǎng)的開(kāi)發(fā)能力應(yīng)在一定的時(shí)間尺度評(píng)估，主要是由于新能源出力本身具有不確定性造成的。新能源出力需要在一定的時(shí)間尺度下描述，一方面用于刻畫(huà)地區(qū)中新能源資源稟賦狀況，確定新能源開(kāi)發(fā)邊界條件；另一方面基于時(shí)序生產(chǎn)模擬在某一時(shí)間尺度場(chǎng)景描述，便于準(zhǔn)確評(píng)估該區(qū)域電網(wǎng)新能源開(kāi)發(fā)潛力。3.不確定性分析，需考慮新能源和負(fù)荷(如電動(dòng)汽車、儲(chǔ)能設(shè)備等)的推廣普及，對(duì)電網(wǎng)造成的消極影響，新能源的接入使得電力系統(tǒng)不確定性增強(qiáng)，要求電力系統(tǒng)具備比以往更靈活的、均衡應(yīng)對(duì)全網(wǎng)范圍內(nèi)不確定因素的能力。電網(wǎng)中薄弱環(huán)節(jié)是影響新能源開(kāi)發(fā)潛力評(píng)估的重要因素。4.區(qū)域電網(wǎng)互聯(lián)，電力系統(tǒng)是當(dāng)今復(fù)雜系統(tǒng)之一。全球能源互聯(lián)網(wǎng)的提出促進(jìn)了電網(wǎng)全方位、寬領(lǐng)域、高層次的廣泛互聯(lián)，而新能源的接入更使得電網(wǎng)中潮流方向變化更加復(fù)雜。評(píng)估電網(wǎng)接納新能源能力應(yīng)考慮不同區(qū)域電網(wǎng)的互聯(lián)，電網(wǎng)互聯(lián)能夠提高新能源出力與負(fù)荷水平的容錯(cuò)率，有概率降低風(fēng)電的反調(diào)峰特性，提高新能源的接納能力。現(xiàn)有研究表明(朱凌志,陳寧,韓華玲.風(fēng)電消納關(guān)鍵問(wèn)題及應(yīng)對(duì)措施分析[J].電力系統(tǒng)自動(dòng)化,2011,35(22):29-34)，區(qū)域電網(wǎng)新能源開(kāi)發(fā)潛力主要與新能源本身特性以及電網(wǎng)因素兩方面有關(guān)。文獻(xiàn)(劉聰,劉文穎,王維洲,等.高載能負(fù)荷參與的電網(wǎng)消納風(fēng)/光電能力定量預(yù)評(píng)估方法[J].電網(wǎng)技術(shù),2015,39(1):223-229)中將高載能負(fù)荷作為充裕性資源參與到新能源的消納中，得出高載能負(fù)荷參與消納電量與負(fù)荷響應(yīng)時(shí)間的關(guān)系。文獻(xiàn)(王曉海,喬穎,魯宗相,等.供暖季風(fēng)電電量消納能力的評(píng)估新方法[J].中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào),2015,35(9):2112-2119)中提出一種定量分析供熱需求對(duì)接納風(fēng)電能力的方法，闡述了供電機(jī)組對(duì)于接納風(fēng)電的影響機(jī)理。文獻(xiàn)(袁鐵江,彭超鋒,梅生偉,等.基于提高消納能力的風(fēng)電平衡區(qū)域電網(wǎng)劃分方法[J].電網(wǎng)技術(shù),2015,39(8):2129-2134)中通過(guò)劃分新能源平衡區(qū)域的方法提高新能源消納能力。文獻(xiàn)(薛必克,張顯,鄭亞先,等.含風(fēng)電的電力系統(tǒng)常規(guī)火電旋轉(zhuǎn)備用對(duì)風(fēng)電消納的影響[J].華東電力,2014,42(8):1550-1554)中提出以提高火電機(jī)組旋轉(zhuǎn)備用容量的方法以促進(jìn)新能源的消納能力。文獻(xiàn)(易海川,張彼德,王海穎,等.提高DG接納能力的配電網(wǎng)動(dòng)態(tài)重構(gòu)方法[J].電網(wǎng)技術(shù),2016,40(5):1431-1436)中提出根據(jù)不同時(shí)段可再生能源出力特性，提出配電網(wǎng)隨時(shí)段動(dòng)態(tài)重構(gòu)模型。針對(duì)新能源方面亟需提出一套科學(xué)合理的新能源資源評(píng)價(jià)體系，例如可利用新能源累積小時(shí)數(shù)、新能源密度、新能源有效利用小時(shí)數(shù)、新能源出力邊界約束、最大出力時(shí)刻等等。針對(duì)電網(wǎng)方面應(yīng)根據(jù)開(kāi)發(fā)潛力的定義考慮相關(guān)因素，如系統(tǒng)的調(diào)節(jié)能力、電網(wǎng)輸電能力、風(fēng)電并網(wǎng)技術(shù)、調(diào)度運(yùn)行水平等因素，應(yīng)計(jì)及電網(wǎng)潮流約束評(píng)估其新能源開(kāi)發(fā)潛力。以上兩點(diǎn)主要體現(xiàn)在新能源出力時(shí)序生產(chǎn)模擬以及潮流計(jì)算約束條件兩個(gè)方面，本專利技術(shù)圍繞兩方面設(shè)置多種參數(shù)描述其特性，并考慮多種約束條件建立多時(shí)段優(yōu)化模型，評(píng)估電網(wǎng)中新能源開(kāi)發(fā)潛力。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)是針對(duì)能源調(diào)整需求的問(wèn)題，提出了一種基于電量消納的區(qū)域電網(wǎng)新能源開(kāi)發(fā)潛力評(píng)估方法，從新能源出力參數(shù)層面描述新能源出力特性以及電網(wǎng)潮流計(jì)算參數(shù)層面描述電網(wǎng)結(jié)構(gòu)約束，基于時(shí)序生產(chǎn)模擬的方法，通過(guò)建立多時(shí)段潮流優(yōu)化評(píng)估模型，采用matlab軟件進(jìn)行編程仿真計(jì)算，以新能源機(jī)組發(fā)電量以及棄風(fēng)、棄光率為多目標(biāo)建立相應(yīng)的優(yōu)化評(píng)估模型，綜合衡量區(qū)域電網(wǎng)新能源開(kāi)發(fā)程度，最后得到直觀的開(kāi)發(fā)潛力衡量指標(biāo)，通過(guò)繪圖的形式分析電網(wǎng)接納新能源的能力。本專利技術(shù)的技術(shù)方案為：一種基于電量消納的區(qū)域電網(wǎng)新能源開(kāi)發(fā)潛力評(píng)估方法，具體包括如下步驟：1)采用Matpower潮流計(jì)算工具對(duì)原始潮流數(shù)據(jù)進(jìn)行基本計(jì)算，計(jì)算結(jié)果是否收斂來(lái)驗(yàn)證潮流數(shù)據(jù)的正確性，驗(yàn)證后潮流數(shù)據(jù)作為進(jìn)行電網(wǎng)新能源開(kāi)發(fā)潛力評(píng)估的數(shù)據(jù)；2)根據(jù)電力系統(tǒng)的特點(diǎn)以及資源約束確定實(shí)際安全約束邊界并設(shè)定參數(shù)文件，參數(shù)包括新能源特性參數(shù)以及潮流計(jì)算參數(shù)兩類：首先，采用時(shí)序生產(chǎn)模擬的方法描述新能源以及負(fù)荷特性，設(shè)置特定時(shí)間尺度內(nèi)區(qū)域電網(wǎng)新能源接納能力評(píng)估相關(guān)參數(shù)如峰值功率、峰值功率時(shí)間、峰谷差；旨在描述新能源以及負(fù)荷在時(shí)序上的變化率，其中將1日24個(gè)小時(shí)劃分為24個(gè)時(shí)段，其分別對(duì)應(yīng)每日的00:00—01:00，01:00—02:00，...，23:00—00:00，設(shè)t時(shí)段的風(fēng)電場(chǎng)出力光伏出力負(fù)荷功率其中t＝1,2,...,24；(1)新能源特性參數(shù)：新能源棄風(fēng)/棄光率參數(shù)Rate_loss；區(qū)域電網(wǎng)新能源消納電量占總用電量比值Goal，新能源最大利用小時(shí)數(shù)Max_use_hour；區(qū)域電網(wǎng)中風(fēng)電、光伏裝機(jī)接入比例參數(shù)R本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種基于電量消納的區(qū)域電網(wǎng)新能源開(kāi)發(fā)潛力評(píng)估方法，其特征在于，具體包括如下步驟：1)采用Matpower潮流計(jì)算工具對(duì)原始潮流數(shù)據(jù)進(jìn)行基本計(jì)算，計(jì)算結(jié)果是否收斂來(lái)驗(yàn)證潮流數(shù)據(jù)的正確性，驗(yàn)證后潮流數(shù)據(jù)作為進(jìn)行電網(wǎng)新能源開(kāi)發(fā)潛力評(píng)估的數(shù)據(jù)；2)根據(jù)電力系統(tǒng)的特點(diǎn)以及資源約束確定實(shí)際安全約束邊界并設(shè)定參數(shù)文件，參數(shù)包括新能源特性參數(shù)以及潮流計(jì)算參數(shù)兩類：首先，采用時(shí)序生產(chǎn)模擬的方法描述新能源以及負(fù)荷特性，設(shè)置特定時(shí)間尺度內(nèi)區(qū)域電網(wǎng)新能源接納能力評(píng)估相關(guān)參數(shù)如峰值功率、峰值功率時(shí)間、峰谷差；旨在描述新能源以及負(fù)荷在時(shí)序上的變化率，其中將1日24個(gè)小時(shí)劃分為24個(gè)時(shí)段，其分別對(duì)應(yīng)每日的00:00—01:00，01:00—02:00，...，23:00—00:00，設(shè)t時(shí)段的風(fēng)電場(chǎng)出力

【技術(shù)特征摘要】
1.一種基于電量消納的區(qū)域電網(wǎng)新能源開(kāi)發(fā)潛力評(píng)估方法，其特征在于，具體包括如下步驟：1)采用Matpower潮流計(jì)算工具對(duì)原始潮流數(shù)據(jù)進(jìn)行基本計(jì)算，計(jì)算結(jié)果是否收斂來(lái)驗(yàn)證潮流數(shù)據(jù)的正確性，驗(yàn)證后潮流數(shù)據(jù)作為進(jìn)行電網(wǎng)新能源開(kāi)發(fā)潛力評(píng)估的數(shù)據(jù)；2)根據(jù)電力系統(tǒng)的特點(diǎn)以及資源約束確定實(shí)際安全約束邊界并設(shè)定參數(shù)文件，參數(shù)包括新能源特性參數(shù)以及潮流計(jì)算參數(shù)兩類：首先，采用時(shí)序生產(chǎn)模擬的方法描述新能源以及負(fù)荷特性，設(shè)置特定時(shí)間尺度內(nèi)區(qū)域電網(wǎng)新能源接納能力評(píng)估相關(guān)參數(shù)如峰值功率、峰值功率時(shí)間、峰谷差；旨在描述新能源以及負(fù)荷在時(shí)序上的變化率，其中將1日24個(gè)小時(shí)劃分為24個(gè)時(shí)段，其分別對(duì)應(yīng)每日的00:00—01:00，01:00—02:00，...，23:00—00:00，設(shè)t時(shí)段的風(fēng)電場(chǎng)出力光伏出力負(fù)荷功率其中t＝1,2,...,24；(1)新能源特性參數(shù)：新能源棄風(fēng)/棄光率參數(shù)Rate_loss；區(qū)域電網(wǎng)新能源消納電量占總用電量比值Goal，新能源最大利用小時(shí)數(shù)Max_use_hour；區(qū)域電網(wǎng)中風(fēng)電、光伏裝機(jī)接入比例參數(shù)Rate_cap，該參數(shù)為區(qū)域內(nèi)風(fēng)電裝機(jī)與光伏裝機(jī)容量比值；新能源出力季節(jié)特性參數(shù)，包括負(fù)荷的季節(jié)特性參數(shù)load_season、風(fēng)電的季節(jié)特性參數(shù)wind_season、光伏的季節(jié)特性參數(shù)pv_season，該部分參數(shù)為表征春、夏、秋、冬四個(gè)典型季節(jié)中新能源出力以及負(fù)荷變化比率；風(fēng)電裝機(jī)區(qū)域間比例參數(shù)wind_zone_rate，同理，光伏裝機(jī)區(qū)域間比例參數(shù)pv_zone_rate；新能源以及負(fù)荷典型日特性參數(shù)wind_rate、pv_rate、load_rate分別反應(yīng)風(fēng)電、光伏發(fā)電功率預(yù)測(cè)值以及負(fù)荷功率在一天內(nèi)變化特性；(2)潮流計(jì)算參數(shù)：該參數(shù)依據(jù)電力系統(tǒng)運(yùn)行情況而定，潮流計(jì)算模型model＝1，采用交流潮流模型，model＝2，采用直流潮流模型；變壓器容量約束參數(shù)Limit_T；線路容量約束參數(shù)Limit_L；機(jī)組出力強(qiáng)迫出力參數(shù)Gen_Forced；調(diào)峰機(jī)組單位時(shí)間爬坡容量參數(shù)Rate_climb；3)根據(jù)區(qū)域電網(wǎng)新能源接納能力期望指標(biāo)以及新能源規(guī)劃數(shù)據(jù)，結(jié)合步驟2)中新能源出力季節(jié)特性、日特性以及總負(fù)荷年用電量數(shù)據(jù)參數(shù)，估算該電網(wǎng)中接入新能源裝機(jī)容量規(guī)模；考慮新能源以及負(fù)荷典型季節(jié)特性、典型日特性，基于時(shí)序生產(chǎn)模擬的方法，以電網(wǎng)中新能源裝機(jī)容量規(guī)模與新能源發(fā)...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：孫偉卿，田坤鵬，談一鳴，石培蕾，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：上海理工大學(xué)，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：上海,31