一种风电并网自动调峰的方法技术

为了解决风电并网的调峰难，本发明专利技术提供一种风电并网自动调峰的方法，确定调峰时间，确定火电机组的容量等级，计算在不同的弃风方案中的调峰成本，成本为负，确定为优选调峰方案。通过本发明专利技术的方法进行风电并网调峰，能有效促进火电机组深度调峰，从而扩大风电等可再生能源的并网比例；可以充分利用风力资源，降低风力发电弃风率；利用火电机组作为风力发电的备用机组，发挥火电机组对风电机组的互补功能，保证电力系统供电的稳定性；可以优化系统内机组的发电调度组合，减少发电煤耗。

【技术实现步骤摘要】
一种风电并网自动调峰的方法
本专利技术涉及电网调峰
，尤其涉及风电并网的火电网调峰领域。
技术介绍
到2010年风电容量从1260MW提高到40000MW以上。在2009年，中国成为世界上风电发展最快的国家，新增风电装机容量规模第一，占全球新增装机容量的33％。但与快速增加的发电装机规模趋势相反的是，中国风电利用水平逐年下年，特别是中国东北地区风电低效利用问题更为突出。2009年东北电网弃风量大约为9.12亿KWh或为总风力发电的9.41％；2010年达到大约1963GWh，增加到占总风力发电的11.33％。在漫长的冬季取暖月份必须利用热电联产(CHP)火电机组的容量来满足供暖需求时火电机组调的峰能力大幅度减弱对于促进东北电网的风电利用是一个重大的挑战。如何调整现有风电并网技术，完善风电调峰技术，对于解决东北电网风电利用问题有着重要的作用。
技术实现思路
为了解决风电并网的调峰难，既要实现风电弃风最小，实现最大利用自然资源；又要实现火电机组系统运行成本最低。本专利技术提供一种风电并网自动调峰的方法。第一步，确定调峰时间，所述的调峰时间分为非供热期、供热中期、供热末期；第二步，确定火电机组的容量等级，所述的容量等级分为大容量发电机组、中等容量发电机组、小容量发电机组；第三步，计算在不同的弃风方案中的调峰成本，成本为负，确定为优选调峰方案。所述的非供热期为非采暖季节，因区域不同，非供热期的时间也不一样，一般是在3月中旬开始，11月初结束，如东北、西北地区供热时间为每年的10月15日至次年的4月15日，约180天，则其非供热期约185天。所述的供热中期为进行集中供暖的时间。所述的供热末期为供热即将结束的时间。所述的大容量发电机组是指600MW及以上，中等容量发电机组是指300MW(包含300MW)到600MW(不包含600MW)，小容量发电机组是指300MW以下(不包括300MW)的机组。所述的弃风方案包括基准方案、中弃风方案(85％)、低弃风方案(95％)、零弃风方案(100％)；其中基准方案是指当前东北电网风电并网率为基准，设定风电并网极限为75％；中弃风方案(85％)是指基于基准方案，将风电并网极限提高至85％；低弃风方案(95％)是指风电并网极限提升至95％；零弃风方案(100％)是指系统完全接纳风电并网。所述的调峰成本是指当前东北电网风电并网率以基准方案为基准，设定风电并网极限为75％，得到该情景下火电机组运行状态和启停情况，分别核算火电机组运行成本和启停成本。此时，将火电机组为风电提供的调峰看作基础调峰。同时，由于风电发电商和火电发电商属于两个独立运营主体，分别追求弃风量最小和发电成本最低。在风火电联合调度中，火电为风电提供不同程度的深度调峰会直接影响影响风电的并网电量。若系统完全消纳风电，就需要安排火电机组提供足够的深度调峰，相应的系统发电运行成本可能会达到最大。若系统选择部分弃风，可能会最优化系统火电机组运行方式。所述的火电机组运行成本是指火电机组在运行过程中所产生的费用。所述的火电机组启停成本是指机组在启动和停机过程中，必然要消耗的燃料(包括煤和油)，厂用电等资源折算成的费用。所述的弃风量最小是指在现有技术约束、网架约束等条件下实现弃风率最低的程度。所述的发电成本最低是指系统选择部分弃风，使得火电机组的运行达到最优化，从而实现发电成本最低。所述的成本为负是指当机组参与调峰获得的收益大于其所付出的成本。通过本专利技术的方法进行风电并网调峰，能有效促进火电机组深度调峰，从而扩大风电等可再生能源的并网比例：1)可以充分利用风力资源，降低风力发电弃风率；2)利用火电机组作为风力发电的备用机组，发挥火电机组对风电机组的互补功能，保证电力系统供电的稳定性；3)可以优化系统内机组的发电调度组合，减少发电煤耗。具体实施方式以辽宁电网为例，具体说明如何优化调峰，确定优化调峰方案的辽宁电网火电和风电装机比约为4:1，为了便于计算，将参照辽宁电网火电装机结构，将火电机组装机容量划分为600MW、300MW、250MW和150MW4个等级，并匹配装机容量为1350MW的风电场组成仿真系统。该仿真系统总装机容量为6750MW，火电装机容量总计5400MW，若不考虑其他类型发电装机，仅讨论火电机组和风电机组，模拟分析不同风电并网极限下火电提供的深度调峰容量。(1)设定大容量发电机组(1#-3#)、中等容量发电机组(4#-11#)和小容量发电机组(12#-17#)的发电权出让价格为深度调峰成本的25％、18％和11％。得到不同发电机组申报价格。(2)在非供热期、供热中期和供热末期这三种情形下，讨论风电发电权交易结果。每种情形都考虑中弃风方案、低弃风方案及零弃风方案的风电机组的交易情况，并分别得到风电机组在作为买方和卖方两种不同情形时的发电权交易结果。(3)基于上述三种弃风方案，整理风电并网情况和发电权交易数据，可得不同方案下的风电发电商和火电发电商通过发电权交易获得的收益对比分析非供热期、供热中期和供热期末三阶段火电机组深度调峰成本可以看到，随着热电联产机组满足热负荷，小容量火电机组为风电并网提供深度调峰空间降低，风电深度调峰由小容量发电机组向大容量发电机组转移。特别是在供热中期，中弃风方案和低弃风方案下仅有1#到3#机组进行深度调峰，火电机组向风电并网转让发电空间，未发生风电机组向火电机组转让发电空间情形。在零弃风方案下，4#、5#和8#机组向风电发电机组购买发电空间，6#、7#和9#、10#机组向风电转让发电空间。进一步，对比分析不同弃风方案火电机组深度调峰，随着风电并网电量的增加，大容量发电机组为风电并网提供调峰，发电量降低，调峰成本为正。中等容量机组在中弃风方案和低弃风方案主要提供调峰作用，调峰成本为正，但在零弃风方案下，风电波动性对系统影响增加，部分中等容量机组发电出力增加，调峰成本为负。在非供热期，小容量发电机组受惠于风电并网容量的增加，发电量也相应增加，调峰成本为负，在供热期中和供热期末，小容量发电机组发电量未产生变动，即未参加火电深度调峰。(4)风电与火电的利润分配与Shapley值假设相吻合，可以利用Shapley值对风火发电权交易的参与方进行利润分配。假设联盟利润分配优化过程中各参与合作博弈的X＝(X1,X2,…XN)个成员的利润分配向量满足有效性、对称性及可加性3个特性，利润分配方程为：式中：V为合作对策的利润特征函数，即不同联盟成员构成下联盟合作所获得的利润；Sn为包含元素n的所有子集；|S|为子集S中元素的个数；V(S)为包含元素n的联盟合作利润；V(S\{n})不包含元素m的联盟合作利润；W(|S|)为相应的加权因子，按下式计算：(5)利用Shapley值，分析非供热期、供热中期和供热末期的利润分配前后不同发电权交易结果。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种风电并网自动调峰的方法，其特征在于包括：第一步，确定调峰时间，所述的调峰时间分为非供热期、供热中期、供热末期；第二步，确定火电机组的容量等级，所述的容量等级分为大容量发电机组、中等容量发电机组、小容量发电机组；第三步，计算在不同的弃风方案中的调峰成本，成本为负，确定为优选调峰方案。

【技术特征摘要】
1.一种风电并网自动调峰的方法，其特征在于包括：第一步，确定调峰时间，所述的调峰时间分为非供热期、供热中期、供热末期；第二步，确定火电机组的容量等级，所述的容量等级分为大容量发电机组、中等容量发电机组、小容量发电机组；第三步，计算在不同的弃风方案中的调峰成本，成本为负，确定为优选调峰方案。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的非供热期为非采暖季节，在3月中旬开始，11月初结束，约180天。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的供热中期为进行集中供暖的时间。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的供热末期为供热即将结束的时间。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的大容量发电机组是指600MW及以上。6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的中等容量发电机组是指300MW(包含300MW)到600MW(不包含600MW)。7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的小容量发...

【专利技术属性】
技术研发人员：谭忠富，徐辉，吴静，陈康婷，田雪沁，徐彤，王新雷，颜静，宋崇明，
申请(专利权)人：华北电力大学，北京华建网源电力设计研究所，国网北京经济技术研究院，
类型：发明
国别省市：北京,11