一种计算多类型电源系统抽水蓄能电站容量效益的方法技术方案

技术编号:19834282 阅读:22 留言:0更新日期:2018-12-19 18:44
本发明专利技术公开了一种计算多类型电源系统抽水蓄能电站容量效益的方法。首先,读入新能源发电8760小时逐时出力数据。其次,建立混合整数线性优化模型,进行无抽水蓄能电站的多类型电源系统生产模拟,计算系统可靠性指标。然后,加入抽水蓄能电站并指定其运行方式,进行生产运行模拟,求得在系统可靠性指标保持不变情况下的多类型电源系统所需的火电装机。重复上述过程,计算抽水蓄能电站各种运行方式下系统所需火电装机容量。最后,计算多类型电源系统节约的火电装机,作为抽水蓄能电站某运行方式下的容量效益。采用本方法可计算抽水蓄能电站参与多类型电源系统电力平衡的容量,适用于多类型电源系统抽水蓄能电站容量效益的评估、调度方式安排等。

【技术实现步骤摘要】
一种计算多类型电源系统抽水蓄能电站容量效益的方法
本专利技术涉及电力系统规划和运行调度领域,特别涉及一种计算多类型电源系统中抽水蓄能电站容量效益方法。
技术介绍
抽水蓄能机组作为一种技术成熟并可以大容量储能的装置得到迅速发展。抽水蓄能电站在电网中的效益包括静态效益和动态效益:静态效益即调峰填谷产生的效益,分为容量效益和电量效益;动态效益是由于抽水蓄能电站启动迅速、运行灵活,在承担系统调频、调相、负荷调整和紧急事故备用任务时满足系统运行需要而产生的效益。随着新能源发电的大规模并网,西北地区的电力系统逐步变成包含水电、火电、风电、光伏、光热等电源的多类型电源系统,由于水电、光热、新能源发电、储能装置的影响,西北地区抽水蓄能电站的容量效益评估越来越困难。与中国东部省区相比,西北电网负荷曲线峰谷差很小,叠加上新能源后,可能出现峰谷差倒置的现象,呈现出新能源大发时弃电量高,而新能源小发时电量不足的特点,与常规的以为负荷消峰填谷的抽水蓄能电站相比,西北地区抽水蓄能电站容量效益的发挥与抽水蓄能电站的运行方式密切相关,导致抽水蓄能电站的容量效益评估尤其困难。如何确定抽水蓄能电站容量效益,即参与多类型电源系统的电力平衡的容量,目前尚无明确方法,这为规划人员评估系统装机充裕度水平和抽水蓄能电站调度运行方式带来巨大的挑战。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种计算多类型电源系统中抽水蓄能电站容量效益方法。采用本方法可计算抽水蓄能电站参与多类型电源系统电力平衡的容量,适用于多类型电源系统抽水蓄能电站容量效益的评估、调度方式安排等。为了实现上述目的,本专利技术采用如下技术方案:一种计算多类型电源系统抽水蓄能电站容量效益的方法,包括以下步骤:1)读入多类型新能源发电8760小时逐时出力数据;2)建立混合整数线性优化模型,进行无抽水蓄能电站情况下多类型电源系统生产运行模拟,计算系统可靠性指标;3)投入抽水蓄能电站并指定其运行方式,逐步降低常规火电装机规模,进行多类型电源系统生产运行模拟;在系统可靠性指标保持不变的情况下,求得加入抽水蓄能电站后系统所需火电装机容量;4)对抽水蓄能电站的每种运行方式,重复步骤1)~3),计算得到抽水蓄能电站每种运行方式下,系统所需的火电装机容量;5)计算有无抽水蓄能电站、抽水蓄能电站各种运行方式下,系统所需常规火电容量的差值,求得各种运行方式下抽水蓄能电站的容量效益。作为本方面进一步改进,步骤1)中,多类型新能源发电包括风电、光伏和光热电站,风电、光伏、光热电站在规划水平年8760小时的逐时风、光资源大小以电站无弃风、弃光的理论出力表示,通过样本机组按比例放大求和求得。即通过采集区域内样本机组无弃电的实际出力数据,然后根据规划的风电、光伏、光热装机容量与样本机组容量的比例,拟合得到该区域内风电、光伏、光热的出力特性数据。作为本方面进一步改进,步骤2)中,对多类型电源系统进行生产运行模拟时,以系统综合成本最低为目标函数,即:式中:Cit为火电机组i在时段t的发电成本函数;Pi,t为火电机组i在时段t的有功出力;Qit,up和Qit,off分别为火电机组i在时段t的启动和停机费用;Uit和Ui,t-1分别为火电机组i在时段t和t-1的运行状态;λ1、λ2、λ3、λ4分别为弃风、弃光、弃水、以及因光热机组调峰运行而造成效率降低的惩罚因子;λ5为失负荷惩罚;λ6为失备用惩罚;Wbt为时段t内风电场b的出力;为时段t内风电场b的预测出力;Sbt为时段t内光伏电站b的出力;为时段t内光伏电站b的预测出力;Eit为水电机组i时段t的弃水;lb,t和hb,t分别为t时刻节点b的失负荷量和失备用量;Hit为光热机组i在时段t的效率;Mit,up和Mit,off分别为光热机组i在时段t的启动和停机费用;分别为光热机组i在时段t和时段t-1的运行状态为光热机组i在时段t的有功出力;G为所有火电机组的集合;M为所有水电机组的集合;N为所有光热机组的集合;T为所有时段的集合;B为所有节点的集合。作为本方面进一步改进,步骤3)中,投入抽水蓄能电站并指定其运行方式,进行生产运行模拟,在系统可靠性指标保持不变的情况下,逐步降低常规火电装机规模,求得系统所需火电装机。作为本方面进一步改进,步骤4)中,考虑多种抽水蓄能电站的运行方式,包括5种运行方式:①基于预测的综合优化运行:基于预测的新能源出力曲线,采用数学优化方法安排抽水蓄能电站工作位置;②基于负荷曲线的削峰填谷运行:负荷低谷时抽水,高峰时发电;③事故备用运行:抽水蓄能电站全天停机备用;④弃电抽水+快速清库运行:该策略以尽量接纳新能源弃电量为目标,系统发生弃电时抽水蓄能电站抽水,在系统不弃电时,抽水蓄能电站发电以腾空电站的上库库容;⑤弃电抽水+预留库容高峰发电:抽水蓄能电站以弃电抽水为导向,当没有弃电发生时,只清空一部分库容,留下的库容在负荷高峰时发电。作为本方面进一步改进,步骤5)中,抽水蓄能电站的容量效益为抽水蓄能电站投入前系统所需火电装机容量减去抽水蓄能电站投入后系统所需火电装机容量。相对于现有技术,本专利技术的有益效果是:本专利技术的计算方法能够定量计算抽水蓄能电站的容量效益。一方面,可避免由于低估抽水蓄能电站的容量效益而导致系统火电装机过多、新能源发电消纳困难及火电利用小时数过低,造成一定程度的投资浪费;另一方面,也可避免由于高估抽水蓄能电站的容量效益而导致系统装机不足,造成系统电力紧缺,供电可靠性低。采用本方法可计算抽水蓄能电站参与多类型电源系统电力平衡的容量,适用于多类型电源系统抽水蓄能电站容量效益的评估、调度方式安排等。附图说明图1是本专利技术一实施例的计算方法示意图;图2是本专利技术一实施例的计算流程图;图3是算例系统年负荷曲线图;图4是算例系统日负荷曲线图;图5是算例系统直流外送曲线图;图6是算例系统1200MW抽水蓄能电站工作位置示意图;图7是算例系统2400MW抽水蓄能电站工作位置示意图;图8是算例系统3600MW抽水蓄能电站工作位置示意图。具体实施方式本专利技术的一种计算多类型电源系统抽水蓄能电站容量效益的方法,包括以下步骤:首先,读入风电、光伏、光热等新能源发电8760小时出力数据。多类型新能源包括:风电、光伏和光热电站,风电、光伏、光热在规划水平年8760小时逐时风、光资源大小以电站无弃风、弃光的理论出力表示,通过样本机组按比例放大求和求得,即通过采集区域内样本机组无弃电的实际出力数据,然后根据规划的风电、光伏、光热装机容量与样本机组容量的比例,拟合得到该区域内风电、光伏、光热的出力特性数据。其次,建立混合整数线性优化模型,进行无抽水蓄能电站的多类型电源系统生产运行模拟,计算系统可靠性指标,如电力不足期望(EENS)指标。对多类型电源系统进行生产运行模拟时,以系统综合成本最低为目标函数,即:式中:Cit为火电机组i在时段t的发电成本函数;Pi,t为火电机组i在时段t的有功出力;Qit,up和Qit,off分别为火电机组i在时段t的启动和停机费用;Uit和Ui,t-1分别为火电机组i在时段t和t-1的运行状态;λ1、λ2、λ3、λ4分别为弃风、弃光、弃水、以及因光热机组调峰运行而造成效率降低的惩罚因子;λ5为失负荷惩罚;λ6为失备用惩罚;Wbt为时段t内风电场b的出力;本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种计算多类型电源系统抽水蓄能电站容量效益的方法,其特征在于,包括以下步骤:1)读入多类型新能源发电8760小时逐时出力数据;2)建立混合整数线性优化模型,进行无抽水蓄能电站情况下多类型电源系统生产运行模拟,计算系统可靠性指标;3)投入抽水蓄能电站并指定其运行方式,逐步降低常规火电装机规模,进行多类型电源系统生产运行模拟,在系统可靠性指标保持不变的情况下,求得加入抽水蓄能电站后系统所需火电装机容量;4)对抽水蓄能电站的每种运行方式,重复步骤1)~3),计算得到抽水蓄能电站每种运行方式下,系统所需的火电装机容量;5)计算有无抽水蓄能电站、抽水蓄能电站各运行方式下,系统所需常规火电容量的差值,求得各运行方式下抽水蓄能电站的容量效益。

【技术特征摘要】
1.一种计算多类型电源系统抽水蓄能电站容量效益的方法,其特征在于,包括以下步骤:1)读入多类型新能源发电8760小时逐时出力数据;2)建立混合整数线性优化模型,进行无抽水蓄能电站情况下多类型电源系统生产运行模拟,计算系统可靠性指标;3)投入抽水蓄能电站并指定其运行方式,逐步降低常规火电装机规模,进行多类型电源系统生产运行模拟,在系统可靠性指标保持不变的情况下,求得加入抽水蓄能电站后系统所需火电装机容量;4)对抽水蓄能电站的每种运行方式,重复步骤1)~3),计算得到抽水蓄能电站每种运行方式下,系统所需的火电装机容量;5)计算有无抽水蓄能电站、抽水蓄能电站各运行方式下,系统所需常规火电容量的差值,求得各运行方式下抽水蓄能电站的容量效益。2.根据权利要求1所述的一种计算多类型电源系统抽水蓄能电站容量效益方法,其特征在于,步骤1)中,多类型新能源包括:风电、光伏和光热电站,风电、光伏、光热在规划水平年8760小时逐时风、光资源大小以电站无弃风、弃光的理论出力表示,通过样本机组按比例放大求和求得,即通过采集区域内样本机组无弃电的实际出力数据,然后根据规划的风电、光伏、光热装机容量与样本机组容量的比例,拟合得到该区域内风电、光伏、光热的出力特性数据。3.根据权利要求1所述的一种计算多类型电源系统抽水蓄能电站容量效益方法,其特征在于,步骤2)中,对多类型电源系统进行生产运行模拟时,以系统综合成本最低为目标函数,即:式中:Cit为火电机组i在时段t的发电成本函数;Pi,t为火电机组i在时段t的有功出力;Qit,up和Qit,off分别为火电机组i在时段t的启动和停机费用;Uit和Ui,t-1分别为火电机组i在时段t和t-1的运行状态;λ1、λ2、λ3、λ4分别为弃风、弃光、弃水、以及因光热机组调峰运行而造成效率降低的惩罚因子;λ5为失负荷惩罚;λ6...

【专利技术属性】
技术研发人员:傅旭张雨津孙沛李富春王昭范丽霞杨攀峰
申请(专利权)人:中国电力工程顾问集团西北电力设计院有限公司
类型:发明
国别省市:陕西,61

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