一种清洁能源分布式和集中式开发方式的规划分析方法技术

本发明专利技术涉及电力系统分析技术领域，一种清洁能源分布式和集中式开发方式的规划分析方法，它包括以下步骤：A.确定规划水平年；B.对待开发国家/地区的清洁能源资源潜力进行评估；C.测算清洁能源集中式和分布式两种开发方式下的发电成本；D.确定清洁能源集中式和分布式开发方式规划分析模型的约束条件；E.构建集中式和分布式开发方式规划分析模型；F.富裕资源跨国跨洲外送通道选取及测算；G.输出最优输电通道规划；本发明专利技术为准确测算一个国家或地区未来水平年下清洁能源集中式和分布式开发规模、布局、开发经济性及外送通道选取等提供定量化的测算结果，并对未来在全球资源富集地区开发清洁能源提供了开发方式的规划依据。

A Planning Analysis Method for Distributed and Centralized Development of Clean Energy

The invention relates to the field of power system analysis technology, a planning analysis method for distributed and centralized development of clean energy, which includes the following steps: A. determining the planning level year; B. assessing the potential of clean energy resources in developing countries/regions; C. estimating the generation cost under centralized and distributed development of clean energy; D. determining the centralized development of clean energy. Constraints of the planning and analysis models of the centralized and distributed development modes; E. Constructing the planning and analysis models of centralized and distributed development modes; F. Selection and calculation of transnational and transcontinental transmission channels of affluent resources; G. Output optimal transmission channel planning; The present invention is to accurately estimate the scale, layout and development economy of centralized and distributed clean energy development in a country or region in the future level year. It also provides quantitative calculation results for the selection of delivery channels, and provides planning basis for the future development of clean energy in resource-rich regions.

【技术实现步骤摘要】
一种清洁能源分布式和集中式开发方式的规划分析方法
本专利技术涉及电力系统分析
，特别涉及一种清洁能源开发方式的规划分析方法。
技术介绍
在全球范围内，构建全球能源互联网的战略构想得到日益广泛的认同。目前，清洁能源跨洲输送尚处于初级阶段，而与之对应的清洁能源集中式、分布式开发方式的探讨日益激烈，但仅限于定性分析，尚没有定量化规划分析分布式和集中式开发方式在选定地区的规模、布局、经济性等的测算方法。清洁能源开发一般可分为集中式开发和分布式开发两种开发方式。“分布式”是一个相对概念，是相对于“集中式”而言的。关于分布式电源最大容量、接入方式、电压等级、电源性质等相关界定标准方面，国际上还没有通用权威定义。不仅不同国家和组织，甚至同一国家不同地区对分布式电源的理解和定义也不尽相同，某些机构或组织未对电压和/或容量提出明确限制。我国对分布式电源的定义经历了多次转变，在清洁能源方面，发改委提出的明确定义为：以各个电压等级接入配电网的风电、太阳能发电、水电等清洁能源发电。此后，国家电网公司调整为两类服务范围：10kV及以下电压等级接入，且单个并网点总装机容量不超过6MW的分布式电源。35kV电压等级接入，年自发自用电量大于50％的分布式电源；或10kV电压等级接入且单个并网点总装机容量超过6MW，年自发自用电量大于50％的分布式电源。目前，对一个国家或地区清洁能源开发方式的定量化分析模型极少，尤其是针对资源潜力丰富但尚待开发的国家(地区)，其未来清洁能源开发的方式，是以集中式开发为主还是以分布式开发为主，各种开发方式的开发量该如何确定？富集资源是否外送？外送该如何保证经济性并输送到哪里？解决这些问题，迫切需要构建一个清洁能源开发方式的规划分析模型，并考虑各种可能影响开发方式的因素，将其纳入模型并进行完善。为适应全球清洁能源开发的浪潮，需要在分析全球清洁能源资源分布及开发潜力的基础上，研究与之相适应的清洁能源开发方式的规划分析方法，对于支撑全球能源互联网建设、推动以清洁和绿色方式满足全球电力需求具有重要价值，也是当前全球清洁能源开发领域的热点关注问题，是指引全球清洁能源发展趋势及未来开发方式展望的重要基础。
技术实现思路
本专利技术的目的是：为科学评估一个国家或地区未来水平年下清洁能源不同开发方式的规模、布局及外送通道的选取和跨洲际输电经济性等，准确引导清洁能源开发利用工作，提供一种清洁能源分布式和集中式开发方式的规划分析方法。本专利技术的技术方案是：一种清洁能源分布式和集中式开发方式的规划分析方法，它包括以下步骤：A.确定规划水平年；B.对待开发国家/地区的清洁能源资源潜力进行评估；根据待开发国家/地区的资源分布情况，测算该地清洁能源理论可开发量、技术可开发量及经济开发潜力的上限，并结合待开发国家/地区发展目标和资源潜力情况，将该地规划水平年清洁能源可开发总量作为约束条件；C.测算待开发国家/地区清洁能源集中式和分布式两种开发方式下的发电成本；以国际通用的LCOE成本测算模型为基础，加入影响因素，构建可再生能源发电成本测算模型，即CORE模型，分别测算该国家/地区在规划水平年的清洁能源集中式开发和分布式开发发电成本、输电线路成本以及常规电源发电成本、输电线路成本；D.确定待开发国家/地区清洁能源集中式和分布式开发方式规划分析模型的约束条件；E.构建集中式和分布式开发方式规划分析模型；以待开发国家/地区开发总成本最小为目标函数，满足步骤D中各约束条件，构建集中式和分布式开发方式规划分析模型，通过该模型计算该国家/地区规划水平年下的集中式和分布式开发规模及布局；F.富裕资源跨国跨洲外送通道选取及测算；通过已计算出的集中式和分布式开发规模，计算资源潜力下本地可开发富裕规模；当富裕规模大于等于3倍本地已开发规模时，考虑跨国跨洲外送，否则考虑本地开发模式；跨国跨洲外送条件下，建立待选输电通道集合，测算各输电通道成本，以送端-输电线路-受端总成本最小为目标函数，构建跨国跨洲输电规划分析模型；G.输出最优输电通道规划；测算受端常规电源和清洁能源发电成本，以及受端规划水平年负荷，应用跨国跨洲输电规划分析模型测算得到最优输电通道，输出最优输电通道及输电容量。进一步的，所述步骤C中，在LCOE成本测算模型的基础上，加入政策影响因素，构建CORE模型；计算发电成本的方法为：Pg,k,i＝capg,k,i×hg,k,i其中：i表示待开发国家/地区，RE是清洁能源发电技术的集合，k是不同发电技术下的开发方式，cg,k,i和Pg,k,i分别表示g种发电技术在开发方式k下的单位发电成本和发电量，capg,k,i表示g种发电技术在方式k下的开发规模，hg,k,i表示g种发电技术在开发方式k下的利用小时数；计算输电线路成本的方法为：Ctrans,j＝Cbase,j+Coperate,j+Closs,j其中：Cbase,j为线路建设成本，Coperate,j为运行成本，Closs,j为线损；ctrans,j＝ηjLjSjCoperate,j＝β·ctrans,jCloss,j＝μj·Ctrans,j式中，j表示输电线路，ctrans,j为线路j的初始投资成本，ηj为输电工程单位容量、单位长度的投资成本，Lj为线路长度，r为贴现率，t为运营期，β为运行维护费率，μj为线损系数。所述步骤D中，约束条件包括但不限于：分布式光伏可开发屋顶潜力；输电线路长度及电压等级；常规电源发电成本及容量；负荷水平；常规电源和清洁能源电力电量平衡；其中：以待开发国家/地区屋顶情况为基础，确定分布式光伏可开发屋顶规模；以GIS系统为基础，确定待开发国家/地区内资源富集带与负荷中心的距离；根据资源富集区与负荷中心的距离，确定待开发国家/地区内输电线路长度及电压等级。所述步骤E中，集中式和分布式开发方式规划分析模型表示为：该模型需满足以下约束条件：开发潜力上限约束：式中，CAPtotal为本地清洁能源资源可开发总量上限；电量平衡约束：式中，Pnomal,i为本地常规电源发电量，B为所有国家/地区的集合，PL,i为第i个国家/地区在规划水平年的负荷；发电量约束：Pgmin,k,i≤Pg,k,i≤Pgmax,k,ik∈RE,i∈B式中，Pgmin,k,i和Pgmax,k,i第i个国家/地区中第k种开发方式的最小和最大发电量；输电线路长度约束：式中，ηjLV表示低压输电线路单位投资成本，ηjHV表示高压输电线路单位投资成本；清洁能源占比约束：式中，α表示清洁能源发电量在总负荷中的比重；输电线路通道最大容量约束：-Sjmax≤Pj/tj≤Sjmaxj∈J式中，Pj表示的国家或区域间的电力流，tj表示输电线路j的运营期，Sjmax表示输电线路j的输电容量上限，J表示所有输电线路的集合；分布式开发方式屋顶潜力上限约束：式中，capg,kd,i为分布式开发方式下的开发规模，ROOFtotal为本地屋顶资源开发潜力上限。所述步骤F中，构建跨国跨洲输电规划分析模型时考虑的成本包括但不限于送端发电成本、跨国跨洲输电成本、受端技术成本；跨国跨洲输电规划分析模型表示为：式中，表示受端国家/地区发电技术成本；该模型需满足以下约束条件：外送规模约束：式中，表示清洁能源外送规模；电量平衡约束：式中，Pg,本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种清洁能源分布式和集中式开发方式的规划分析方法，其特征在于：它包括以下步骤：A.确定规划水平年；B.对待开发国家/地区的清洁能源资源潜力进行评估；根据待开发国家/地区的资源分布情况，测算该地清洁能源理论可开发量、技术可开发量及经济开发潜力的上限，并结合待开发国家/地区发展目标和资源潜力情况，将该地规划水平年清洁能源可开发总量作为约束条件；C.测算待开发国家/地区清洁能源集中式和分布式两种开发方式下的发电成本；以国际通用的LCOE成本测算模型为基础，加入影响因素，构建可再生能源发电成本测算模型，即CORE模型，分别测算该国家/地区在规划水平年的清洁能源集中式开发和分布式开发发电成本、输电线路成本以及常规电源发电成本、输电线路成本；D.确定待开发国家/地区清洁能源集中式和分布式开发方式规划分析模型的约束条件；E.构建集中式和分布式开发方式规划分析模型；以待开发国家/地区开发总成本最小为目标函数，满足步骤D中各约束条件，构建集中式和分布式开发方式规划分析模型，通过该模型计算该国家/地区规划水平年下的集中式和分布式开发规模及布局；F.富裕资源跨国跨洲外送通道选取及测算；通过已计算出的集中式和分布式开发规模，计算资源潜力下本地可开发富裕规模；当富裕规模大于等于3倍本地已开发规模时，考虑跨国跨洲外送，否则考虑本地开发模式；跨国跨洲外送条件下，建立待选输电通道集合，测算各输电通道成本，以送端‑输电线路‑受端总成本最小为目标函数，构建跨国跨洲输电规划分析模型；G.输出最优输电通道规划；测算受端常规电源和清洁能源发电成本，以及受端规划水平年负荷，应用跨国跨洲输电规划分析模型测算得到最优输电通道，输出最优输电通道及输电容量。...

【技术特征摘要】
1.一种清洁能源分布式和集中式开发方式的规划分析方法，其特征在于：它包括以下步骤：A.确定规划水平年；B.对待开发国家/地区的清洁能源资源潜力进行评估；根据待开发国家/地区的资源分布情况，测算该地清洁能源理论可开发量、技术可开发量及经济开发潜力的上限，并结合待开发国家/地区发展目标和资源潜力情况，将该地规划水平年清洁能源可开发总量作为约束条件；C.测算待开发国家/地区清洁能源集中式和分布式两种开发方式下的发电成本；以国际通用的LCOE成本测算模型为基础，加入影响因素，构建可再生能源发电成本测算模型，即CORE模型，分别测算该国家/地区在规划水平年的清洁能源集中式开发和分布式开发发电成本、输电线路成本以及常规电源发电成本、输电线路成本；D.确定待开发国家/地区清洁能源集中式和分布式开发方式规划分析模型的约束条件；E.构建集中式和分布式开发方式规划分析模型；以待开发国家/地区开发总成本最小为目标函数，满足步骤D中各约束条件，构建集中式和分布式开发方式规划分析模型，通过该模型计算该国家/地区规划水平年下的集中式和分布式开发规模及布局；F.富裕资源跨国跨洲外送通道选取及测算；通过已计算出的集中式和分布式开发规模，计算资源潜力下本地可开发富裕规模；当富裕规模大于等于3倍本地已开发规模时，考虑跨国跨洲外送，否则考虑本地开发模式；跨国跨洲外送条件下，建立待选输电通道集合，测算各输电通道成本，以送端-输电线路-受端总成本最小为目标函数，构建跨国跨洲输电规划分析模型；G.输出最优输电通道规划；测算受端常规电源和清洁能源发电成本，以及受端规划水平年负荷，应用跨国跨洲输电规划分析模型测算得到最优输电通道，输出最优输电通道及输电容量。2.如权利要求1所述的一种清洁能源分布式和集中式开发方式的规划分析方法，其特征在于：所述步骤C中，在LCOE成本测算模型的基础上，加入政策影响因素，构建CORE模型；计算发电成本的方法为：Pg,k,i＝capg,k,i×hg,k,i其中：i表示待开发国家/地区，RE是清洁能源发电技术的集合，k是不同发电技术下的开发方式，cg,k,i和Pg,k,i分别表示g种发电技术在开发方式k下的单位发电成本和发电量，capg,k,i表示g种发电技术在方式k下的开发规模，hg,k,i表示g种发电技术在开发方式k下的利用小时数；计算输电线路成本的方法为：Ctrans,j＝Cbase,j+Coperate,j+Closs,j其中：Cbase,j为线路建设成本，Coperate,j为运行成本，Closs,j为线损；ctrans,j＝ηjLjSjCoperate,j＝β·ctrans,jCloss,j＝μj·Ctrans,j式中，j表示输电线路，ctrans,j为线路j的初始投资成本，ηj为输电工程单位容量、单位长度的投资成本，Lj为线路长度，r为贴现率，t为运营期，β为运行维护费率，μj为线损系数。3.如权利要求2所述的一种清洁能源分布式和集中式开发方式的规划分析方法，...

【专利技术属性】
技术研发人员：汪晓露，谢国辉，李娜娜，刘佳宁，
申请(专利权)人：国网能源研究院有限公司，全球能源互联网集团有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11