一种适于梯级水光互补能源发电系统的光伏容量配置方法技术方案

本发明专利技术公开了一种适于梯级水光互补能源发电系统的光伏容量配置方法，包括：步发电系统典型负荷的峰荷曲线和基荷曲线的生成方法；基于k‑means的光伏发电出力的概率模型；基于峰荷曲线和基荷曲线以及光伏发电出力的概率模型，通过建立梯级水光互补能源发电系统的运行模拟模型，可计算出互补能源发电系统的发电收益；基于计算的发电收益，通过建立梯级水光互补能源发电系统的投资收益模型，可计算出互补能源发电系统的投资成本收益，选择出净收益最大的光伏装机容量为发电系统的最优配置容量；可实现梯级水电能源基地光伏容量的配置，避免光伏过度投资导致的资源浪费，同时最大化梯级水光互补能源发电系统的投资收益。

A photovoltaic capacity allocation method for cascaded water light complementary energy generation system

【技术实现步骤摘要】
一种适于梯级水光互补能源发电系统的光伏容量配置方法
本专利技术涉及多能互补发电系统规划运行
，具体地，涉及一种适于梯级水光互补能源发电系统的光伏容量配置方法。
技术介绍
随着能源短缺、全球气候变暖、生态环境恶化等问题日益严峻，寻求更加低碳清洁、安全经济的可持续绿色能源，已经成为全球普遍共识。我国既是能源消耗大国又是碳排放大国，大力发展风、光、水等可再生能源，加快清洁化和低碳化电力能源转型是我国能源发展的必然趋势。到2020年底，我国水电和太阳能发电并网装机容量将分别达到3.4亿千瓦、1.1亿千瓦。由于一次能源资源的禀赋特点，光伏发电出力具有很强的随机性、间歇性、周期性和波动性，属于电力能源结构中典型的不可控电源。因此，光伏发电单独运行很难与负荷需求相匹配，需要具有灵活性的电源与之协调配合。水电具有启停迅速、负荷调节快、调节范围大等优点，可以为电力系统提供优质的调峰调频容量和事故备用容量。但是，水电的发电能力通常在长时间尺度分布不均匀，具有明显的丰、枯季特征：在丰水季弃水现象突出，在枯水季电量供给能力严重不足。因此，水光互补发电不仅本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种适于梯级水光互补能源发电系统的光伏容量配置方法，其特征在于，所述方法包括：/n步骤1：生成发电系统典型负荷的峰荷曲线和基荷曲线；/n步骤2：建立基于k-means的光伏发电出力的概率模型；/n步骤3：基于发电系统典型负荷的峰荷曲线和基荷曲线以及基于k-means的光伏发电出力的概率模型，建立梯级水光互补能源发电系统的运行模拟模型，通过运行模拟模型计算出互补能源发电系统的发电收益；/n步骤4：建立梯级水光互补能源发电系统的投资收益模型，基于互补能源发电系统的发电收益和投资收益模型，计算出互补能源发电系统的投资成本收益；/n步骤5：基于步骤4的计算结果，选择出净收益最大的光伏装机容量为发电...

【技术特征摘要】
1.一种适于梯级水光互补能源发电系统的光伏容量配置方法，其特征在于，所述方法包括：
步骤1：生成发电系统典型负荷的峰荷曲线和基荷曲线；
步骤2：建立基于k-means的光伏发电出力的概率模型；
步骤3：基于发电系统典型负荷的峰荷曲线和基荷曲线以及基于k-means的光伏发电出力的概率模型，建立梯级水光互补能源发电系统的运行模拟模型，通过运行模拟模型计算出互补能源发电系统的发电收益；
步骤4：建立梯级水光互补能源发电系统的投资收益模型，基于互补能源发电系统的发电收益和投资收益模型，计算出互补能源发电系统的投资成本收益；
步骤5：基于步骤4的计算结果，选择出净收益最大的光伏装机容量为发电系统的最优配置容量。


2.根据权利要求1所述的适于梯级水光互补能源发电系统的光伏容量配置方法，其特征在于，所述步骤1具体包括：
步骤1.1：对发电系统典型日负荷进行标幺化处理，其计算公式为：



式(1)中，为第t时段的发电系统典型负荷的有名值；Lt为第t时段的发电系统典型负荷的标幺值；T为负荷时段t的最大取值；
步骤1.2：基于步骤1.1的计算结果，计算发电系统典型日负荷曲线的低谷负荷，其计算公式为：
Lmin＝min{L1,L2,...,LT}(2)
式(2)中，Lmin为发电系统典型负荷标幺曲线的最小值；
步骤1.3：基于步骤1.1和步骤1.2的计算结果，计算发电系统典型负荷的峰荷曲线和基荷曲线，其计算公式：






式(3)-(4)中，为发电系统典型负荷的峰荷曲线；为发电系统典型负荷的基荷曲线。


3.根据权利要求1所述的适于梯级水光互补能源发电系统的光伏容量配置方法，其特征在于，所述步骤2具体包括：
步骤2.1：基于光伏出力曲线历史数据，生成K个光伏发电出力的初始聚类中心计算公式为：









式(5)-(7)中，为第d个光伏出力曲线历史数据在t时段的光伏发电出力标幺值；分别为第t时段光伏发电出力曲线的最大值和最小值；k为聚类中心的索引，表示第k个光伏发电出力的聚类中心；
步骤2.2：基于步骤2.1的计算结果，计算每条光伏出力曲线与各个聚类中心的相识度Sd,k，计算公式为：



步骤2.3：筛选出与第d条光伏发电出力曲线相识度最大的聚类中心，并将第d条光伏发电出力曲线划分到第k个类簇中；
步骤2.4：根据新的类簇，生成新的聚类中心，计算公式为：



步骤2.5：重复步骤2.2至步骤2.4，直至聚类结果不再发生变化；
步骤2.6：选取每个类簇的聚类中心作为该类簇中所有光伏发电出力曲线的代表场景；
步骤2.7：计算每个代表场景的概率πk，计算公式为：





4.根据权利要求1所述的适于梯级水光互补能源发电系统的光伏容量配置方法，其特征在于，所述步骤3具体包括：
步骤3.1：建立梯级水光互补能源发电系统的运行目标函数，其计算公式为：



式(11)中，λP、λB分别为峰荷电价和基荷电价；ψP、ψB分别为梯级水光互补能源发电系统的峰荷外送电力和基荷外送电力；
步骤3.2：建立梯级水光互补能源发电系统的电力平衡约束：



式(12)中，为第i个梯级水电站在场景k下第t时段的发电出力；为第光伏电站在场景k下第t时段的发电出力；
步骤3.3：建立光伏电站的运行模拟约束，包括光伏电站功率平衡和弃光上下限约束；
步骤3.4：建立梯级水电站的运行模拟约束，包括水流量约束、库容约束、水力-电力耦合约束、机组发电上下限、弃水约束。

【专利技术属性】
技术研发人员：王永灿，王亮，苗树敏，滕予非，丁理杰，刘畅，陈刚，
申请(专利权)人：国网四川省电力公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：四川;51