【技术实现步骤摘要】
规模化新能源并网条件下的火电机组运行灵活性综合评价方法
[0001]本专利技术涉及火电机组灵活性和经济性运行领域,更具体地,涉及一种火电机组运行灵活性综合评价方法。
技术介绍
[0002]随着我国能源转型战略的不断推进,新能源呈现持续快速发展态势。然而由于新能源发电出力具有随机性、波动性和间歇性特点,随之产生的新能源消纳问题不容忽视。而我国发电装机以煤电为主,抽水蓄能、燃气发电等灵活调节电源装机占比不到6%,灵活调节能力先天不足。因此,火电机组灵活性运行是提高电力系统调节能力、解决新能源消纳问题的现实选择。
[0003]调峰能力不足、负荷响应速度迟缓是制约火电机组运行灵活性的两个关键因素。目前已有学者着眼于深度调峰和快速升降负荷响应,从理论和技术层面研究了火电机组灵活性运行策略以及改造方案。然而,为了持续深入推动火电机组灵活性运行工作,分析计算火电机组参与调峰时的成本并且考虑相应的灵活性调度问题至关重要。因此,如何合理解决新能源并网条件下火电机组运行灵活性的综合评价问题对促进可再生能源行业的蓬勃发展,推进能源革命有着 ...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.规模化新能源并网条件下的火电机组运行灵活性综合评价方法,其特征在于:由以下步骤组成:S1:基于选定灵活性资源的灵活性裕度指标构建;S2:规模化新能源并网下灵活性指标模型的建立;S3:规模化新能源并网下灵活性成本模型的建立;S4:火电机组运行灵活性综合评价模型目标函数的构建;S5:火电机组灵活性运行约束条件的整合和综合评价模型的最终建立;S6:所建火电机组运行灵活性综合评价模型的求解。2.根据权利要求1所述的规模化新能源并网条件下的火电机组运行灵活性综合评价方法,其特征在于:广义的电力系统灵活性资源在能源供需系统的“源”、“网”、“荷”、“储”四个侧面均以不同的形式存在,“源”即电源侧,“网”即电力传输侧,“荷”即电力需求侧,“储”即电力储存侧,主要由电源侧可调机组、传输侧协调调度、需求侧可控负荷、储存侧储能装置等组成,基于此,步骤S1:基于选定灵活性资源的灵活性裕度指标构建,可具体化为:S1.1:鉴于灵活性的方向性,考虑到目前国内火电的主导地位以及需求侧响应技术、大规模储能技术的推广尚未达到要求,为此本发明着重讨论由可调火电机组提供上、下调灵活性应对负荷功率的随机变化,保证电力系统的安全稳定运行。S1.2:以上调灵活性为例,系统t时刻的灵活性需求N(t)由t到t+1时刻预测负荷功率爬升、t时刻实际与预测功率误差两部分构成:N(t)=[P
c
(t+1)
‑
P
c
(t)]+[P
cs
(t)
‑
P
c
(t)]
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)当N(t)>0时,系统产生上调灵活性需求,N(t)<0时,系统产生下调灵活性需求;P
c
(t)为t时刻的净负荷预测值;P
cs
(t)为t时刻的负荷实际值;P
c
(t+1)为t+1时刻的负荷预测值,可根据t时刻的负荷实际值P
cs
(t)通过插值函数估计得到,P
c
(t+1)=f(P
cs
(t))。基于以上分析,用系统灵活性供给与需求之差构建系统上、下调灵活性裕度指标来表征系统灵活性供需匹配情况。征系统灵活性供需匹配情况。当Y
up
(t)≥0、Y
down
(t)≥0时,系统灵活性充裕;若小于0则代表灵活性不足。S
up
(t)为t时刻的上灵活性供给;S
down
(t)为t时刻的下灵活性供给;用ΔY
up
(t)、ΔY
down
(t)表示上、下调灵活性不足指标;ΔY
down
(t)>0表示系统存在弃风弃光风险。3.根据权利要求1所述的规模化新能源并网条件下的火电机组运行灵活性综合评价方法,其特征在于:所述步骤S2:规模化新能源并网下灵活性指标模型的建立,可具体化为:S2.1:灵活性指标旨在衡量电力系统应对不确定性因素的能力。因此可将系统能够承受的新能源最大突变容量作为灵活性评价指标。本发明以风电并网为例,需分别评价风电场出力突然减小和突然增大两个方向,即上调灵活性和下调灵活性。其目标函数如下式所示:
上式中,ΔP
wi
为区域内风电场i的出力变化,n为区域内风电场个数。所定义的目标即为电力系统所能承受的风电场出力的最大变化,因此最大化目标函数,说明系统灵活性越好。若研究其他新能源,则同理替换成其他新能源的出力变化即可。S2.2:灵活性指标模型的约束条件分为通用约束和灵活性资源约束,第一类约束即指标计算中必须考虑的传统约束;第二类约束为选择性约束,根据响应需求的灵活性资源选择相应约束。S2.2.1:第一类约束通用约束主要包括节点功率平衡约束和风电场功率变化约束。S2.2.1.1:节点功率平衡约束对于非风电节点,功率平衡方程为:式中,P
l
、P
nl
分别为节点l的有功功率和有功负荷;Q
l
、Q
nl
分别为节点l的无功功率和无功负荷;V
l
为节点l的电压;G
lj
、B
lj
、θ
lj
分别为节点l和j之间的电导、电纳和相角差。对于风电节点,功率平衡方程为:式中,ΔP
wk
、ΔQ
wk
分别为节点k的风电有功变化和无功变化。S2.2.1.2:风电场功率变化约束风电并网需要满足国家标准,因此风电场的最大出力变化限制在国家标准以内:|ΔP
wi
|≤|ΔP
GB
|
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(7)式中ΔP
GB
为国家标准规定中风电最大功率变化值。S2.2.2:第二类约束灵活性资源约束主要考虑时间尺度和火电机组约束。S2.2.2.1:时间尺度考虑到不确定因素持续时间通常较短,时间尺度不宜过大,为了便于灵活性研究,将时间尺度设定为固定值:Δt={1min,10min,15min,30min}
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(8)S2.2.2.2:火电机组约束在选用火电机组作为灵活性资源的条件下,综合时间尺度、出力上下限约束与机组爬坡速率约束,火电机组的有功出力约束如下:max{P
TG,min
,P
TG,t
‑
r
Tdown
*Δt}≤P
TG
≤min{P
TG,max
,P
TG,t
+r
Tup
*Δt}
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(9)式中,P
TG
表示火电机组的出力;P
TG,t
、P
TG,max
、P
TG,min
分别表示火电机组的当前出力以及其出力的上、下限;r
Tup
、r
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