一种新能源消纳合理利用率的规划方法及系统技术方案

本发明专利技术提供了一种新能源消纳合理利用率的规划方法及系统，包括：将获取的目标电网运行数据输入到预先构建的优化计算模型，得到目标电网的煤消耗量；基于最小煤消耗量对应的新能源发电量和新能源发电平衡条件进行合理性校验，当不合理时，设置火电灵活性改造容量和新能源装机容量为迭代变量进行寻优，直至得到满足新能源发电平衡条件的煤消耗量；将满足新能源发电平衡条件的煤消耗量对应的火电和新能源装机容量对目标电网进行规划；其中，优化计算模型是以煤消耗量最小为目标结合实时电力平衡约束、电力系统约束及机组运行约束条件构建的。本发明专利技术最终得到满足新能源发电平衡条件的煤消耗量，实现了新能源的合理利用率。实现了新能源的合理利用率。实现了新能源的合理利用率。

【技术实现步骤摘要】
一种新能源消纳合理利用率的规划方法及系统


[0001]本专利技术涉及电力系统领域，具体涉及一种新能源消纳合理利用率的规划方法及系统。

技术介绍

[0002]在“双碳”目标下，以风电、光伏为代表的新能源仍将继续保持快速发展。风电、光伏发电具有随机性和波动性，局部时段内系统运行灵活性不足将引起弃风弃光，电力系统的消纳能力是决定新能源新增装机规模的关键因素。新能源利用率是衡量消纳水平的关键指标，与电源调节能力、电网输送能力密切相关。当前风电、光伏发电利用率均达到95％以上，但利用率水平进一步提升将需要投入资金大幅提高。合理利用率应在满足新能源场站经济效益的前提下，兼顾不同地区的装机规模、负荷水平和电源调节能力，实现系统整体的经济成本最优。

技术实现思路

[0003]针对现有新能源利用率不合理的问题，本专利技术提供了一种新能源的合理利用率规划方法，包括：将获取的目标电网运行数据输入到预先构建的优化计算模型，得到所述目标电网的煤消耗量；
[0004]基于所述最小煤消耗量对应的新能源发电量和新能源发电平衡条件进行合理性校验，当不合理时，设置火电灵活性改造容量和新能源装机容量为迭代变量进行寻优，直至得到满足所述新能源发电平衡条件的煤消耗量；
[0005]将满足所述新能源发电平衡条件的煤消耗量对应的火电和新能源装机容量对所述目标电网进行规划；
[0006]其中，所述优化计算模型是以煤消耗量最小为目标结合实时电力平衡约束、电力系统约束及机组运行约束条件构建的。
[0007]优选的，所述基于所述最小煤消耗量对应的新能源发电量和新能源发电平衡条件进行合理性校验，包括：
[0008]判断所述最小煤消耗量对应的新能源利用小时数是否大于盈亏小时数，若大于所述盈亏小时数时，则所述最小煤消耗量合理，否则不合理。
[0009]优选的，所述当不合理时，设置火电灵活性改造容量和新能源装机容量为迭代变量进行寻优，直至得到满足所述新能源发电平衡条件的煤消耗量，包括：
[0010]当所述最小煤消耗量不合理时设置火电灵活性改造容量和新能源装机容量为迭代变量，利用最速下降法继续寻优，直至得到满足所述新能源发电平衡条件的最小煤消耗量。
[0011]优选的，所述盈亏小时数按下式计算：
[0012][0013]式中，H
n
为新能源场站第n年的盈亏小时数；Y
i
为第i年的上网电价；a
i
为第i年考虑新能源参与市场化交易后的降价系数；R
i
为第i年当年的并网容量；为新能源场站第n年的运营成本。
[0014]优选的，所述新能源场站第n年的运营成本按下式计算：
[0015][0016]式中，I
i
为第i年的初始投资成本；N为场站运营寿命；A
n
为第n年的运维成本；P
n
为第n年的贷款成本。
[0017]优选的，所述优化计算模型的构建包括：
[0018]基于污染物排放量、新能源弃风弃电带来的损失量、灵活性改造量折算至煤消耗量以及火电机组煤消耗量构建的以煤消耗量最小为目标的目标函数；
[0019]为所述目标函数设置实时电力平衡约束、电力系统约束及机组运行约束条件；
[0020]基于所述实时电力平衡约束、电力系统约束、机组运行约束结合所述目标函数，构建优化计算模型。
[0021]优选的，所述目标函数如下式所示：
[0022]minF0＝F1+(F2+F3+F4)/B
C
；
[0023]式中，F0为煤消耗量；B
C
为单位煤产生的电能；F1为火电机组的煤消耗量；F2为污染物排放量；F3为火电机组灵活性改造量；F4为弃风弃光带来的损失量。
[0024]优选的，所述火电机组灵活性改造量F3按下式计算：
[0025][0026]式中，为火电机组i的额定容量；I
r
为利率；n为摊销年限；N
f
为火电机组改造数量。
[0027]优选的，还包括：当最小煤消耗量满足所述新能源发电平衡条件时计算新能源的合理利用率。
[0028]基于同一专利技术构思本专利技术还提供了一种新能源合理利用率的规划系统，包括：
[0029]成本计算模块，用于将获取的目标电网运行数据输入到预先构建的优化计算模型，得到所述目标电网的煤消耗量；
[0030]校验模块，用于基于所述煤消耗量和新能源发电平衡条件进行合理性校验，当不合理时，设置火电灵活性改造容量和新能源装机容量为迭代变量进行寻优，直至得到满足所述新能源发电平衡条件的煤消耗量；
[0031]方案规划模块，用于将满足所述新能源发电平衡条件的煤消耗量对应的火电和新能源装机容量作为所述新能源合理利用率的规划方案；
[0032]其中，所述优化计算模型是以煤消耗量最小为目标结合实时电力平衡约束、电力系统约束及机组运行约束条件构建的。
[0033]与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：
[0034]本专利技术提供了一种新能源消纳合理利用率的规划方法，包括：将获取的目标电网运行数据输入到预先构建的优化计算模型，得到所述目标电网的煤消耗量；基于所述最小
煤消耗量对应的新能源发电量和新能源发电平衡条件进行合理性校验，当不合理时，设置火电灵活性改造容量和新能源装机容量为迭代变量进行寻优，直至得到满足所述新能源发电平衡条件的煤消耗量；将满足所述新能源发电平衡条件的煤消耗量对应的火电和新能源装机容量对所述目标电网进行规划；其中，所述优化计算模型是以煤消耗量最小为目标结合实时电力平衡约束、电力系统约束及机组运行约束条件构建的。本专利技术最终得到满足新能源发电平衡条件的煤消耗量，实现了新能源的合理利用率。
附图说明
[0035]图1为本专利技术的一种新能源消纳合理利用率的规划方法流程图：
[0036]图2为本专利技术的一种新能源消纳合理利用率的规划方法算法流程图。
具体实施方式
[0037]针对现有技术对新能源不能进行合理利用的问题，本专利技术提出了一种新能源消纳合理利用率的规划方法，首先建立火电出力、新能源弃电以及灵活性改造规模与煤耗量之间的映射关系，构造以系统经济成本最小为目标的优化计算模型；然后对输出仿真结果进行经济性校验，判定是否满足新能源发电平衡条件；最后提取经济成本最优目标下的新能源新增装机和火电灵活性改造容量的最优路径，计算新能源合理利用率。综合考虑环境成本、火电灵活性改造成本和弃风弃光成本，通过经济性校验，可以得到不同地区运行阶段经济成本最小场景下的新能源新增装机规模以及对应的合理利用率指标，实现新能源高质量发展。
[0038]本专利技术专利能够综合考虑新能源消纳与经济性目标，以经济成本最小为目标的优化计算模型可以对不同区域的新能源合理利用率进行优化，得到兼顾新能源消纳与经济性最优的新能源装机规划和火电灵活性改造方案，为能源发展规划部门确定各地新能源合理利用率提供理论依据，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种新能源消纳合理利用率的规划方法，其特征在于，包括：将获取的目标电网运行数据输入到预先构建的优化计算模型，得到所述目标电网的煤消耗量；基于所述最小煤消耗量对应的新能源发电量和新能源发电平衡条件进行合理性校验，当不合理时，设置火电灵活性改造容量和新能源装机容量为迭代变量进行寻优，直至得到满足所述新能源发电平衡条件的煤消耗量；将满足所述新能源发电平衡条件的煤消耗量对应的火电和新能源装机容量对所述目标电网进行规划；其中，所述优化计算模型是以煤消耗量最小为目标结合实时电力平衡约束、电力系统约束及机组运行约束条件构建的。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述最小煤消耗量对应的新能源发电量和新能源发电平衡条件进行合理性校验，包括：判断所述最小煤消耗量对应的新能源利用小时数是否大于盈亏小时数，若大于所述盈亏小时数时，则所述最小煤消耗量合理，否则不合理。3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述当不合理时，设置火电灵活性改造容量和新能源装机容量为迭代变量进行寻优，直至得到满足所述新能源发电平衡条件的煤消耗量，包括：当所述最小煤消耗量不合理时设置火电灵活性改造容量和新能源装机容量为迭代变量，利用最速下降法继续寻优，直至得到满足所述新能源发电平衡条件的最小煤消耗量。4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述盈亏小时数按下式计算：式中，H
n
为新能源场站第n年的盈亏小时数；Y
i
为第i年的上网电价；a
i
为第i年考虑新能源参与市场化交易后的降价系数；R
i
为第i年当年的并网容量；为新能源场站第n年的运营成本。5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述新能源场站第n年的运营成本按下式计算：式中，I
i
为第i年的初始投资成本；N为场站运营寿命；A
n
为第n年的运维...

【专利技术属性】
技术研发人员：董昱，孟娜，范高锋，礼晓飞，杨琪，张金平，张斌，翟保豫，冯长有，丘刚，刘大贵，史亚娟，
申请(专利权)人：国家电网有限公司国网新疆电力有限公司国网新疆电力有限公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：