一种风光新能源基地光热电站容量配置方法技术

本发明专利技术公开了一种风光新能源基地光热电站容量配置方法，属于电力系统规划技术领域。方法获取历史年风电、光伏出力曲线以及负荷曲线；划分新能源基地送端系统典型运行场景；每个置信度下的预估调节能力；建立直流外送情况下的光热电站装机容量优化配置模型并利用NSGA

【技术实现步骤摘要】
一种风光新能源基地光热电站容量配置方法


[0001]本专利技术属于电力系统规划
，具体涉及一种风光新能源基地光热电站容量配置方法。

技术介绍

[0002]新能源发电的大规模发展带来巨大经济效益的同时，由于我国风、光资源与负荷中心逆向分布的特点，导致甘肃地区电力能源大容量远距离输送的需求将长期存在，而输电线路建设速度滞后于电源建设速度；间歇式新能源的可控性不足，其多时空波动性和反调峰等特性，导致电网调频调峰困难，系统稳定受到威胁，电源出力受限、经济性难以保证，“大电源、弱电网”并网模式对电网安全稳定运行造成冲击。此外，现在风光出力预测水平还存在一定的局限性，在风电渗透性增加的情况下，会对出力计划造成越来越大的影响。随着新能源渗透率的不断上升，当电力系统中风电、光伏装机容量达到一定规模时，其出力波动性和不确定性会产生功率波动甚至电场因故整体退出运行，可能会导致系统有功出力与负荷之间的动态不平衡，严重时危及电网运行安全。
[0003]甘肃具有丰富的太阳能直接辐射资源，拥有太阳能电站建设运行经验，且酒泉地区拥有较多的沙土地，有利于建设大型光热电站。中国首条大规模输送新能源的特高压工程
±
800千伏酒湖特高压，设计年送电量400亿度。截至2018年4月底，投运10个月累计仅向湖南输电96.2亿度，与设计输电能力相去甚远。甘肃酒泉新能源基地也面临系统稳定问题。究其原因，需要合理配置一种光热电站容量，以兼顾风光消纳、直流外送需求以及系统稳定性问题。
[0004]传统的新能源出力具有无转动惯量，抗电压稳定性差的特点，光热发电具有资源丰富、可控性强、光电转换效率高等优点，当系统中无光热机组时，若发生线路故障时极易导致系统失稳甚至解列等电网事故。
[0005]而光热电站采用与常规火电机组相同的汽轮机，可以提高电力系统的转动惯量和系统的安全稳定性。光热电站除了具备日内移峰填谷功能外，还可以承担光伏、风电等实时波动带来的快速功率、电压等调节需求。当前对于光热电站储热容量快速调节性能评估及容量配置的研究一般以调度经济目标最优，考虑消纳风光量最大，鲜有将光热电站对送端电网的电压支撑能力以及直流送出需求作为目标纳入考虑范围。对光热电站的容量模型求解分为优化方法、统计分析法、智能方法等几类。
[0006]但上述方法存在泛化能力差、数据规模要求高、计算效率低等缺陷。亟需适应光伏、风电快速波动的高效、精准的储热快速调节容量配置方法。
[0007]综上所述，本专利技术在现有研究基础上，提出一种应用于风光新能源基地的满足暂态电压稳定性及直流送出需求的光热电站容量配置方法，通过对光热电站容量进行优化配置，降低弃风、弃光率，适应风光快速功率波动的调节需求，提高新能源的消纳率，提高电力系统的稳定性，解决风电与光伏直流外送的调峰需求，为光热电站规划建设提供理论依据。

技术实现思路

[0008]本专利技术的目的在于提供一种风光新能源基地光热电站容量配置方法，以解决新能源基地配置多少容量的光热能够满足电压稳定性及直流送出需求问题。
[0009]为了解决以上问题，本专利技术技术方案为：
[0010]一种风光新能源基地光热电站容量配置方法，该方法为以下步骤：
[0011]S1、获取历史全年风电、光伏、光热出力曲线以及负荷曲线；
[0012]S2、划分典型运行场景；
[0013]S3、每个置信度下的预估调节能力；
[0014]S4、建立光热电站容量优化配置模型；
[0015]该模型为：
[0016]F＝max(μ1f1(x)+μ2f2(x))
[0017]式中：
[0018]F——考虑新能源基地直流外送电量和电压稳定裕度最大的综合优化目标；
[0019][0020]f1——满足特高压直流送出需求的外送容量最大目标；
[0021]f2——电压稳定裕度最大目标；
[0022]μ1、μ2——目标1与目标2的权重；
[0023]S4.1、直流外送电量最大目标；
[0024][0025]式中：
[0026]P
DC
(t)——t时刻的直流外送功率；
[0027]Δt——每一个时段的时长；
[0028]S4.2、电压稳定裕度最大目标；
[0029]通过对比光热电站并网前后每个节点的电压变化量，具体描述电压稳定裕度，计算式为：
[0030][0031]式中：
[0032]N——全系统包含节点个数；
[0033]ΔU
i
——扰动前后第i个节点的电压变化量，p.u；
[0034]U
i
——光热电站并网后节点i的电压相量值，p.u；
[0035]——光热电站并网前节点i的电压相量值，p.u；
[0036]当已知节点有功出力P
i
和无功出力Q
i
时，U
i
、可通过电力系统潮流计算求解；
[0037]S4.3、建立规划投资约束及系统运行约束；
[0038]获得的CSP储热预计调节能力需要满足光热电站的各种运行约束，这些约束用于反复修改风光系统的理想输出曲线，以获得最佳储热容量；
[0039]包括风光场容量的配置范围约束、投资预算上限约束；直流送出约束、系统功率平
衡约束、CSP电站功率平衡约束、光伏电站运行约束、风电场运行约束；
[0040]S4.3.1、规划投资约束；
[0041]①
光场容量的配置范围约束：
[0042]②
投资预算上限约束：IC
min
≤IC≤IC
max
；
[0043]S4.3.2、系统运行约束；
[0044]①
系统功率平衡约束：P
tPV
+P
tW
+P
tCSP
≥P
tload
；
[0045]式中：P
tPV
、P
tW
、P
tCSP
分别为t时段光伏、风电、光热上网电量，P
tload
为t时刻负荷功率；
[0046]②
功率运行区间约束：P
DC,min
≤P
tDC
≤P
DC,max
；
[0047]式中：P
DC,min
与P
DC,max
分别为直流联络线输送功率上线限额；
[0048]③
直流联络线输电约束：
[0049]式中：Q为联络线输送总电量，Δt为时段时长；
[0050]④
CSP输出功率上下限约束：20％P
CSP,max
≤P
CSP
(t)≤P
CSP,max
；
[0051]⑤
光伏电站运行约束：
[0052]⑥
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种风光新能源基地光热电站容量配置方法，其特征在于：该方法为以下步骤：S1、获取历史全年风电、光伏、光热出力曲线以及负荷曲线；S2、划分典型运行场景；S3、每个置信度下的预估调节能力；S4、建立光热电站容量优化配置模型；该模型为：F＝max(μ1f1(x)+μ2f2(x))式中：F——考虑新能源基地直流外送电量和电压稳定裕度最大的综合优化目标；f1——满足特高压直流送出需求的外送容量最大目标；f2——电压稳定裕度最大目标；μ1、μ2——目标1与目标2的权重；S4.1、直流外送电量最大目标；式中：P
DC
(t)——t时刻的直流外送功率；Δt——每一个时段的时长；S4.2、电压稳定裕度最大目标；通过对比光热电站并网前后每个节点的电压变化量，具体描述电压稳定裕度，计算式为：式中：N——全系统包含节点个数；ΔU
i
——扰动前后第i个节点的电压变化量，p.u；U
i
——光热电站并网后节点i的电压相量值，p.u；——光热电站并网前节点i的电压相量值，p.u；当已知节点有功出力P
i
和无功出力Q
i
时，U
i
、可通过电力系统潮流计算求解；S4.3、建立规划投资约束及系统运行约束；获得的CSP储热预计调节能力需要满足光热电站的各种运行约束，这些约束用于反复修改风光系统的理想输出曲线，以获得最佳储热容量；包括风光场容量的配置范围约束、投资预算上限约束；直流送出约束、系统功率平衡约束、CSP电站功率平衡约束、光伏电站运行约束、风电场运行约束；S4.3.1、规划投资约束；
①
光场容量的配置范围约束：
②
投资预算上限约束：IC
min
≤IC≤IC
max
；
S4.3.2、系统运行约束；
①
系统功率平衡约束：P
tPV
+P
tW
+P
tCSP
≥P
tload
；式中：P
tPV
、P
tW
、P
tCSP
分别为t时段光伏、风电、光热上网电量，P
tload
为t时刻负荷功率；
②
功率运行区间约束：P
DC,min
≤P
tDC
≤P
DC,max
；式中：P
DC,min
与P
DC,max
分别为直流联络线输送功率上线限额；
③
直流联络线输电约束：式中：Q为联络线输送总电量，Δt为时段时长；
④
CSP输出功率上下限约束：20％P
CSP,max
≤P
CSP
(t)≤P
CSP,max
；
⑤
光伏电站运行约束：
⑥
风电场运行约束：S5、对光热电站容量优化配置模型进行求解；采用改进NSGA
‑
II算法，对光热电站装机容量配置进行优化，结合算法产生的Pareto解集最终确定最优装机容量配置；S6、检查风光波动指标；风光波动指标可以通过使用CSP容量约束修正的输出曲线来计算；如果波动指标在相关法规规定的范围内，则获得的CSP两个容量参数：装机容量、储热容量将与指定的风光波动标度最佳匹配；如果波动指标超过规定范围，则应将修正后的曲线作为风光原始输出曲线，并使用所提出的方法再次优化，直到两个参数得到优化；通过如下公式计算整个优化过程的总风光能量削减和总能源短缺：其中V
total
和V
total1
分别是...

【专利技术属性】
技术研发人员：周强，马志程，赵龙，张金平，王定美，吕清泉，邵冲，张柏林，韩旭杉，马彦宏，张健美，张睿骁，张珍珍，刘丽娟，沈渭程，李津，高鹏飞，张彦琪，徐宏雷，沈琛云，田若鹏，张烜榕，陈柏旭，王晟，刘海伟，
申请(专利权)人：国网甘肃省电力公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：