一种水电调峰灵活性量化与调度方法技术

本发明专利技术公开一种水电调峰灵活性量化与调度方法，包括：基于风电出力与电网负荷需求在时间上匹配程度的指标，根据风电出力与电网负荷需求的匹配性，灵活地调整水电是否参与电网调峰。基于早晚峰时段风电发电量与电网需求电量匹配程度的指标，考虑新能源并网后，早晚峰时段存在的电量缺口，得到水电电量优先补偿哪个时段的调度规则，最大限度地发挥水电的调峰能力。基于水电调峰能力量化方法，综合考虑电站的强迫出力、生态流量等因素，量化流域梯级的调峰能力。结合水电电量优先补偿规则和量化的水电调峰能力，生成水电的调度计划。本发明专利技术所生成的调度计划，解释性强，计算速度快，对水电调度人员制定水电发电计划具有重要参考意义。义。义。

【技术实现步骤摘要】
一种水电调峰灵活性量化与调度方法


[0001]本专利技术涉及多能源互补协调调度领域，特别涉及风光大规模并网下水电对新能源调峰需求的响应，具体为一种水电调峰灵活性量化与调度方法。

技术介绍

[0002]风电出力具有反调峰特性，光伏大规模并网将导致“鸭子曲线”出现，以风电和光伏为代表的新能源大规模并网给新型电力系统调峰带来了巨大挑战。在火电灵活性改造、新建大型储能电站，需求侧管理等途径外，充分挖掘利用常规水电调峰能力对于促进新能源高效消纳和确保系统安稳运行具有重要现实意义。
[0003]现有关于水电对新能源调峰需求响应的研究，大致可分为两类：一类通过场景模拟和不确定性集合等方法去量化风电和光伏出力的不确定性，进而与水电构建联合调度模型进行求解；另一类通过约束条件设置，实现水电对新能源调峰需求的响应。现有研究大多是从新能源出力的不确定性出发，与水电构建调峰模型进行耦合求解，得到水电的调度计划。然而，考虑到模型直接优化结果的难解释性，在实际生产中，调度人员当前更加关注“系统调峰需求为多大，水电调峰能力为多少，以及如何根据水电与新能源的调峰能力供需关系合理安排水电调度计划”等关键问题。因此，提出合理的水电调峰能力的量化指标对新型电力系统下水电对新能源的调峰需求相应具有重要的意义。

技术实现思路

[0004]针对上述问题和调度人员的实际工程需求，本专利技术要解决的技术问题是提供一种新型电力系统下水电调峰能力量化和调度的方法，可以有效的挖掘和量化水电的调峰能力，并根据量化得到的水电调峰能力，直接生成水电的调度计划。
[0005]本专利技术技术方案：
[0006]一种新型电力系统下水电调峰能力的量化和调度的方法，主要包括：分析风电出力和系统负荷峰谷匹配特性、量化流域梯级调峰能力、水电调度方案的生成。按照下列步骤完成新型电力系统下水电调峰能力的量化和调度。
[0007]其中，初始计算条件，包括风电历史实际出力数据、流域梯级水电历史实际的运行数据、省级电网历史实际负荷数据、梯级电站基础资料。
[0008](1)风电出力和系统负荷峰谷匹配特性分析
[0009]1)电网负荷特性分析
[0010]Step1.1.1：基于模糊隶属度函数进行峰谷时段初步识别
[0011]采用模糊隶属度函数对负荷的峰谷时段进行初步的识别和划分。假设一天96点的负荷值序列为L＝{L1,
…
,L
t
…
,L
T
}，采用偏大型半梯形隶属度函数来确定负荷曲线上各时段为峰时段的可能性P(L
t
)；采用偏小型半梯形隶属度函数确定各时段负荷为谷时段的可能性V(L
t
)，计算公式如下：
[0012][0013]式中：L
t
为t时段系统的负荷值；L
max
为当天系统负荷的最大值；L
min
为系统负荷的最小值；T
all
为一个调度周期内的时段集合；m为调度周期内的时段总数。
[0014]假设峰谷时段隶属度函数的阈值分别为α1和α2，峰平谷时段的集合分别为T
peak
,T
valley
,T
flat
，峰平谷集合中元素的数量分别m1，m2，m3，则有下式。
[0015][0016]Step1.1.2：基于电网历史实际负荷数据的峰谷时段对模糊隶属度函数识别出来的峰谷时段进行修正，划分谷段、早峰段、晚峰段和平时段。
[0017]2)风电出力和负荷匹配性分析
[0018]Step1.2.1：按照下式计算风电出力和负荷的匹配性：
[0019][0020]式中：pw
t
为t时段的风电出力，MW；L
t
为t时段电网的系统负荷，MW；NL
t
为t时段电网负荷去除风电后的净负荷，MW；为调度周期T内系统负荷的峰谷差，MW；为调度周期内净负荷的峰谷差，MW；ξ
p
为衡量风电出力和电网负荷匹配程度的指标。
[0021]Step1.2.2：根据历史实际的风电出力数据和电网负荷数据，按照Step1.2.1计算风电出力和电网负荷的匹配程度ξ
p
，将所有的ξ
p
进行累积频率排序，确定系数δ。
[0022][0023]式中：δ为根据历史数据率定的风电出力和负荷的出力匹配系数阈值，上式表示的意义为当ξ
p
≥1+δ时，风电反调峰，电网的调峰容量需求较大，此时需要网供水电参与调峰；1
‑
δ＜ξ
p
＜1+δ时，风电对电网调峰容量的需求无影响，此时不需要网供水电调峰；当ξ
p
≤1
‑
δ时，风电正调峰，电网的调峰需求容量减小。
[0024]3)峰谷时段电量分布的匹配程度分析
[0025]根据步骤1)中峰谷时段的划分结果，对早峰时段、晚峰时段的风电发电量和电网的需求电量的匹配程度进行分析，得到水电电量的补偿规则。
[0026]Step1.3.1：按照下式计算早晚峰时段风电发电量和电网需求电量的匹配程度：
[0027][0028]式中：LE
p1
、LE
p2
分别表示早峰时段的电量需求和晚峰时段的电量需求，MWh；WE
p1
、WE
p2
分别表示早峰时段的风电发电量和晚峰时段的风电发电量，MWh；ξ
E
表示早晚峰时段风电发电量和电网需求电量的匹配程度。
[0029]Step1.3.2：根据历史实际的风电出力数据和电网负荷数据，按照Step1.3.1计算早晚峰时段风电发电量和电网需求电量的匹配程度ξ
E
，将所有的ξ
E
进行累积频率排序，确定系数ε。
[0030][0031]式中：ε为根据历史数据率定的风电出力和负荷的电量匹配系数阈值，上式表示的意义为当ξ
E2
≥1+ε时，水电优先补偿早峰电量需求；当ξ
E2
≤1
‑
ε时，水电优先补偿晚峰电量；当1
‑
ε≤ξ
E2
≤1+ε时，水电对早晚峰电量需求进行均衡补偿。
[0032](2)流域梯级调峰能力的量化
[0033]按下式对水电站的调峰能力进行量化：
[0034][0035]式中：η为电站的日平均耗水率，m3/kW
·
h；qp
eco
为电站生态流量，m3/s；为电站的强迫出力，MW；qp
max
为电站的最大发电流量，m3/s；为电站的装机容量，MW；为电站的日最小出力，MW；为电站的日最大出力，MW。
[0036]电站的日调峰容量、电站的日可调峰电量和电站的最大顶峰持续时间的计算公式如下：
[0037][0038]式中：为电站的日本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种水电调峰灵活性量化与调度方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)风电出力和系统负荷峰谷匹配特性分析1)电网负荷特性分析Step1.1.1：基于模糊隶属度函数进行峰谷时段初步识别采用模糊隶属度函数对负荷的峰谷时段进行初步的识别和划分；假设一天96点的负荷值序列为L＝{L1,
…
,L
t
…
,L
T
}，采用偏大型半梯形隶属度函数来确定负荷曲线上各时段为峰时段的可能性P(L
t
)；采用偏小型半梯形隶属度函数确定各时段负荷为谷时段的可能性V(L
t
)，计算公式如下：式中：L
t
为t时段系统的负荷值；L
max
为当天系统负荷的最大值；L
min
为系统负荷的最小值；T
all
为一个调度周期内的时段集合；m为调度周期内的时段总数；假设峰谷时段隶属度函数的阈值分别为α1和α2，峰平谷时段的集合分别为T
peak
,T
valley
,T
flat
，峰平谷集合中元素的数量分别m1，m2，m3，则有下式；Step1.1.2：基于电网历史实际负荷数据的峰谷时段对模糊隶属度函数识别出来的峰谷时段进行修正，划分谷段、早峰段、晚峰段和平时段；2)风电出力和负荷匹配性分析Step1.2.1：按照下式计算风电出力和负荷的匹配性：式中：pw
t
为t时段的风电出力，MW；L
t
为t时段电网的系统负荷，MW；NL
t
为t时段电网负荷去除风电后的净负荷，MW；为调度周期T内系统负荷的峰谷差，MW；为调度周期内净负荷的峰谷差，MW；ξ
p
为衡量风电出力和电网负荷匹配程度的指标；Step1.2.2：根据历史实际的风电出力数据和电网负荷数据，按照Step1.2.1计算风电出力和电网负荷的匹配程度ξ
p
，将所有的ξ
p
进行累积频率排序，确定系数δ；式中：δ为根据历史数据率定的风电出力和负荷的出力匹配系数阈值，上式表示的意义
为当ξ
p
≥1+δ时，风电反调峰，电网的调峰容量需求较大，此时需要网供水电参与调峰；1
‑
δ＜ξ
p
＜1+δ时，风电对电网调峰容量的需求无影响，此时不需要网供水电调峰；当ξ
p
≤1
‑
δ时，风电正调峰，电网的调峰需求容量减小；3)峰谷时段电量分布的匹配程度分析根据步骤1)中峰谷时段的划分结果，对早峰时段、晚峰时段的风电发电量和电网的需求电量的匹配程度进行分析，得到水电电量的补偿规则；Step1.3.1：按照下式计算早晚峰时段风电发电量和电网需求电量的匹配程度：式中：LE
p1
、LE
p2
分别表示早峰时段的电量需求和晚峰时段的电量需求，MWh；WE
p1
、WE
p2
分别表示早峰时段的风电发电量和晚峰时段的风电发电量，MWh；ξ
E
表示早晚峰时段风电发电量和电网需求电量的匹配程度；Step1.3.2：根据历史实际的风电出力数据和电网负荷数据，按照Step1.3.1计算早晚峰时段风电发电量和电网需求电量的匹配程度ξ
E
，将所有的ξ
E
进行累积频率排序，确定系数ε；式中：ε为根据历史数据率定的风电出力和负荷的电量匹配系数阈值，上式表示的意义为当ξ
E2
≥1+ε时，水电优先补偿早峰电量需求；当ξ
E2
≤1
‑
ε时，水电优先补偿晚峰电量；当1
‑
ε≤ξ
E2
≤1+ε时，水电对早晚峰电量需求进行均衡补偿；(2)流域梯级调峰能力的量化按下式对水电站的调峰能力进行量化：式中：η为电站的日平均耗水率，m3/kW
·
h；qp
eco
为电站生态流量，m3/s；为电站的强迫出力，MW；qp
max
为电站的最大发电流量，m...

【专利技术属性】
技术研发人员：马高权，严明辉，谢蒙飞，蔡华祥，王帮灿，周娜，李秀峰，刘斌，贾毓功，李岚欣，王海东，
申请(专利权)人：昆明电力交易中心有限责任公司，
类型：发明
国别省市：