一种煤电与新能源协同优化规划容量确定方法及系统技术方案

本发明专利技术公开一种煤电与新能源协同优化规划容量确定方法及系统，涉及电力调度领域，该方法包括：获取地区在正常天气

【技术实现步骤摘要】
一种煤电与新能源协同优化规划容量确定方法及系统


[0001]本专利技术涉及电力调度领域，特别是涉及一种煤电与新能源协同优化规划容量确定方法及系统
。

技术介绍

[0002]以风电为代表的新能源在中国得到迅速发展，电力系统发展方向将重点奔向高比例新能源的新型电力系统
。
风电与光伏这类波动性电源出力具有波动性与不确定性，极易受季节变化及极端天气的影响，因此当前需要燃煤机组发挥支撑作用，随着新型电力系统发展，燃煤机组转向辅助支撑，在保证足够的安全可靠性下，对燃煤机组与新能源发电机组进行合理规划可以减少经济投入
。
[0003]电源规划是电力系统建设的第一步，是电力系统规划中的一个重要部分
。
在发展可再生能源的形势下，首先需要解决的就是新能源和传统燃煤机组的电源规划问题，电源规划方案设计的合理才能够使得电网未来在运行上满足经济
、
可靠和灵活
。
新能源发电由于其不产生碳排放，对环境友好，能够很好的响应“双碳”目标，因此得到了大力发展，煤电虽然具有良好的可控性，但其碳排放强度较高，因此逐渐转变为辅助性支撑电源
。
近年来，越来越多学者关注到新能源发电容易在某些月份受自然风光资源影响导致出力的大幅增减，为此给系统供需平衡造成极大的挑战
。
同时近年来，各国多个地区发生极端天气，如
2022
年四川出现极端高温天气而出现限电，由此可见新型电力系统需要进行合理规划实现安全可靠低碳运行
。
[0004]由此可见，当前系统中存在的问题是新能源发电占比较大且可控性较差，容易受到自然风光资源的影响，当前的研究虽然在电源规划中一定程度上考虑了季节性影响，选择有代表性的典型日，但仍没有较为充分的考虑到对新能源的影响以及运行过程中可能出现的极端高温无风和极端低温无光的场景，使得在某些状况，系统容易出现切负荷的情况
。
因此这是极为迫切需要考虑的
。
考虑季节性极端天气，有助于提高电力系统运行的安全可靠性
。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是提供一种煤电与新能源协同优化规划容量确定方法及系统，以提高电力系统运行的安全可靠性
。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
[0007]一种煤电与新能源协同优化规划容量确定方法，包括：
[0008]获取待规划地区当前的火电原有装机容量
、
风电原有装机容量
、
光伏原有装机容量
、
预设时段内的风电历史数据曲线
、
预设时段内的光伏历史数据曲线和预设时段内的负荷历史数据曲线；所述预设时段为
n
年；
n
＞2；
[0009]基于预设时段内的所述风电历史数据曲线
、
预设时段内的所述光伏历史数据曲线和预设时段内的所述负荷历史数据曲线，均利用
K
‑
means
聚类算法，确定各季节的典型风电
序列
、
各季节的典型光伏序列和各季节的典型负荷序列；其中，夏季的典型风电序列中具有极端高温无风下用户负荷增高但风电出力极低的典型日；夏季的典型光伏序列中具有极端高温无风下用户负荷增高但风电出力极低的典型日；夏季的典型负荷序列中具有极端高温无风下用户负荷增高但风电出力极低的典型日；冬季的典型风电序列中具有极端低温无光下用户负荷增高但光伏出力极低的典型日；冬季的典型光伏序列中具有极端低温无光下用户负荷增高但光伏出力极低的典型日；冬季的典型负荷序列中具有极端低温无光下用户负荷增高但光伏出力极低的典型日；
[0010]以电力系统运行指标最小为目标函数，以各类型机组出力装机约束
、
电量约束
、
电力约束
、
火电出力范围约束
、
火电机组灵活性爬坡约束
、
火电机组灵活性启停机约束
、
储能功率约束
、
储能容量约束
、
低碳及新能源约束和惯量约束为约束条件，建立煤电与新能源协同优化规划模型；其中，电量约束是根据不同场景的风电可信容量因子和光伏可信容量因子确定的；
[0011]以所述火电原有装机容量
、
所述风电原有装机容量和所述光伏原有装机容量为输入，以各季节的所述典型风电序列
、
各季节的所述典型光伏序列和各季节的所述典型负荷序列为运行场景，利用所述煤电与新能源协同优化规划模型，确定待规划地区第
y
年的极端场景下的煤电与新能源协同优化规划容量；所述煤电与新能源协同优化规划容量包括火电年规划投产容量
、
风电年规划投产容量
、
光伏年规划投产容量和储能年规划投产容量
。
[0012]可选地，所述煤电与新能源协同优化规划模型的目标函数为：
[0013][0014]其中，
K
sys
表示电力系统运行指标，
K
inv
表示总建设指标；
K
run
表示总运行指标；
K
fix
表示机组总维护指标；
K
c
表示其他指标；其他指标包括火电机组的启停消耗指标
、
碳排放惩罚指标
、
碳超额惩罚指标以及切负荷惩罚指标；
Y
表示规划年周期；
T
表示典型日模拟运行周期；
G
表示电力系统重火电机组台数；表示第
y
年的火电年化投产系数；表示第
y
年的风电年化投产系数；表示第
y
年的光伏年化投产系数；表示第
y
年的储能容量年化投产系数；表分第
y
年的储能功率年化投产系数；表示第
y
年的火电年规划投产容量；表示第
y
年的风电年规划投产容量；表示第
y
年的光伏年规划投产容量；
S
bat,y
表示第
y
年的储能年规划投产容量；表示第
y
年的储能最大功率；表示第
y
年
的风电运行系数；表示第
y
年的光伏运行系数；表示第
y
年的储能运行系数；
P
g,y,t
表示第
y
年
t
时刻的火电出力；
P
w,y,t
表示第
y
年
t
时刻的风电出力；
P
PV,y,t
表示第
y
年
t
时刻的光伏出力；表示第
y
年
t
时刻的储能充电出力；表示第本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种煤电与新能源协同优化规划容量确定方法，其特征在于，包括：获取待规划地区当前的火电原有装机容量
、
风电原有装机容量
、
光伏原有装机容量
、
预设时段内的风电历史数据曲线
、
预设时段内的光伏历史数据曲线和预设时段内的负荷历史数据曲线；所述预设时段为
n
年；
n
＞2；基于预设时段内的所述风电历史数据曲线
、
预设时段内的所述光伏历史数据曲线和预设时段内的所述负荷历史数据曲线，均利用
K
‑
means
聚类算法，确定各季节的典型风电序列
、
各季节的典型光伏序列和各季节的典型负荷序列；其中，夏季的典型风电序列中具有极端高温无风下用户负荷增高但风电出力极低的典型日；夏季的典型光伏序列中具有极端高温无风下用户负荷增高但风电出力极低的典型日；夏季的典型负荷序列中具有极端高温无风下用户负荷增高但风电出力极低的典型日；冬季的典型风电序列中具有极端低温无光下用户负荷增高但光伏出力极低的典型日；冬季的典型光伏序列中具有极端低温无光下用户负荷增高但光伏出力极低的典型日；冬季的典型负荷序列中具有极端低温无光下用户负荷增高但光伏出力极低的典型日；以电力系统运行指标最小为目标函数，以各类型机组出力装机约束
、
电量约束
、
电力约束
、
火电出力范围约束
、
火电机组灵活性爬坡约束
、
火电机组灵活性启停机约束
、
储能功率约束
、
储能容量约束
、
低碳及新能源约束和惯量约束为约束条件，建立煤电与新能源协同优化规划模型；其中，电量约束是根据不同场景的风电可信容量因子和光伏可信容量因子确定的；以所述火电原有装机容量
、
所述风电原有装机容量和所述光伏原有装机容量为输入，以各季节的所述典型风电序列
、
各季节的所述典型光伏序列和各季节的所述典型负荷序列为运行场景，利用所述煤电与新能源协同优化规划模型，确定待规划地区第
y
年的极端场景下的煤电与新能源协同优化规划容量；所述煤电与新能源协同优化规划容量包括火电年规划投产容量
、
风电年规划投产容量
、
光伏年规划投产容量和储能年规划投产容量
。2.
根据权利要求1所述的煤电与新能源协同优化规划容量确定方法，其特征在于，所述煤电与新能源协同优化规划模型的目标函数为：其中，
K
sys
表示电力系统运行指标，
K
inv
表示总建设指标；
K
run
表示总运行指标；
K
fix
表示机组总维护指标；
K
c
表示其他指标；其他指标包括火电机组的启停消耗指标
、
碳排放惩罚指标
、
碳超额惩罚指标以及切负荷惩罚指标；
Y
表示规划年周期；
T
表示典型日模拟运行周期；
G
表示电力系统重火电机组台数；表示第
y
年的火电年化投产系数；表示第
y
年的风电年化投产系数；表示第
y
年的光伏年化投产系数；表示第
y
年的储能容量年化投产系数；表分第
y
年的储能功率年化投产系数；表示第
y
年的火电年规划投产容量；表示第
y
年的风电年规划投产容量；表示第
y
年的光伏年规划投产容量；
S
bat,y
表示第
y
年的储能年规划投产容量；表示第
y
年的储能最大功率；表示第
y
年的风电运行系数；表示第
y
年的光伏运行系数；表示第
y
年的储能运行系数；
P
g,y,t
表示第
y
年
t
时刻的火电出力；
P
w,y,t
表示第
y
年
t
时刻的风电出力；
P
PV,y,t
表示第
y
年
t
时刻的光伏出力；表示第
y
年
t
时刻的储能充电出力；表示第
y
年
t
时刻的储能放电出力；表示第
y
年的火电维护系数；表示第
y
年的风电维护系数；表示第
y
年的光伏维护系数；分别表示第
y
年的储能维护系数；表示第
y
年的火电机组额定容量；表示第
y
年的风电机组额定容量；表示第
y
年的光伏发电机组额定容量；表示火电机组开机消耗系数；表示火电机组停机消耗系数；
k
loss,y
表示火电机组系统切负荷惩罚系数；
k
tan
表示火电机组碳排放惩罚系数；表示火电机组超额碳排放惩罚系数；
SU
g,y,t
表示第
y
年
t
时刻火电机组开机容量；
SD
g,y,t
表示第
y
年
t
时刻火电机组停机容量；
P
loss,y,t
表示第
y
年
t
时刻火电机组系统切负荷容量；
x
g
为火电机组的碳排放系数；
Q
tan,y
为年超量碳排放额度
。3.
根据权利要求1所述的煤电与新能源协同优化规划容量确定方法，其特征在于，所述约束条件包括：各类型机组出力装机约束：各类型机组出力装机约束：各类型机组出力装机约束：各类型机组出力装机约束：其中，
P
c,y,t
为第
y
年
t
时刻火电集群机组功率
、P
w,y,t
为第
y
年
t
时刻集群机组风电功率
、P
PV,y,t
为第
y
年
t
时刻集群机组光伏功率
、P
loss,y,t
为第
y
年
t
时刻集群机组切负荷功率；
D
y,t
表示为第
y
年
t
时刻电力系统负荷需求；表示为火电集群机组的总额定容量；表示第
y
年的风电机组额定容量；表示第
y
年的光伏发电机组额定容量；表示火电集群机组新建容量；表示第
y
年的风电年规划投产容量；表示第
y
年的光伏年规划投产容量；
S
c,y
表示第
y
年的火电原有装机容量；
S
w,y
表示第
y
年的风电原有装机容量；
S
PV,y
表示第
y
年的光伏原有装机容量；表示第
y
年
t
时刻火电集群机组在线容量；表示第
y
年
t
时刻风电在线容量；表示第
y
年
t
时刻光伏在线容量；
σ
w,y,t
表示第
y
年
t
时刻的风电出力因子；
σ
PV,y,t
表示第
y
年
t
时刻的光伏出力因子
。
电量约束：其中，表示第
y
年的风电机组额定容量；表示第
y
年的光伏发电机组额定容量；
μ
w,n
表示不同场景下风电可信容量因子；
μ
PV,n
表示不同场景下光伏可信容量因子；
n
＝1，2，3，
n
＝1代表春秋季节；
n
＝2代表夏季；
n
＝3代表冬季；
D
y,max
表示第
y
年电力系统最大负荷需求；电力约束：其中，为第
y
年
t
时刻火电集群机组储能放电功率；为第
y
年
t<...

【专利技术属性】
技术研发人员：武昭原，周明，张胤，黄越辉，王帅，田辉，刘婧宇，王聪怡，陈自力，魏兰懿，赵琮皓，
申请(专利权)人：中国电力科学研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：