【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及新能源发电系统风电与光伏容量配置领域，特别涉及一种考虑特高压外送特点的风光火互补系统容量配置方法。
技术介绍
1、我国光伏、风电、水电清洁能源及其开发利用整体呈现以胡焕庸线为界的西多东少分布特征，形成了“三北”加沿海的能源包围圈。从能源供需和清洁电能替代来看，胡焕庸线以东的社会和经济发达区域的需求显著大于西侧具有优良资源禀赋的区域，清洁能源供需的空间不匹配必然要求我国得走一条适合自身的能源发展道路。风、光能源具有特殊的区域禀赋和固有的间歇性、波动性、随机性的特点，大规模和高比例直接并网消纳对电网运行稳定和安全产生影响，提高电网的调节容量需求；特别是当采取特高压直流跨区输电消纳时，稳定输电过程要求高，如并网电能过程不满足要求，将导致输电设备频繁调节甚至失效。针对上述问题和需求，互补开发并利用水电、抽蓄、储能、火电等电能调节点是有效解决方案。水电和抽蓄具有最强的出力调节性能和不同时间尺度的调节能力，但是其建设受地形等因素限制，并非适用于所有区域；储能技术成本仍相对较高，目前难以大规模利用，也并非大规模并网风光电站的首选。火电具有一定出力调节能力，同时技术成熟并不受区域限制，不断发展的新技术使得火电煤耗和排放进一步降低，已经成为了可行的互补调节电源点，开展风光火互补模式研究符合国家发展需要，具有重要意义。
2、针对风光火互补系统开展容量配置优化研究是提升系统互补性能的重要部分。目前的容量配置研究大部分聚焦在系统的经济效益及成本，忽略了风电和光伏能源出力不确定性、特高压输电要求、火电机组特性等因素。火电作为互补
技术实现思路
1、本专利技术的目的是克服现有技术中的不足，提出了一种考虑特高压外送的风光火互补系统容量配置方法。本专利技术方法可实现在火电装机容量、送出通道总容量以及风光发电情景确定的条件下，考虑大规模风光火多能互补系统中风电和光伏能源不确定性以及特高压跨网送电的特性，利用所提出的风光火互补系统两阶段容量配置优化框架制定风光火多能互补系统的最佳容量配置方案及其对应的系统运行模式，在所述模式下能够实现火电自适应互补风、光出力，并有效提升互补系统总出力过程的稳定性。本专利技术可以为风光火互补系统的规划建设提供技术支持，适用于在大规模风光火互补系统风电、光伏容量配置中推广应用。
2、本专利技术所采用的技术方案是：一种考虑特高压外送的风光火互补系统容量配置方法，包括以下步骤：
3、步骤(1)，采取倍比法根据研究区域内已建风电场、光伏电站的历史实测日按季节划分出力情况构建不同规划风、光容量下的各季节典型风电-光伏联合情景日出力模型；
4、步骤(2)，根据大规模风光火互补系统特高压输电线路跨网送电的特性，并综合考虑风电和光伏出力不确定性、火电机组出力特性，采用时间参数和特征参数描述特高压输电需求下的风光火互补系统总出力过程，并构建风、光、火协同运行的自适应互补策略；
5、步骤(3)，基于步骤(2)的互补策略构建风光火互补系统容量配置模型；
6、步骤(4)，将由步骤(1)所得的典型风电-光伏联合情景日出力过程作为步骤(3)所建立的多目标优化模型的输入变量，采用多目标优化算法求解模型，得出不同规划装机容量条件下的最优协同运行模式，并计算火电站出力过程以及通道送出过程；
7、步骤(5)，选取指标对不同规划装机容量条件下的风光火系统协同运行模式的综合性能进行评估，根据管理者和决策者的目标导向确定风光火多能互补系统最优容量配置方案；
8、进一步的，所述步骤(1)中构建各季节典型风电-光伏联合情景日出力模型过程；包括以下步骤：
9、利用copula函数构建各季节逐时段的风电-光伏出力联合概率分布模型；
10、采用拉丁超立方体抽样方法分别对各季节风电-光伏出力联合概率分布模型出力数据进行抽样获得各季节的风光联合出力数据集合；
11、根据各季节的风光联合出力数据集合抽出的能够代表不确定性的随机特征的样本生成大量的满足风电、光伏出力波动特性的风-光联合出力初始情景集合；
12、采用特征值降维的聚类方法对风-光联合出力初始情景集合进行缩减构建各季节典型风电-光伏联合情景日出力模型。
13、进一步的，步骤(2)具体包括：根据特高压输电特性，采用时间参数将风光火互补系统总出力过程划分为u+1个阶段，每个阶段依据决策时间步长细分为若干个时段，每个阶段内所有时段的风光火互补系统出力为某一恒定值，采取特征参数表征不同阶段的出力特征；
14、进一步的，步骤(2)中，所述的自适应互补策略具体如下：首先随机生成确定互补系统总出力过程分段节点的u个时间参数；在多段线的每一段中，该段总出力上限为最小风光联合出力与火电出力上限之和，该段总出力下限为最大风光联合出力与火电出力下限之和，在给定范围内随机生成该段的总出力值，即火电根据风光出力曲线的出力过程特征将其补偿为一条多段线(段数为u+1)；
15、进一步的，步骤(3)中，所述风光火互补系统容量配置模型为嵌套协同运行优化模型的多目标嵌套优化模型，由目标函数、决策变量和约束条件构成：
16、a.目标函数：
17、f1火电单位发电成本最小：
18、
19、
20、
21、
22、
23、
24、
25、
26、f2风光火互补系统总出力波动最小：
27、
28、式中：
29、ccoal、cqt、coil、cenv、cheat、cunit分别为火电站机组煤耗成本总和、启停成本总和、油耗成本总和、环境附加成本总和、供热成本、机组损耗成本；
30、分别为火电站第k台机组冷、热启动费用；
31、ai、bi、ci分别为火电机组燃煤成本因子；
32、pi、qi、mi、ni分别为火电机组低负荷工况燃煤成本因子；
33、为火电厂购入的标煤价格，(元/t)；
34、soil为火电厂购入的油价，(元/t)；
35、为火电第k台机组日内第j个时段的出力，(mw)；
36、为第k台机组的最小停机时长；
37、为第k台火电机组日内第j个时段的停机小时数；
38、tc,k为第k台火电机组以冷启动方式开机的小时数；
39、为火电第k台机组在投油深度调峰(dpro)阶段的运行时间；
40、α为低负荷工况边界限定；
41、λj,k火电第k台机组日本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种考虑特高压外送的风光火互补系统容量配置方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种考虑特高压外送的风光火互补系统容量配置方法，其特征在于，所述步骤(1)中构建各季节典型风电-光伏联合情景日出力模型过程；包括以下步骤：
3.根据权利要求1所述的一种考虑特高压外送的风光火互补系统容量配置方法，其特征在于，步骤(2)具体包括：根据特高压输电特性，采用时间参数将风光火互补系统总出力过程划分为U+1个阶段，每个阶段依据决策时间步长细分为若干个时段，每个阶段内所有时段的风光火互补系统出力为某一恒定值，采取特征参数表征不同阶段的出力特征；其中：所述的自适应互补策略具体如下：
4.根据权利要求1所述一种考虑特高压外送的风光火互补系统容量配置方法，其特征在于，步骤(3)中，所述风光火互补系统容量配置模型为嵌套协同运行优化模型的多目标嵌套优化模型，由目标函数、决策变量和约束条件构成：
5.根据权利要求1所述一种考虑特高压外送的风光火互补系统容量配置方法，其特征在于，步骤(4)中，所述的作为输入变量的风光总容量值为火电站能互补风
6.根据权利要求5所述一种考虑特高压外送的风光火互补系统容量配置方法，其特征在于，所述的优化算法采用启发式算法的其中一种。
7.根据权利要求5所述一种考虑特高压外送的风光火互补系统容量配置方法，其特征在于，所述的启发式算法采用多目标遗传算法，选择概率为0.08、交叉概率0.5、变异概率0.03。
...【技术特征摘要】
1.一种考虑特高压外送的风光火互补系统容量配置方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种考虑特高压外送的风光火互补系统容量配置方法，其特征在于，所述步骤(1)中构建各季节典型风电-光伏联合情景日出力模型过程；包括以下步骤：
3.根据权利要求1所述的一种考虑特高压外送的风光火互补系统容量配置方法，其特征在于，步骤(2)具体包括：根据特高压输电特性，采用时间参数将风光火互补系统总出力过程划分为u+1个阶段，每个阶段依据决策时间步长细分为若干个时段，每个阶段内所有时段的风光火互补系统出力为某一恒定值，采取特征参数表征不同阶段的出力特征；其中：所述的自适应互补策略具体如下：
4.根据权利要求1所述一种考虑特高压外送的风光火互补系统容量配置方法，其特征在于，步骤...
【专利技术属性】
技术研发人员：沈德，祁斌，张海涛，丁蕾，李全帅，刘璐，苟海星，马超，
申请(专利权)人：青海省投资集团有限公司，
类型：发明
国别省市：
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