CN105515062A - 基于风电和水电的电力***调峰方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种基于风电和水电的电力***调峰方法,包括获取风电出力特性曲线并修正;对等效负荷曲线进行分布校验,得到等效负荷曲线的密度分布函数;计算调峰改善因子曲线;计算容量影响因子曲线;以弃风功率为变量,计算调峰改善因子曲线和容量影响因子曲线的非零交点,并计算非零交点对应的弃风功率值;以弃风功率值为最大弃风功率,以优先选择弃风、其次选择弃水为调峰准则,进行电力***调峰。本发明提出了调峰改善因子和容量影响因子,针对弃风成本函数的特性,合理地分配风电与水电的弃电量,计算得到成本最低的弃风、弃水功率值,保证电力***的稳定运行以及最优成本运行。本发明方法简单可靠,计算简便,易于推广。
Description
技术领域
本发明属于电气自动化领域,具体涉及一种基于风电和水电的电力***调峰方法。
背景技术
近年来,国内的风电发展迅猛。由于风电具有波动性、随机性、间歇性和反调峰等特性,目前风电预测的方法也不能较为精准地对风电的出力进行预测,使得大规模的风电接入对电网的规划与运行带来了严峻的挑战,***备用、电力电量平衡以及调峰等问题日益突出。为了保证***的安全稳定运行,有必要对***提供足够的调峰容量以接纳大规模的风电。在***无法完全消纳风电的情形下,适当的弃风有利于缓解***的调峰压力,但是这会导致发电容量的浪费以及风电成本的增加。这个问题在水电富集的地区尤为突出。
水电是一种廉价的清洁能源,能够给***提供较多的调峰容量,抽水蓄能电站也被认为是最具潜力的调峰电源,***的调峰容量通过风电和水电的联合运行来进行优化。它可以减小弃风的频率,但需要更加有效的风电水电联合运行方法。经过研究和计算发现,弃风对风力发电的成本上升并不是一条线性曲线,而是类似指数曲线的方式上升,即弃风量越大,风电场的发电单位成本上升速度越快,但在弃风量增大初期,弃风造成的单位电价上升增长相对缓慢。虽然目前已有大量关于风电水电联合运行方法用于提高***的调峰容量,但是弃风弃水现象实际运行中仍然很常见,造成了大量的成本的浪费。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能够合理分配弃风、弃水容量,从而达到电力***最优化运行目的的基于风电和水电的电力***调峰方法。
本发明提供的这种基于风电和水电的电力***调峰方法,包括如下步骤:
S1.获取电力***的风电出力特性曲线,并对该***的日负荷曲线采用以下算式进行修正:
Leq=Lor-Pwo
式中Leq为修正后的等效负荷,Lor为原始负荷曲线,Pwo为***风电出力特性曲线;
S2.对步骤S1得到的等效负荷曲线进行分布校验,得到等效负荷曲线服从的概率分布,从而得到等效负荷曲线的密度分布函数;
S3.采用以下算式计算调峰改善因子曲线I:
其中,Pmp为***在一段时间内的最大调峰容量,Pηmax为一段时间内弃风功率的最大值,Pηmin为一段时间内弃风功率的最小值,I′为改善因子曲线主体部分,采用如下算式进行计算:
式中Pwa为此刻的弃风功率,Pη为***在一段时间内弃风功率的平均值,ξ1为调峰收益因子的比例常数,代表水力发电在电网内的发电比例;
S4.采用以下算式计算容量影响因子曲线V:
式中f(x)为步骤S2中得出的等效负荷曲线的概率密度函数,Leql为一段时间内等效负荷的最小值,ξ2为容量影响因子的比例常数,代表风电在电网内的发电比例,且ξ1+ξ2=1;
S5.以弃风功率Pwa为变量,计算调峰改善因子曲线I和容量影响因子曲线V的非零交点,并计算非零交点对应的弃风功率值Woc;
S6.以步骤S5得到的弃风功率值Woc为最大弃风功率进行电力***调峰。
步骤S3所述的调峰改善因子曲线,为在***负荷过小且风速过大的情况下进行弃风。
步骤S5所述的计算调峰改善因子曲线I和容量影响因子曲线V的非零交点,具体包括如下步骤:
1)以弃风功率为横坐标,将调峰改善因子曲线I的曲线画出;
2)在同一坐标轴上将容量影响因子曲线V的曲线画出;
3)由于调峰改善因子曲线I曲线必定为一条直线,容量影响因子曲线V为一条斜率逐渐上升的曲线,故除去在零点的交点以外,两条曲线必然有且只有一个交点,求出该交点的对应的弃风功率值Woc。
步骤S6所述的电力***调峰,是以弃风功率值Woc为最大弃风功率,以优先选择弃风、其次选择弃水为调峰原则进行电力***调峰。
本发明由于提出了调峰改善因子和容量影响因子两个指标,针对弃风成本函数的特性,对发电容量和调峰比例的改善情况进行分析,能够合理地分配风电与水电的弃电量,计算得到成本最低的弃风、弃水功率值,从而保证了电力***的稳定运行以及最优成本运行。本发明方法简单可靠,计算简便,易于推广。
附图说明
图1为本发明的方法流程图。
图2为本发明具体实施例的等效负荷概率密度曲线图。
图3为本发明具体实施例的等效负荷曲线图。
图4为本发明具体实施例的调峰改善因子和容量影响因子曲线图。
图5为本发明具体实施例的优化调峰结果图。
具体实施方式
如图1所示为本发明的方法流程图:本发明提供的这种基于风电和水电的电力***调峰方法,包括如下步骤:
S1.获取***的风电出力特性曲线,并对该***的日负荷曲线采用以下算式进行修正:
Leq=Lor-Pwo
式中Leq为修正后的等效负荷,Lor为原始负荷曲线,Pwo为***风电出力特性曲线;
S2.对步骤S1得到的等效负荷曲线进行分布校验,得到等效负荷曲线的服从的概率分布,从而得到等效负荷曲线的密度分布函数;
S3.采用以下算式计算调峰改善因子曲线I:
其中,Pmp为***在一段时间内的最大调峰容量,Pηmax为一段时间内弃风功率的最大值,Pηmin为一段时间内弃风功率的最小值,其构成因子的修正部分。I′为改善因子曲线主体部分,其表达式如下所示,其与其他修正参数共同构成改善因子曲线I:
式中Pwa为此刻的弃风功率,Pη为***在一段时间内弃风功率的平均值,ξ1为调峰收益因子的比例常数;
所述的调峰改善因子曲线,为在***负荷过小且风速过大的情况下进行弃风;
S4.采用以下算式计算容量影响因子曲线V:
式中f(x)为步骤S2中得出的等效负荷曲线的概率密度函数,Leql为一段时间内等效负荷的最小值,ξ2为容量影响因子的比例常数,代表风电在电网内的发电比例,且ξ1+ξ2=1;
调峰改善因子的比例常数ξ1和容量影响因子的比例常数ξ2,具体的选择方法包括如下步骤:
1)如果***内的国家政策要求更多的接收风电,则调峰改善因子的比例常数ξ1应适当减小,容量影响因子的比例常数ξ2应适当变大;
2)如果***内的国家政策要求更多的接收水电,则调峰改善因子的比例常数ξ1应适当变大,容量影响因子的比例常数ξ2应适当减小;
S5.以弃风功率Pwa为变量,计算调峰改善因子曲线I和容量影响因子曲线V的非零交点,并计算非零交点对应的弃风功率值Woc;
所述的计算调峰改善因子曲线I和容量影响因子曲线V的非零交点,具体包括如下步骤:
1)以弃风功率为横坐标,将调峰改善因子曲线I的曲线画出;
2)在同一坐标轴上将容量影响因子曲线V的曲线画出;
3)由于调峰改善因子曲线I曲线必定为一条直线,容量影响因子曲线V为一条斜率逐渐上升的曲线,故除去在零点的交点以外,两条曲线必然有且只有一个交点,求出该交点的对应的弃风功率值Woc。
S6.以步骤S5得到的弃风功率值Woc为最大弃风功率,以优先选择弃风、其次选择弃水为调峰准则,进行电力***调峰。
弃风功率值Woc的即为最大的弃风功率值,一旦弃风功率大于该弃风功率值,则风电场的发电单位成本上升速度将明显的极具加快。
以下结合一个具体实施例对本发明进行进一步说明:
选取湖南省某地区的相关数据进行实例说明。该地区***装机总容量为5GW,风电装机容量约为1GW。
A:使用曲线拟合,对按步骤1所述方法得到的等效负荷曲线进行分布检验,其检验结果如图2所示,从图中可以看出,该地区的等效负荷曲线服从Weibull分布。因此通过概率学知识求出等效负荷概率密度分布函数如下式所示,其原始等效负荷曲线如图3所示;
特别的,在本实施例中,根据拟合结果,Weibull分布常数a和b分别为50.3226和21.0812。
B:计算调峰改善因子,用于量化弃风对***调峰和发电容量影响,之后如步骤5所述,绘制出调峰改善因子的曲线,如图4中实线所示;
C:计算容量影响因子。用于计算发电容量和弃风容量之间的关系,如步骤5所示,绘制出容量影响因子的曲线,如图4中虚线所示;
D:使用调峰改善因子和容量影响因子来研究弃风功率对***发电容量和调峰比例的改善情况,从图4中,可以看到,调峰改善因子和容量影响因子这两条曲线有一个交点,该点的值即为本实例的最佳弃风容量值,约为180MW。
E:当***面临调峰容量不足的情况时,优先选择弃风,设定弃风的最大容量为180MW。如果弃风容量达到180MW,仍然存在调峰容量不足的情况,则根据调峰总容量和奇峰容量确定弃水量,直到满足调峰需求。其优化结果如图5所示,相比于图3中的结果,可以明显的看出,当发生弃风时,风电场的弃风量总是处于最佳弃风点。
进一步的,在本实例中,参数ξ1和ξ2取值均为0.5。
Claims (4)
1.一种基于风电和水电的电力***调峰方法,包括如下步骤:
S1.获取电力***的风电出力特性曲线,并对该***的日负荷曲线采用以下算式进行修正:
Leq=Lor-Pwo
式中Leq为修正后的等效负荷,Lor为原始负荷曲线,Pwo为***风电出力特性曲线;
S2.对步骤S1得到的等效负荷曲线进行分布校验,得到等效负荷曲线服从的概率分布,从而得到等效负荷曲线的密度分布函数;
S3.采用以下算式计算调峰改善因子曲线I:
其中,Pmp为***在一段时间内的最大调峰容量,Pηmax为一段时间内弃风功率的最大值,Pηmin为一段时间内弃风功率的最小值,I′为改善因子曲线主体部分,为采用如下算式进行计算:
式中Pwa为此刻的弃风功率,Pmp为***在一段时间内的最大调峰容量,ξ1为调峰收益因子的比例常数,代表水力发电在电网内的发电比例;
S4.采用以下算式计算容量影响因子曲线V:
式中f(x)为步骤S2中得出的等效负荷曲线的概率密度函数,Leql为一段时间内等效负荷的最小值,ξ2为容量影响因子的比例常数,代表风电在电网内的发电比例,且ξ1+ξ2=1;
S5.以弃风功率Pwa为变量,计算调峰改善因子曲线I和容量影响因子曲线V的非零交点,并计算非零交点对应的弃风功率值Woc;
S6.以步骤S5得到的弃风功率值Woc为最大弃风功率进行电力***调峰。
2.根据权利要求1所述的基于风电和水电的电力***调峰方法,其特征在于步骤S3所述的调峰改善因子曲线,为在***负荷过小且风速过大的情况下进行弃风。
3.根据权利要求1或2所述的基于风电和水电的电力***调峰方法,其特征在于步骤S5所述的计算调峰改善因子曲线I和容量影响因子曲线V的非零交点,具体包括如下步骤:
1)以弃风功率为横坐标,将调峰改善因子曲线I的曲线画出;
2)在同一坐标轴上将容量影响因子曲线V的曲线画出;
3)由于调峰改善因子曲线I曲线必定为一条直线,容量影响因子曲线V为一条斜率逐渐上升的曲线,故除去在零点的交点以外,两条曲线必然有且只有一个交点,求出该交点的对应的弃风功率值Woc。
4.根据权利要求1或2所述的基于风电和水电的电力***调峰方法,其特征在于步骤S6所述的电力***调峰,是以弃风功率值Woc为最大弃风功率,以优先选择弃风、其次选择弃水为调峰原则进行电力***调峰。
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