大型太阳能光伏发电基地集群出力特性分析方法技术

本发明专利技术涉及大型太阳能光伏发电基地发电技术与并网技术应用领域，具体涉及大型太阳能光伏发电基地集群出力特性分析方法；包括步骤：1、通过光照资源数据拟合光伏基地各月份典型日逐时光照强度曲线；2、利用各月份典型日光照强度逐时拟合曲线，推算光伏基地各月典型日逐时发电出力特性曲线；3、预测计算光伏基地典型日发电量、月累计发电量、全年累计发电量；光伏基地等效年利用小时数；4、计算光伏基地典型日白天等效平均出力和全天等效平均出力；5、通过光伏基地集群出力特性分析，合理安排电网经济调度运行曲线，优化系统调峰容量安排。本发明专利技术预测方法更准确、更全面，直观反映大型光伏基地出力特性，为电网公司提供调度运行依据。

【技术实现步骤摘要】
大型太阳能光伏发电基地集群出力特性分析方法
本专利技术涉及大型太阳能光伏发电基地发电技术与并网技术应用领域，具体涉及大型太阳能光伏发电基地集群出力特性分析方法；在此基础上提供光伏发电基地发电量、最大发电功率的计算方法及电网调度与调峰策略分析方法。
技术介绍
一、问题的提出目前我国太阳能发电的发展方式是以建设大规模光伏发电基地为主，以实现规模化效益、充分利用优势太阳能资源。不同于传统火电或水电，太阳能是一种间歇性能源，光伏发电出力特性具有随机性和波动性，这些不利的特性给电力系统电源规划、电网运行方式安排均产生较大影响。对光伏基地出力特性进行分析，得出较为精确的出力特性曲线，是大型光伏发电基地上网电量计算、电网电力电量平衡计算与电网调峰容量确定的重要依据。二、光伏发电量的传统计算方法发电量计算的准确性是确定光伏发电项目收益能力的基础数据、是光伏发电基地安排装机规模、确定光伏电量消纳范围的前提。目前大多数的光伏电站工程设计中普遍采用了光电峰值小时数的方法推算光伏电站月平均发电量。峰值日照小时数的概念是：将太阳电池组件所在平面上某段时间中能接收到的太阳辐射量转换为1000W/m2条件下的等效小时数称峰值日照小时数。若太阳能电池组件在1h中接收到的太阳辐射量为1MJ/m2，由以上峰值日照小时数的定义，可得：1MJ/m2·h＝1000000J/m2·3600s＝(1000W/m2)/3.6；故若太阳能电池组件在1h中接收到的太阳辐射量为1MJ/m2，则其在1000W/m2条件下的等效小时数为1/3.6h。由于太阳能电池组件的峰值功率均在1000W/m2条件下标定，因此采用峰值日照小时数乘以光伏电站的装机容量即为光伏电站的理论发电量(最大发电量)。传统计算方法存在的问题：传统计算方法虽然提供了便捷的光伏发电量计算方法，但是太阳能电池组件的峰值功率是基于实验室标准环境标定，因此忽略了光伏电站所处外部环境对发电功率的影响，以及光电转换效率在不同出力条件下的不同，故而降低了年发电量以及年利用小时数计算的精度，所得计算结果偏理论化，实际应用价值不高。并且，传统计算方法一般多用于预测电量，不能实时预测光伏电站的出力特性，不能为电网调度部门提供调度运行依据，不可避免因为光伏发电出力波动增加电网调度运行难度。三、光伏发电功率预测光伏电站短期、中期及长期发电功率的预测可以为电网调度提供更为准确的预测信息，帮助调度安排好电网的经济运行方式及电网调峰容量计划。由于影响光伏阵列发电功率的因素很多，目前光伏电站发电出力还没有准确的预测方法和手段。电网调度部门通常根据以往运行经验，假定一个最大出力系数，光伏装机容量乘以最大出力系数即可得到光伏电站最大发电功率，并以此数值作为夜间光伏停发状态需要电网提供的调峰备用容量。上述方法适用于粗略估计光伏最大发电功率，不能实现基于实时发电功率合理安排运行方式，不利于充分发挥电网调峰调频能力。针对目前电网调度部门无法准确可靠预测光伏发电功率的现实问题，本专利技术试图给电源企业和电网公司提供一种光伏发电功率预测方法，用于大型光伏发电基地发电功率预测、调度运行和调峰需求计算，试图解决目前大型光伏发电基地在电网调度中的预知性问题，同时优化光伏电站本体部分设计、提出全新的发电量计算方法。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题在于提供一种大型太阳能光伏发电基地集群出力特性分析方法；该方法能够直观反映大型光伏基地出力特性，能为电网公司提供调度运行依据，有利于合理安排电网经济运行方式及电网调峰容量计划，提高电网接纳光伏容量的能力。本专利技术解决所述技术问题采取的技术方案如下：一种大型太阳能光伏发电基地集群出力特性分析方法；其特征在于包括下述步骤：第一步，通过光照资源数据拟合光伏基地各月份典型日逐时光照强度曲线；利用气象站多年光照资源观测数据，推算光伏基地代表年逐月典型日逐时光照资源参数，针对一年的12个月份，通过METEOINFO等光资源分析软件模拟得到12条典型日光照强度逐时曲线，得到各月份典型日光照强度逐时拟合曲线；第二步，光伏基地发电出力特性曲线和发电出力特性分析；利用各月份典型日光照强度逐时拟合曲线，推算光伏基地各月典型日逐时发电出力特性曲线；利用式(1)对各月份典型日逐时光照强度曲线进行微分，微分后得到12条典型日逐时发电出力特性曲线，即为光伏基地各月份典型日逐时发电出力特性曲线；式(1)中：X为典型日逐时光照强度，P为典型日逐时发电出力，η为光电效率，t为光照时间；当dt无限趋近于0时，得到发电出力P实时平滑的特性曲线；利用式(2)各月份典型日逐时发电出力特性曲线纵坐标P的最大值PMAX与光伏基地装机容量SN的比值，得到光伏基地最大出力系数Kpv，该系数为光伏基地重要的发电出力特性指标之一；式(2)中：PMAX为光伏基地发电出力的最大值，SN为光伏基地装机容量；第三步，预测计算光伏基地典型日发电量、月累计发电量、全年累计发电量；光伏基地等效年利用小时数；上述参数亦为光伏基地主要的发电出力特性指标之一；利用式(3)求取某月份典型日逐时发电出力特性曲线对日有效发电时间t的积分，得到该月份典型日发电量；同理可求取一年中各月份典型日发电量；式(3)中：Qdi为某月份典型日发电量，Pi为某月份典型日逐时发电出力特性曲线，t为日有效发电时间；利用式(4)各月份典型日发电量Qdi乘以各月份有效发电天数di，得到各月份累计发电量Qi；Qi＝Qdidi.......................................................(4)式(4)中：Qdi为各月份典型日发电量，Qi为各月份累计发电量，di为各月份有效发电天数；利用式(5)对各月份累计发电量进行求和，得到全年累计发电量；式(5)中：Qi为各月份累计发电量，Qtotal为全年累计发电量；利用式(6)求取全年累计发电量与光伏基地装机容量的比值，得到光伏基地等效年利用小时数；式(6)中：Qtotal为全年累计发电量；SN为光伏基地装机容量；H为等效年利用小时数；第四步，计算光伏基地典型日白天等效平均出力和全天等效平均出力，以上两个指标为光伏基地主要的发电出力特性指标之一；利用式(7)和式(8)求得光伏基地某月份典型日白天等效平均出力PAV1和全天等效平均出力PAV2；式(7)和式(8)中：T1为日出至日落时间；T2为全天时间；Qdi为某月份典型日发电量；第五步，通过光伏基地集群出力特性分析，合理安排电网经济调度运行曲线，优化系统调峰容量安排；基于上述步骤对光伏基地各月典型日发电出力特性曲线、发电量，以及月发电量和年发电量的预知，作为电网安排经济调度运行曲线的依据；基于光伏基地最大出力系数Kpv和电网可为光伏提供调峰容量Ppv，利用式(9)推算电网可接纳光伏容量Spv；通过增加调峰电源容量提高电网可为光伏提供调峰容量Ppv，可以提高电网接纳光伏的能力；式(9)中：Spv为电网可接纳光伏容量；PPV为电网可为光伏提供调峰容量；Kpv为光伏基地最大出力系数。本专利技术基于光照辐射量，运用曲线拟合技术和微积分理论，提出一种适用于大型光伏基地集群出力特性分析的新方法；通过光照辐射量与光功率之间的微积分关系，推算各月典型日逐时发电出力特性曲线和概率分布，得本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种大型太阳能光伏发电基地集群出力特性分析方法；其特征在于包括下述步骤：第一步，通过光照资源数据拟合光伏基地各月份典型日逐时光照强度曲线；利用气象站多年光照资源观测数据，推算光伏基地代表年逐月典型日逐时光照资源参数，针对一年的12个月份，通过METEOINFO等光资源分析软件模拟得到12条典型日光照强度逐时曲线，得到各月份典型日光照强度逐时拟合曲线；第二步，光伏基地发电出力特性曲线和发电出力特性分析；利用各月份典型日光照强度逐时拟合曲线，推算光伏基地各月典型日逐时发电出力特性曲线；利用式(1)对各月份典型日逐时光照强度曲线进行微分，微分后得到光伏基地各月份典型日逐时发电出力特性曲线；P=dX3.6×dtη............(1)]]>式(1)中：X为典型日逐时光照强度，P为典型日逐时发电出力，η为光电效率，t为光照时间；当dt无限趋近于0时，得到发电出力P实时平滑的特性曲线；利用式(2)各月份典型日逐时发电出力特性曲线纵坐标P的最大值PMAX与光伏基地装机容量SN的比值，得到光伏基地最大出力系数Kpv；KPV=ρMAXSN............(2)]]>式(2)中：PMAX为光伏基地发电出力的最大值，SN为光伏基地装机容量；第三步，预测计算光伏基地典型日发电量、月累计发电量、全年累计发电量；光伏基地等效年利用小时数；利用式(3)求取某月份典型日逐时发电出力特性曲线对日有效发电时间t的积分，得到该月份典型日发电量；同理可求取一年中各月份典型日发电量；Qdi=∫t1t2Pidt............(3)]]>式(3)中：Qdi为某月份典型日发电量，Pi为某月份典型日逐时发电出力特性曲线，t为日有效发电时间；利用式(4)各月份典型日发电量Qdi乘以各月份有效发电天数di，得到各月份累计发电量Qi；Qi＝Qdidi………………………………………………………(4)式(4)中：Qdi为各月份典型日发电量，Qi为各月份累计发电量，di为各月份有效发电天数；利用式(5)对各月份累计发电量进行求和，得到全年累计发电量；Qtotal=Σi=112Qi............(5)]]>式(5)中：Qi为各月份累计发电量，Qtotal为全年累计发电量；利用式(6)求取全年累计发电量与光伏基地装机容量的比值，得到光伏基地等效年利用小时数；H=QtotalSN............(6)]]>式(6)中：Qtotal为全年累计发电量；SN为光伏基地装机容量；H为等效年利用小时数；第四步，计算光伏基地典型日白天等效平均出力和全天等效平均出力；利用式(7)和式(8)求得光伏基地某月份典型日白天等效平均出力PAV1和全天等效平均出力PAV2；PAV1=QdiT1............(7)]]>PAV2=QdiT2............(8)]]>式(7)和式(8)中：T1为日出至日落时间；T2为全天时间；Qdi为某月份典型日发电量；第五步，通过光伏基地集群出力特性分析，合理安排电网经济调度运行曲线，优化系统调峰容量安排；基于上述步骤对光伏基地各月典型日发电出力特性曲线、发电量，以及月发电量和年发电量的预知，作为电网安排经济调度运行曲线的依据；基于光伏基地最大出力系数Kpv和电网可为光伏提供调峰容量Ppv，利用式(9)推算电网可接纳光伏容量Spv；通过增加调峰电源容量提高电网可为光伏提供调峰容量Ppv，可以提高电网接纳光伏的能力；SPV=PPVKPV............(9)]]>式(9)中：Spv为电网可接纳光伏容量；PPV为电网可为光伏提供调峰容量；Kpv为光伏基地最大出力系数。...

【技术特征摘要】
1.一种大型太阳能光伏发电基地集群出力特性分析方法；其特征在于包括下述步骤：第一步，通过光照资源数据拟合光伏基地各月份典型日逐时光照强度曲线；利用气象站多年光照资源观测数据，推算光伏基地代表年逐月典型日逐时光照资源参数，针对一年的12个月份，通过METEOINFO光资源分析软件模拟得到12条典型日光照强度逐时曲线，得到各月份典型日光照强度逐时拟合曲线；第二步，光伏基地发电出力特性曲线和发电出力特性分析；利用各月份典型日光照强度逐时拟合曲线，推算光伏基地各月典型日逐时发电出力特性曲线；利用式(1)对各月份典型日逐时光照强度曲线进行微分，微分后得到光伏基地各月份典型日逐时发电出力特性曲线；式(1)中：X为典型日逐时光照强度，P为典型日逐时发电出力，η为光电效率，t为光照时间；当dt无限趋近于0时，得到发电出力P实时平滑的特性曲线；利用式(2)各月份典型日逐时发电出力特性曲线纵坐标P的最大值PMAX与光伏基地装机容量SN的比值，得到光伏基地最大出力系数Kpv；式(2)中：PMAX为光伏基地发电出力的最大值，SN为光伏基地装机容量；第三步，预测计算光伏基地典型日发电量、月累计发电量、全年累计发电量；光伏基地等效年利用小时数；利用式(3)求取某月份典型日逐时发电出力特性曲线对日有效发电时间t的积分，得到该月份典型日发电量；同理可求取一年中各月份典型日发电量；式(3)中：Qdi为某月份典型日发电量，Pi为某月份典型日逐时发电出力特性曲线，t为日有效发电时间；利用式(4)各月份典型日发电量Qdi乘以各月份有效发电天数di，得到各月份累计发电量Qi；Qi＝Q...

【专利技术属性】
技术研发人员：王利平，姚天亮，郑昕，郑海涛，吴兴全，李秋鹏，吴丽，朱转军，杨德州，张军，
申请(专利权)人：中国能源建设集团甘肃省电力设计院有限公司，
类型：发明
国别省市：甘肃;62