一种用于评估光伏接纳能力的方法及系统技术方案

本公开涉及一种用于评估光伏接纳能力的方法及系统。本公开充分考虑了光伏机组接入电力系统后对系统规划运行的影响，运用时序蒙特卡罗模拟的方法评估电力系统每个小时对光伏电能具体的接纳能力。本公开基于时序负荷建模，在考虑电力系统对光伏能源接入的限制因素的基础上，寻找使电力系统总运行成本最低时的电力系统最优的光伏接入量。本公开的方法及系统所依赖的模型符合电力系统实际运行的情况，可以准确评估电力系统对光伏机组的接纳能力，对于电力系统的规划与运行具有重要的指导作用，有助于推动光伏电源的大规模应用，从而促进节能减排。

【技术实现步骤摘要】

本公开属于新能源接纳能力评估领域，尤其是一种用于评估光伏接纳能力的方法及系统，从规划角度评估电网对大规模光伏电源的接纳能力。
技术介绍
发展清洁的可再生新源是解决环境问题和能源制约问题的有效解决方法之一，也是人类社会实现可持续发展的必经之路。近几年，光伏发电发展迅速，装机容量快速上升。因光伏发电运行成本低，对环境污染小，得到了迅速的发展。然而光伏出力具有很强的波动性，间歇性和随机性等特点，尤其是光伏机组在白昼和夜间的发电能力差别很大，大规模光伏机组接入电力系统之后，会对电网的规划与运行带来巨大的挑战，对于电网来说，会造成违反节点功率平衡约束问题，违反线路潮流约束问题，违反火电机组供热出力要求问题等多种问题。因此有必要研究电网对光伏机组出力的接纳能力的问题。目前，对光伏接纳能力的评估方法中，基于电力系统调峰能力的接纳能力评估主要考虑电力系统的调峰能力，基于经济调度的接纳评估主要考虑电力系统运行的经济性，而基于稳定的系统接纳能力评估主要考虑电力系统的稳定性，这些方法考虑的因素均不涉及对系统运行方式时序变化，因而难以精确评估电力系统在每个具体时段对光伏机组的接纳能力；并且，这些方法往往只考虑火电机组的成本费用，没有充分考虑到光伏机组的购置和运行维护成本，以及电力系统为了配合光伏机组出力所增加的无功补偿装置的成本，因此有必要进一步改善。
技术实现思路
针对上述不足，本公开提出了一种用于评估光伏接纳能力的方法及系统。所述方法及系统在考虑节点时序负荷的情况下，建立电力系统总运行成本的评估模型，以便在每个具体时段对光伏机组的接纳能力进行较为精确的评估，为光伏能源结合原电力系统的规划管理提供决策依据。一种用于评估光伏接纳能力的方法，所述方法包括以下步骤：S100、建立评估模型：基于节点时序负荷的电力系统总运行成本的评估模型；S200、寻找模型的解：确定所述模型中参数的取值范围，将参数的取值范围作约束条件对所述模型进行求解，使电力系统总运行成本取得最小值；S300、结果统计与分析：进行电力系统对光伏机组的接纳能力评估：若存在使电力系统总运行成本最小的解，则计算光伏机组出力和电力系统总运行成本；否则，分析限制接纳的光伏接入量及其限制因素。基于所述方法，实现了一种用于评估光伏接纳能力的系统，所述用于评估光伏接纳能力的系统包括以下模块：M100、评估模型建立模块：用于建立基于节点时序负荷的电力系统总运行成本的评估模型；M200、模型求解模块：根据所述模型中参数的取值范围，对所述模型进行求解，使电力系统总运行成本取得最小值；M300、结果统计与分析模块：进行电力系统对光伏机组的接纳能力评估：若模块M200寻找到解，则计算光伏机组出力和电力系统总运行成本；否则，分析限制接纳的光伏接入量及其限制因素。附图说明图1本公开一个实施例中一种用于评估光伏接纳能力的方法程序设计示意图；图2本公开一个实施例中一种用于评估光伏接纳能力的系统模块结构图。具体实施方式在一个基础的实施例中，提供了一种用于评估光伏接纳能力的方法，所述方法包括以下步骤：S100、建立评估模型：基于节点时序负荷的电力系统总运行成本的评估模型；S200、寻找模型的解：根据所述模型中参数的取值范围，对所述模型进行求解，使电力系统总运行成本取得最小值；S300、结果统计与分析：进行电力系统对光伏机组的接纳能力评估：若存在使电力系统总运行成本最小的解，则计算光伏机组出力和电力系统总运行成本；否则，分析限制接纳的光伏接入量及其限制因素，为光伏能源结合原电力系统的规划管理提供决策依据。在这个实施例中，步骤S100根据电力系统的信息构建了评估电力系统对光伏发电机组接纳能力的模型。所述评估模型包括将电力系统总运行成本作为目标函数及模型中参数的取值范围的约束条件。所述电力系统总运行成本构成包括光伏机组投运成本、火电机组运行成本、燃气机组运行成本等。将火电机组、燃气机组统称为非光伏机组。在建模时，所述电力系统总运行成本构成根据实际情况进行选择。一般火电机组、燃气机组的运行费用是功率的二次函数形式，用Cp,i(Pi,t)表示第i组火电机组或燃气机组在t时段的运行费用，则Cp,i(Pi,t)可以用下式计算：Cp,i(Pi,t)=aiPi,t2+biPi,t+ci]]>式中：ai，bi，ci为机组的运行费用参数；Pi,t为第i组火电机组或燃气机组在t时段的出力。这里Pi,t需要满足以下的约束条件。(1)节点功率约束：Σi=1nPi,t=PL,t-PS,t+Pr,t+Bθ]]>式中：PL,t为系统负荷在t时段的容量；PS,t为光伏机组在t时段的出力；Pr,t为t时段允许的光伏机组功率切除量；B为系统节点导纳矩阵的虚部；θ为系统节点电压相角向量。(2)线路潮流约束：0<Pij,t<Pijmax式中：Pij,t表示t时段系统线路从第i节点流向第j节点的功率；Pijmax表示从第i节点到第j节点之间的系统线路所能允许通过的最大功率。(3)火电机组和/或燃气机组供热约束：PWi,t<Pi,t<Pimax]]>式中：表示第i台火电机组或燃气机组t时段为保证当地供热的最小发电量；Pi,t表示第i台火电机组t时段的实际发电量；Pimax表示第i台火电机组的最大发电量。这里火电机组供热约束的考虑是考虑到冬季火电机组的供暖要求。(4)无功补偿约束因光伏机组接入系统，会导致系统的功率因数发生变化，根据光伏机组的出力特性，光伏机组出力主要为有功功率，功率因数接近为1，光伏机组的大量并网会使得系统的无功备用减少，因此在一些节点需要考虑增设无功补偿装置，增设的无功补偿容量应该在满足系统电压稳定和负荷无功需求的一定范围内，即增加的无功补偿容量需要满足无功补偿约束，即：0<Qj<Qjmax式中：Qj表示在光伏机组接入后，根据潮流计算系统第j节点需要的无功补偿功率；Qjmax表示系统第j节点所能提供的最大无功补偿率。在本公开中，所述光伏机组投运成本包括光伏机组本身的购置成本及运行维护成本。若用Ei(SVi)表示第i组光伏机组的投运费，评估电力系统每个小时对光伏电能具体的接纳能力，那么其可以用下式来进行计算：Ei(SVi)＝(K1+K2)×SVi/(Ni×8760)+K3×SVi/8760式中：本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于评估光伏接纳能力的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：S100、建立评估模型：基于节点时序负荷的电力系统总运行成本的评估模型；S200、寻找模型的解：根据所述模型中参数的取值范围，对所述模型进行求解，使电力系统总运行成本取得最小值；S300、结果统计与分析：进行电力系统对光伏机组的接纳能力评估：若存在使电力系统总运行成本最小的解，则计算光伏机组出力和电力系统总运行成本；否则，分析限制接纳光伏接入量及其限制因素。

【技术特征摘要】
1.一种用于评估光伏接纳能力的方法，其特征在于，所述方法包括以下步
骤：
S100、建立评估模型：基于节点时序负荷的电力系统总运行成本的评估模型；
S200、寻找模型的解：根据所述模型中参数的取值范围，对所述模型进行求
解，使电力系统总运行成本取得最小值；
S300、结果统计与分析：进行电力系统对光伏机组的接纳能力评估：若存在
使电力系统总运行成本最小的解，则计算光伏机组出力和电力系统总运行成本；
否则，分析限制接纳光伏接入量及其限制因素。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，优选的，所述电力系统总运
行成本考虑因素包括出力的非光伏机组开机容量；所述出力的非光伏机组开机容
量基于开机顺序进行统计，直至开机容量大于电力系统的最小开机容量为止；所
述最小开机容量通过下式计算：
P′Lmax+PFR+PLR-PFRS-PLRS式中：
P′Lmax为每日电力系统最大负荷功率，PFR和PLR为电力系统要求的事故备用
容量和负荷备用容量，PFRS和PLRS为电力系统内光伏机组可提供的事故备用容量
和负荷备用容量。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述开机顺序依次为火电机
组，燃气机组；若发电机组类型相同，则最小技术出力大的发电机组优先开机。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述每日电力系统最大负荷
功率P′Lmax是修正后的时序负荷。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述修正后的时序负荷通过
时序负荷模型输出；所述时序负荷模型包括下述流程：
S401、根据输入电力系...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘慧超，王灿，别朝红，李更丰，严超，徐欢，米渊，杨扬，
申请(专利权)人：国网山西省电力公司大同供电公司，西安交通大学，
类型：发明
国别省市：山西;14