面向风电消纳的电力系统调峰手段经济性评估方法与系统技术方案

本发明专利技术公开了一种面向风电消纳的电力系统调峰手段经济性评估方法与系统，该方法包括以下步骤：获取特定地区的特定时间内风电机组的时序理论出力、常规电源机组的运行特性和时序负荷需求；分别获取现状电力系统下风电场的弃风量与采用相应的调峰手段场景下风电场的弃风量；确定相应的弃风减少量并构建对应的成本模型与单位调峰成本；确定最佳调峰方案。本发明专利技术可以实现基于时序生产模拟获取每种调峰手段下风电场弃风电量，建立每种调峰手段成本模型，进而构建经济性评价指标量化评估不同调峰手段对改善系统风电消纳的效果，得到成本效益最佳的调峰手段，对电力系统适应新能源高效消纳，提高电网调峰能力具有较好的实际指导意义和应用价值。

Method and system for wind power consumptive power system peak shaving methods of economic evaluation

The invention discloses a method for wind power consumptive power system peak shaving means economic evaluation method and system, the method comprises the following steps: the operating characteristics and timing of load output, timing theory specific time for wind turbines to obtain the specific area of the conventional power supply unit for power system; respectively to get the status quo of the abandoned wind wind farm and the scene of the corresponding peak wind farm means the abandoned wind; the abandoned wind and reduce the amount of cost model and the corresponding construction units peaking cost; to determine the optimal peak. The invention can realize timing acquisition for each peak production simulation means of wind farm wind power curtailment based on the establishment of each peak means cost model, then construct the economic evaluation index of quantitative assessment of different peak shaving methods effect on improving the system of wind power utilization, get the best cost-effective peaking means to adapt to the new energy efficient disposal of power system has a good practical significance and application value to improve the peak load capacity of power network.

【技术实现步骤摘要】
面向风电消纳的电力系统调峰手段经济性评估方法与系统
本专利技术涉及电力模拟分析的
，具体涉及面向风电消纳的电力系统调峰手段经济性评估方法与系统。
技术介绍
目前，风力发电是系能源发电中技术最成熟、最具规模化开发条件和商业化发展前景的发电方式之一。随着风电在电源结构中的比例不断增大，其对电力系统安全稳定运行的影响日益显著。部分地区风电发展与系统安全运行的矛盾日益显现，弃风现象不断出现，风电消纳已经成为影响中国风电健康发展的关键问题。由于电网的调峰能力不足，导致风电消纳受限，因此风电利用水平较低，利用小时数较少。影响风电消纳的因素可以归为以下两个方面：1)消纳能力方面，决定一个地区风电消纳能力的只要因素包括系统调节能力、电网输电能力等。2)消纳水平方面，主要包括风电并网技术性能、风电调度水平等，是否采用相关电力系统调峰手段决定了在现有客观条件下能否实现风电最大化消纳。解决风电消纳的发展难题，需要从电源、电网、用户等多个环节入手。目前提高电力系统风电消纳的调峰手段主要包括：一是新建风电外送通道，扩大风电消纳配置范围；二是电源侧加强调峰能力的建设，提高抽水蓄能、燃气电站等电源比例；三是推动常规电源机组调峰能力的改造；四是用户侧要增加灵活需求响应，将具有可调节和可中断的高载能负荷参与电网调控，增强风电就地消纳能力。电力系统生产模拟是在未来的负荷曲线下，考虑电力负荷的随机波动和随机停运，利用计算机模拟电力系统的发电调度，预测各发电机组的发电量及燃料耗量，分析发电成本和评估系统的供电可靠性，从而计算出最优运行方式下各电厂的发电量、系统的生产成本及系统的可靠性指标的算法，它广泛应用于电力系统电源和电网规划以及可靠性评估等。但目前尚没有提出相关合适的指标和方法来量化评估某种调峰手段对改善系统风电消纳的影响，也没有提出具体的方法进行分析。
技术实现思路
本专利技术提出一种面向风电消纳的电力系统调峰手段经济性评估方法，基于经济性评价指标获取最佳的调峰手段，提高系统风电消纳能力。为了解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案是提供了一种面向风电消纳的电力系统调峰手段经济性评估方法，包括以下步骤：获取特定地区的特定时间内风电机组的时序理论出力PF、常规电源机组的运行特性和时序负荷需求PL；基于时序生产模拟分别获取现状电力系统下风电场的弃风量QB，获取采用相应的调峰手段Mi场景下风电场的弃风量QMi，并确定相应的弃风减少量QB-QMi；构建每种调峰手段Mi对应的成本模型CMi；构建每种调峰手段Mi的经济性评价指标，即减少单位弃风电量的单位调峰成本λi，λi＝CMi/(QB-QMi)；单位调峰成本λi数值最小的即为最佳调峰方案，其中i＝1,2,3...n。在上述方法中，所述风电机组的时序理论出力PF具体如下式：式中，a表示该地区风电场个数；b表示第g个风电场中风机的个数；Phg表示该地区第g个风电场中第hg台风机在该时刻风速条件下的理论出力；所述时序负荷需求PL具体如下式：式中，是历史负荷，Kf是研究时段的预测的负荷峰值，Kh是历史负荷峰值。在上述方法中，其特征在于，所述常规电源机组的运行特性主要设有：机组的最大可用出力PC,max、最小可用出力PC,min与机组爬坡率等特性参数；其中机组最大可用出力之和应大于负荷和计划外送电力之和的最大值，并留有一定正备用容量；所述机组的最大可用出力PC,max具体如下式：式中，I表示该地区常规电源机组的台数，PCi,max表示第i台常规机组的最大可用技术出力，PL(t)表示t时刻该地区的负荷功率，Pt,plan(t)表示t时刻联络线计划外送功率，R+表示正备用容量。在上述方法中，所述调峰手段Mi包括：新建风电外送通道的系统调峰手段M1；新建调峰电源的系统调峰手段M2；提高常规电源机组调峰能力的系统调峰手段M3；灵活增加需求侧资源的系统调峰手段M4；所述相应的调峰手段Mi场景下风电场的弃风量QMi与相应的弃风减少量QB-QMi具体为当采用调峰手段M1时风电场的弃风量QM1，弃风减少量为QB-QM1；当采用调峰手段M2时风电场的弃风量QM2，弃风减少量为QB-QM2；当采用调峰手段M3时风电场的弃风量QM3，弃风减少量为QB-QM3；当采用调峰手段M4时风电场的弃风量QM4，弃风减少量为QB-QM4。在上述方法中，所述每种调峰手段Mi对应的成本模型CMi具体如下式：新建风电外送通道的系统调峰手段M1的成本模型CM1为式中，m表示新建线路每个环节长度，Sm表示每公里造价，其中m＝1,2,3....L；新建调峰电源的系统调峰手段M2的成本模型CM2为式中，Pk表示新建调峰电源单台容量，Xc表示单位调峰机组投资，且T表示新建调峰电源机组中调峰电源机的台数；提高常规电源机组调峰能力的系统调峰手段M3的成本模型CM3为式中，NG为常规机组台数，表示常规机组j在t时段的启停状态变量，其中0表示停机状态，1表示开机状态，表示常规机组j在t时段的有功出力，αj、βj、γj为机组j的运行成本参数，η0j、η1j、τj为机组j的启停成本参数，τ为常规机组的停机时间；灵活增加需求侧资源的系统调峰手段M4的成本模型CM4为式中，NH表示负荷的组数，λHy表示负荷y的单位调节成本，表示负荷y在t时段内的投切状态，其中0表示中断运行，1表示投入运行，PHy表示负荷y的单位投切容量。在上述方法中，所述每种调峰手段Mi的单位调峰成本λi具体如下：新建风电外送通道作为系统调峰手段M1的单位调峰成本λ1为新建调峰电源作为系统调峰手段M2的单位调峰成本λ2为提高常规电源机组调峰能力作为系统调峰手段M3的单位调峰成本λ3为灵活增加需求侧资源作为系统调峰手段M4的单位调峰成本λ4为本专利技术还提供了面向风电消纳的电力系统调峰手段经济性评估系统，包括参数获取单元，用于获取特定地区的特定时间内风电机组的时序理论出力PF、常规电源机组的运行特性和时序负荷需求PL；弃风减少量获取单元，与所述参数获取单元连接，用于基于时序生产模拟分别获取现状电力系统下风电场的弃风量QB，获取采用相应的调峰手段Mi场景下风电场的弃风量QMi，并确定相应的弃风减少量QB-QMi；成本模型构建单元，与所述调峰手段判断单元连接，用于根据采取的相应的调峰手段Mi，分别构建每种调峰手段Mi对应的成本模型CMi；经济性评价单元，与所述成本模型构建单元连接，用于根据获得的弃风减少量QB-QMi与各种调峰手段成本模型CMi确定相应调峰手段的经济性评价指标，即减少单位弃风电量的调峰成本λi与最佳调峰方案；输出单元，与所述经济性评价单元连接。在上述方案中，所述经济性评价模块包括弃风判断模块、弃风量获取模块和弃风减少量计算模块；所述弃风判断模块用于时序生产模拟判断风电场电力系统调峰裕度的大小，判断是否需要采取调峰手段；所述弃风量获取模块用于基于时序生产模拟分别获取现状电力系统下风电场的弃风量QB，获取采用相应调峰手段Mi场景下风电场的弃风量QMi；所述弃风减少量计算模块用于确定相应的弃风减少量QB-QMi。在上述方案中，所述调峰手段Mi包括：新建风电外送通道的系统调峰手段M1；新建调峰电源的系统调峰手段M2；提高常规电源机组调峰能力的系统调峰手段M3；灵活增加需求侧资源的系统调峰手段M本文档来自技高网...

【技术保护点】
面向风电消纳的电力系统调峰手段经济性评估方法，其特征在于，包括以下步骤：获取特定地区的特定时间内风电机组的时序理论出力PF、常规电源机组的运行特性和时序负荷需求PL；基于时序生产模拟分别获取现状电力系统下风电场的弃风量QB，获取采用相应的调峰手段Mi场景下风电场的弃风量QMi，并确定相应的弃风减少量QB‑QMi；构建每种调峰手段Mi对应的成本模型CMi；构建每种调峰手段Mi的经济性评价指标，即减少单位弃风电量的单位调峰成本λi，λi＝CMi/(QB‑QMi)；单位调峰成本λi数值最小的即为最佳调峰方案，其中i＝1,2,3...n。

【技术特征摘要】
1.面向风电消纳的电力系统调峰手段经济性评估方法，其特征在于，包括以下步骤：获取特定地区的特定时间内风电机组的时序理论出力PF、常规电源机组的运行特性和时序负荷需求PL；基于时序生产模拟分别获取现状电力系统下风电场的弃风量QB，获取采用相应的调峰手段Mi场景下风电场的弃风量QMi，并确定相应的弃风减少量QB-QMi；构建每种调峰手段Mi对应的成本模型CMi；构建每种调峰手段Mi的经济性评价指标，即减少单位弃风电量的单位调峰成本λi，λi＝CMi/(QB-QMi)；单位调峰成本λi数值最小的即为最佳调峰方案，其中i＝1,2,3...n。2.如权利要求1所述的面向风电消纳的电力系统调峰手段经济性评估方法，其特征在于，所述风电机组的时序理论出力PF具体如下式：式中，a表示该地区风电场个数；b表示第g个风电场中风机的个数；Phg表示该地区第g个风电场中第hg台风机在该时刻风速条件下的理论出力；所述时序负荷需求PL具体如下式：式中，是历史负荷，Kf是研究时段的预测的负荷峰值，Kh是历史负荷峰值。3.如权利要求1所述的面向风电消纳的电力系统调峰手段经济性评估方法，其特征在于，所述常规电源机组的运行特性主要设有：机组的最大可用出力PC,max、最小可用出力PC,min与机组爬坡率等特性参数；其中机组最大可用出力之和应大于负荷和计划外送电力之和的最大值，并留有一定正备用容量；所述机组的最大可用出力PC,max具体如下式：式中，I表示该地区常规电源机组的台数，PCi,max表示第i台常规机组的最大可用技术出力，PL(t)表示t时刻该地区的负荷功率，Pt,plan(t)表示t时刻联络线计划外送功率，R+表示正备用容量。4.如权利要求1所述的面向风电消纳的电力系统调峰手段经济性评估方法，其特征在于，所述调峰手段Mi包括：新建风电外送通道的系统调峰手段M1；新建调峰电源的系统调峰手段M2；提高常规电源机组调峰能力的系统调峰手段M3；灵活增加需求侧资源的系统调峰手段M4；所述相应的调峰手段Mi场景下风电场的弃风量QMi与相应的弃风减少量QB-QMi具体为当采用调峰手段M1时风电场的弃风量QM1，弃风减少量为QB-QM1；当采用调峰手段M2时风电场的弃风量QM2，弃风减少量为QB-QM2；当采用调峰手段M3时风电场的弃风量QM3，弃风减少量为QB-QM3；当采用调峰手段M4时风电场的弃风量QM4，弃风减少量为QB-QM4。5.如权利要求4所述的面向风电消纳的电力系统调峰手段经济性评估方法，其特征在于，所述每种调峰手段Mi对应的成本模型CMi具体如下式：新建风电外送通道的系统调峰手段M1的成本模型CM1为式中，m表示新建线路每个环节长度，Sm表示每公里造价，其中m＝1,2,3....L；新建调峰电源的系统调峰手段M2的成本模型CM2为式中，Pk表示新建调峰电...

【专利技术属性】
技术研发人员：元博，王耀华，张富强，冯君淑，郑宽，张晋芳，闫晓卿，焦冰琦，伍声宇，金艳鸣，王江波，白宏坤，葛延峰，张涛，
申请(专利权)人：国网能源研究院，国网河南省电力公司经济技术研究院，国网辽宁省电力有限公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：北京,11