【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及多能互补清洁能源系统领域，尤其涉及一种水风光蓄多能互补清洁能源基地容量配置方法及系统。
技术介绍
1、目前正在大力发展风电、太阳能、抽水蓄能等清洁可再生能源，以及积极推动多能互补模式的开发。近年来，风电、光伏、抽水蓄能快速发展，并提出了多个清洁能源基地规划。但由于风电、光伏发电都存在出力不稳定和间歇性等特点，这些电源的大规模并网也给电力系统运行稳定带来新的问题。为了解决这些问题，需要结合风电、光伏、水电、抽水蓄能等各类电源特性，研究各类电源的合理配置，优化电源结构，以达到既能更多地开发利用清洁能源，又能保障电力系统安全稳定运行的目的。因此，考虑将流域或地区的水电和抽水蓄能资源与其周边富集的风光资源整合开发，通过合理配置各电源的容量，以一体化、规模化开发模式提出了基于水风光蓄多能互补清洁能源基地的开发方案，可节省输电线路投资，提高可再生能源消纳能力和输送电能的质量，实现综合效益最大化，保障节能减排目标的顺利实现。
2、水电和抽水蓄能作为具有灵活调节能力的互补电源，在水风光蓄多能互补系统起到关键作用。由于水电站除承担发电任务以外，通常还兼顾防洪、供水、生态等其他综合利用任务，使得实际互补运行过程中水电调节能力受到防洪、供水、生态流量、水位变幅等调度相关约束限制，无法充分发挥应有调节能力，从而影响水电对互补系统中其他电源的补偿效果，产生弃风、弃光电量。抽水蓄能电站是电力系统中最可靠、最经济、寿命周期长、容量大、技术最成熟的储能装置，具有运行灵活、反应快速、双倍调峰能力等特点，与风电、光伏等新能源组合，进行日内
3、目前有关水风光蓄互补容量配置的研究主要从电网侧角度出发，针对容量确定的互补系统开展研究，鲜有考虑水电站水库综合利用需求和抽水蓄能电站定速机组抽水功率约束的影响因素，因此，不适用于容量不确定的互补系统，并且不能有效提升水电站、抽水蓄能电站消纳风光电能力，降低电网弃风光率。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供一种水风光蓄多能互补清洁能源基地容量配置方法及系统，能够解决多种容量配置系统中提升水电站、抽水蓄能电站消纳风光电能力，降低电网弃风光率的技术问题。
2、为实现上述目的，本专利技术设计了一种水风光蓄多能互补清洁能源基地容量配置方法，包括以下步骤，
3、收集研究区域内水电站、风电、光伏、抽水蓄能及输电线路相关基础资料；
4、制定水风光蓄资源配置研究的基本原则及联合互补运行的边界条件；
5、模拟风光逐小时出力过程；
6、分析确定风光弃电率、输电通道综合上网通道年利用小时数、水库综合利用需求和抽水蓄能电站抽水功率限制；
7、径流调节计算生成考虑综合利用限制出力过程；
8、构建水风光蓄多能互补清洁能源基地容量配置双层嵌套优化模型；
9、采用优化算法求解模型，得到该清洁能源基地的最优容量配置方案，以及该容量配置方案下各电源出力过程。
10、作为优选方案，所述基本原则包括考虑水电站、抽水蓄能电站、电网、输电通道安全稳定运行要求；风、光资源宜就近接入水电站或抽水蓄能电站，充分利用水电送出通道以及抽水蓄能电站储能作用；充分利用水电和抽水蓄能电站灵活调节性能配合风光互补运行，促进风光消纳，减少弃风光率。
11、进一步地，所述边界条件包括按水电配套输电通道能力作为控制水风光互补的最大送出能力，当水电输电通道能力不够时，考虑新增抽水蓄能电站与风光互补运行，重新拟定额外增加的送出能力与规模；结合新能源出力特性及水电和抽水蓄能调节能力，水电站和抽水蓄能电站均按日内时间尺度互补考虑；水电和抽水蓄能电站平滑新能源出力变幅；风光比例初步按风光资源最终规模的比例确定。
12、作为优选方案，所述模拟风光逐小时出力过程，具体包括以下步骤：
13、结合研究区域内风电场风资源数据，对整个风电场建立计算流体力学模型，模拟计算该风电场的资源情况和全年8760小时的出力过程；
14、结合收集到的研究区域太阳能辐射数据库，采用光伏仿真软件进行建模，模拟计算光伏电站全年8760小时的出力过程。
15、作为优选方案，所述确定风光弃电率、输电通道综合上网通道年利用小时数、水库综合利用需求和抽水蓄能电站抽水功率限制，具体包括以下步骤：
16、以风光总弃电率不大于5％且外送上网容量通道综合上网年利用小时数不低于5000h作为互补系统中风电、光伏实际出力过程的限制，超过该限制值，则重新制定风电、光伏上网出力分配原则；
17、根据各水库防洪限制水位或生态流量等综合利用要求，按照月/旬时间尺度划分为若干个时段，计算该时段相应的水电站维持下游生态流量或防洪限制水位的限制出力，再将月/旬水电的限制出力推广应用到以小时为步长的水电互补运行，生成水电站全年8760小时的限制出力过程；
18、根据抽水蓄能电站各机组的单机容量和定速机组抽水功率的要求，利用基地风光电作为抽水蓄能电站抽水电源时，按不同台数机组的抽水功率生成风光电作为抽水电源的出力限制。
19、作为优选方案，所述双层嵌套优化模型由上层优化模型、下层优化模型构成，所述上层优化模型解决抽水蓄能与风电、光伏容量配置问题，为下层提供抽水蓄能电站与风电、光伏容量的规划方案；所述下层优化模型解决抽水蓄能与风电、光伏联合运行问题，通过抽水蓄能电站的储能调节作用，输出一个平稳的外送出力。
20、进一步地，所述上层优化模型包括目标函数和约束条件，分别如下：
21、a.目标函数：在上网通道年利用小时数不低于某一阈值和联合系统弃风、光电率不高于某一阈值情况下，水风光蓄多能互补新能源基地规模最大；
22、
23、式中：
24、p为水风光蓄多能互补新能源基地规模；
25、分别为第m个容量配置方案的抽水蓄能、水电、风电和光伏装机容量；
26、m为水电或抽水蓄能电站与风电、光伏容量配置方案编号；
27、m为水电或抽水蓄能电站与风电、光伏容量配置方案总数；
28、fm为第m个水电或抽水蓄能电站与风电、光伏容量配置方案的风光弃电率；
29、t为一年的时长，即8760h；
30、δt为计算时段步长；
31、分别为第m个抽水蓄能电站与风电和光伏容量配置方案t时段弃风、光出力；
32、分别为第m个抽水蓄能电站与风电和光伏容量配置方案t时段风电、光伏总的发电出力；
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1.一种水风光蓄多能互补清洁能源基地容量配置方法，其特征在于：包括以下步骤，
2.根据权利要求1所述的一种水风光蓄多能互补清洁能源基地容量配置方法，其特征在于：所述基本原则包括考虑水电站、抽水蓄能电站、电网、输电通道安全稳定运行要求；风、光资源宜就近接入水电站或抽水蓄能电站，充分利用水电送出通道以及抽水蓄能电站储能作用；充分利用水电和抽水蓄能电站灵活调节性能配合风光互补运行，促进风光消纳，减少弃风光率。
3.根据权利要求2所述的一种水风光蓄多能互补清洁能源基地容量配置方法，其特征在于：所述边界条件包括按水电配套输电通道能力作为控制水风光互补的最大送出能力，当水电输电通道能力不够时，考虑新增抽水蓄能电站与风光互补运行，重新拟定额外增加的送出能力与规模；结合新能源出力特性及水电和抽水蓄能调节能力，水电站和抽水蓄能电站均按日内时间尺度互补考虑；水电和抽水蓄能电站平滑新能源出力变幅；风光比例初步按风光资源最终规模的比例确定。
4.根据权利要求1所述的一种水风光蓄多能互补清洁能源基地容量配置方法，其特征在于：所述模拟风光逐小时出力过程，具体包括以下步骤：
5.根据权利要求1所述的一种水风光蓄多能互补清洁能源基地容量配置方法，其特征在于：所述确定风光弃电率、输电通道综合上网通道年利用小时数、水库综合利用需求和抽水蓄能电站抽水功率限制，具体包括以下步骤：
6.根据权利要求1所述的一种水风光蓄多能互补清洁能源基地容量配置方法，其特征在于：所述双层嵌套优化模型由上层优化模型、下层优化模型构成，所述上层优化模型解决抽水蓄能与风电、光伏容量配置问题，为下层提供抽水蓄能电站与风电、光伏容量的规划方案；所述下层优化模型解决抽水蓄能与风电、光伏联合运行问题，通过抽水蓄能电站的储能调节作用，输出一个平稳的外送出力。
7.根据权利要求6所述的一种水风光蓄多能互补清洁能源基地容量配置方法，其特征在于：所述上层优化模型包括目标函数和约束条件，分别如下：
8.根据权利要求7所述的一种水风光蓄多能互补清洁能源基地容量配置方法，其特征在于：所述下层优化模型包括目标函数和约束条件，分别如下：
9.一种水风光蓄多能互补清洁能源基地容量配置系统，其特征在于：包括资料收集模块、制定基本原则和边界条件模块、模拟出力过程模块、确定限制条件模块、计算限制出力过程模块、构建双层嵌套优化模型模块、求解最优容量配置方案模块，
10.根据权利要求9所述的一种水风光蓄多能互补清洁能源基地容量配置系统，其特征在于：所述双层嵌套优化模型由上层优化模型、下层优化模型构成，所述上层优化模型解决抽水蓄能与风电、光伏容量配置问题，为下层提供抽水蓄能电站与风电、光伏容量的规划方案；所述下层优化模型解决抽水蓄能与风电、光伏联合运行问题，通过抽水蓄能电站的储能调节作用，输出一个平稳的外送出力。
...【技术特征摘要】
1.一种水风光蓄多能互补清洁能源基地容量配置方法，其特征在于：包括以下步骤，
2.根据权利要求1所述的一种水风光蓄多能互补清洁能源基地容量配置方法，其特征在于：所述基本原则包括考虑水电站、抽水蓄能电站、电网、输电通道安全稳定运行要求；风、光资源宜就近接入水电站或抽水蓄能电站，充分利用水电送出通道以及抽水蓄能电站储能作用；充分利用水电和抽水蓄能电站灵活调节性能配合风光互补运行，促进风光消纳，减少弃风光率。
3.根据权利要求2所述的一种水风光蓄多能互补清洁能源基地容量配置方法，其特征在于：所述边界条件包括按水电配套输电通道能力作为控制水风光互补的最大送出能力，当水电输电通道能力不够时，考虑新增抽水蓄能电站与风光互补运行，重新拟定额外增加的送出能力与规模；结合新能源出力特性及水电和抽水蓄能调节能力，水电站和抽水蓄能电站均按日内时间尺度互补考虑；水电和抽水蓄能电站平滑新能源出力变幅；风光比例初步按风光资源最终规模的比例确定。
4.根据权利要求1所述的一种水风光蓄多能互补清洁能源基地容量配置方法，其特征在于：所述模拟风光逐小时出力过程，具体包括以下步骤：
5.根据权利要求1所述的一种水风光蓄多能互补清洁能源基地容量配置方法，其特征在于：所述确定风光弃电率、输电通道综合上网通道年利用小时数、水库综合利用需求和抽水蓄能电站抽水功率限制，具体包括以下步骤：
6.根据权...
【专利技术属性】
技术研发人员：胡学东，蔡淑兵，吴来群，曲永驭，邹强，孟明星，袁玉，侯进进，陈潇，余蔚卿，
申请(专利权)人：长江勘测规划设计研究有限责任公司，
类型：发明
国别省市：
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