一种基于可信容量评估方法的新能源纳入平衡方法与流程

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1.本发明属于电力系统运行分析中电力电量平衡技术领域，具体涉及一种基于可信容量评估方法的新能源纳入平衡方法。

背景技术：

2.随着电网中新能源装机占比的提高，新能源对电力系统电力电量平衡的影响加剧，有必要研究新能源纳入月度平衡的方法。传统方法通常不考虑新能源出力，或按极低的比例确定新能源出力，不适用于高比例新能源系统。本方法基于历史数据分析确定新能源出力水平并计算灵活调节需求，克服了采用中长期预测值或经验值参考性弱的缺点，并通过电力平衡、可调电力裕度、可调电量裕度三重校核，在提高新能源出力的同时保障了方案可行性。

技术实现要素：

3.本发明的目的在于提供一种基于可信容量评估方法的新能源纳入平衡方法，该方法基于对新能源出力特性的研究，设计了一种新能源纳入平衡方法，用于合理评估新能源对电网的支撑能力，以提高系统供电可靠性并促进新能源消纳。
4.为实现上述目的，本发明的技术方案是：一种基于可信容量评估方法的新能源纳入平衡方法，包括如下步骤：
5.步骤1、获取目标月峰荷时段非灵活电源、灵活资源、新能源、负荷和联络线相关数据；
6.步骤2、设置新能源保障率调节步长δg、风电保障率初值光伏保障率初值
7.步骤3、根据选定保障率计算风电纳入平衡功率光伏纳入平衡功率
8.步骤4、进行电力平衡校核，若校核不通过，按新能源保障率调节步长δg减小风电保障率或光伏保障率并返回步骤3；
9.步骤5、计算新能源调峰补偿电力并进行可调电力裕度校核，若校核不通过，按新能源保障率调节步长δg增加风电保障率或光伏保障率
10.步骤6、计算新能源调峰补偿电量并进行可调电量裕度校核，若校核不通过，按新能源保障率调节步长δg增加风电保障率或光伏保障率
11.步骤7、得到风电、光伏纳入平衡出力参考值及
12.相较于现有技术，本发明具有以下有益效果：
13.本发明针对高比例新能源并网背景下电力系统电力电量平衡难题，提出了一种基于可信容量评估方法的新能源纳入平衡方法，对所计算新能源纳入平衡值进行电力平衡校核、可调电力裕度校核、可调电量裕度校核，保证所定计划满足基本平衡要求，并能应对可能由新能源不确定性造成的电力缺额或电量缺额，在提高新能源出力水平的同时保证了方案的供电可靠性。
14.进一步地，本方法依据新能源历史出力分布规律计算纳入平衡后可能造成的电力及电量缺额，能更好地适应当地的风光资源特性，参考价值高。
附图说明
15.图1为本发明新能源纳入平衡流程图。
16.图2为保障率-功率特性曲线。
17.图3为新能源调峰补偿电量近似计算示意图。
具体实施方式
18.为了使本发明的目的和技术方案更加清晰和便于理解。以下结合附图和实施例，对本发明进行进一步的详细说明，此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明，并非用于限定本发明。
19.本发明针对高比例新能源并网背景下新能源参与平衡难题，提出了一种基于可信容量评估方法的新能源纳入平衡方法，合理评估新能源对电网的支撑能力，进而确定新能源纳入月度平衡的功率参考值，提高了系统供电可靠性及新能源消纳水平。
20.参照图1，一种基于可信容量评估方法的新能源纳入平衡方法，具体实施步骤如下所述：
21.步骤1、获取目标月峰荷时段非灵活电源、灵活资源、新能源、负荷和联络线相关数据。
22.其中，非灵活电源数据包括火电及核电的月度发电计划；
23.灵活资源数据包括：1)水电、燃气等灵活电源的月度发电计划、峰荷时段可增发功率、峰荷时段可增发电量等；2)电化学储能、抽水蓄能等储能的月度发电计划、峰荷时段可增发功率、峰荷时段可增发电量等；3)需求响应数据，包括峰荷时段可下调功率及电量等。
24.新能源数据包括：1)风电及光伏历史有功功率及装机容量数据，历史数据时间分辨率不应低于15min，并至少应包括近三年的数据；2)目标月风电、光伏装机容量。
25.负荷数据包括月最大负荷预测结果及月典型负荷曲线。
26.步骤2、设置新能源保障率调节步长δg、风电保障率初值光伏保障率初值其中，调节步长δg可取典型值如5％，风电保障率初值及光伏保障率初值可参考上月计划值，以提高迭代计算效率。
27.步骤3、分别由风电、光伏历史数据计算得到同时率序列，进而根据选定保障率获取风电纳入平衡功率光伏纳入平衡功率具体计算步骤为：
28.1)基于新能源历史数据，按下式计算同时率。风电、光伏应分别计算，且数据应选取目标月份峰荷时段风电、光伏的实际功率及并网容量。
[0029][0030]
式中，ai为历史时刻i风电/光伏同时率，为时刻i风电/光伏实际功率，为时刻i风电/光伏并网容量。
[0031]
2)基于步骤1)获取的风电、光伏同时率序列，计算风电、光伏选定保障率对应的同时率。对于选定保障率，若风电/光伏同时率序列中大于等于某一值的数据所占比例等于该选定保障率，则该同时率即为选定保障率对应的同时率。风电、光伏的同时率按下式分别计算：
[0032]
p(aw≥aw)＝gw[0033]
p(as≥as)＝gs[0034]
式中，aw、as为风电、光伏同时率序列，gw、gs为风电、光伏选定保障率，aw、as为风电、光伏选定保障率对应的同时率。
[0035]
3)按下式分别计算风电、光伏保障率对应的功率，并加和得到新能源月度出力计划值。
[0036][0037][0038][0039]
式中，分别为风电出力计划值、光伏出力计划值、新能源出力计划值；值；分别为风电、光伏目标月可用容量。
[0040]
同时，统计不同保障率对应的风电/光伏出力，可用得到风电/光伏保障率-同时率特性曲线(图2)。
[0041]
步骤4、计算系统电力平衡裕度并进行电力平衡校核，若校核不通过，按所选步长δg减小风电保障率或光伏保障率并返回步骤3。
[0042]
系统电力平衡裕度为目标月峰荷时段各类型电源出力计划值之和减去月预测最大负荷、联络线外送功率及备用需求之和，即：
[0043]
δp＝p
s-p
d-p
l-pr[0044]
式中，δp为系统电力平衡裕度，ps为各类型电源月度出力计划值之和，电源类型包括风电、光伏、火电、核电、水电、抽蓄、储能、燃气等，pd为目标月预测最大负荷，p
l
为联络线计划外送功率，pr为月备用容量需求。
[0045]
电力平衡按下式校核：
[0046]
δp≥0
[0047]
步骤5、计算新能源调峰补偿电力并进行可调电力裕度校核，若校核不通过，按所选步长δg增加风电保障率或光伏保障率具体的，可调电力裕度校核步骤包括：
[0048]
1)综合考虑水电、抽蓄、储能、燃气、需求响应等灵活调节资源的月度计划、运行特性、调节性能等因素，确定系统灵活调节资源可上调功率：
[0049][0050]
式中，p
flex
为系统灵活调节资源可上调功率，分别为水电、抽蓄、新型储能、燃气可增发功率，为需求响应可下调功率。
[0051]
2)计算新能源调峰补偿电力。新能源调峰补偿电力反映按计划值纳入平衡后可能
出现的最大电力缺额，为风电、光伏调峰补偿电力之和，由100％保障率对应的新能源出力减去新能源月度出力计划值得到，即：
[0052][0053]
式中，pc为新能源调峰补偿电力，aw、as分别为100％保障率对应的风电、光伏同时率，即步骤3统计得到的同时率序列最小值。
[0054]
3)可调电力裕度按下式校核：
[0055]
p
flex
≥pc[0056]
步骤6、计算新能源调峰补偿电量并进行可调电量裕度校核，若校核不通过，按所选步长δg增加风电保障率或光伏保障率具体的，可调电力裕度校核的步骤包括：
[0057]
1)根据负荷预测结果研判顶峰次数、顶峰时长，记月度总时长为δh。
[0058]
2)综合考虑水电、抽蓄、储能、燃气、需求响应等灵活调节资源的资源分布、月度计划、运行特性、调节性能等因素，结合负荷预测结果、新能源选定保障率，确定系统灵活调节资源峰荷时段可调电量：
[0059][0060]
式中，e
flex
为系统灵活调节资源可上调电量，分别为水电、抽蓄、新型储能、燃气可增发电量，为需求响应可下调电量。
[0061]
3)计算新能源调峰补偿电量。新能源调峰补偿电量为新能源保障率-功率特性曲线(图2)上小于出力计划值(即纳入平衡功率)部分的积分与补偿时段的乘积，反映峰荷时段可能由新能源计划值小于实际值造成的电量缺额。风电、光伏的调峰补偿电量应分别计算：
[0062][0063][0064]
ec＝e
cw
+e
cs
[0065]
式中，e
cw
、e
cs
分别为风电、光伏调峰补偿电量，ec为新能源调峰补偿电量，g表示存在电力缺额的保障率。
[0066]
由于难以获取新能源保障率-功率特性曲线的准确表达式，可采用下述方法简化计算。即将0％-100％划分为n个大小相等的区间，每个区间对应的保障率。在每个保障率区间内，功率差额的积分可用区间两端保障率对应的功率的平均值与区间长度的乘积近似替代。则调峰补偿电量可以用各区间功率差额之和与单一区间对应的时段数的乘积近似替代。示意图见图3。计算公式如下：
[0067]
[0068]
式中，j为风电出力计划值对应区间左侧序号，为保障率α对应的风电出力，k为光伏出力计划值对应区间左侧序号，为保障率β对应的光伏出力，δt表示单一区间对应的月度补偿时段数，且
[0069]
4)可调电量裕度按下式校核：
[0070]eflex
≥ec[0071]
步骤7、得到风电、光伏纳入平衡出力参考值及
[0072]
下面通过实例说明该方法的有效性。选取某地区某月峰荷时段近三年风电及光伏运行数据，采用本发明所提方法可计算出风电、光伏不同保障率对应的同时率、调峰补偿电力、调峰补偿电量如表1。
[0073]
表1不同保障率对应风电/光伏出力、调峰补偿电力及调峰补偿电量
[0074][0075][0076]
传统方法采用低比例纳入平衡，如选取95％保障率对应的出力值，则风电纳入平衡功率为29.62万千瓦，光伏纳入平衡功率为0万千瓦。一方面新能源纳入平衡比例偏低，随着新能源装机比重增大将可能出现电力缺额；另一方面传统方法依赖于经验，未合理评估方案的可行性。
[0077]
采用本方法计算，若系统灵活调节资源可上调功率为160万千瓦，灵活调节资源可上调电量为800万千瓦时，则风电、光伏可按85％保障率纳入平衡，对应功率分别为80.61万千瓦、0万千瓦。相较传统方法，本方便提高了新能源纳入平衡值，并结合系统灵活调节能力校核了该方案的可行性。
[0078]
以上是本发明的较佳实施例，凡依本发明技术方案所作的改变，所产生的功能作用未超出本发明技术方案的范围时，均属于本发明的保护范围。

技术特征：

1.一种基于可信容量评估方法的新能源纳入平衡方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1、获取目标月峰荷时段非灵活电源、灵活资源、新能源、负荷和联络线相关数据；步骤2、设置新能源保障率调节步长δg、风电保障率初值光伏保障率初值步骤3、根据选定保障率计算风电纳入平衡功率光伏纳入平衡功率步骤4、进行电力平衡校核，若校核不通过，按新能源保障率调节步长δg减小风电保障率或光伏保障率并返回步骤3；步骤5、计算新能源调峰补偿电力并进行可调电力裕度校核，若校核不通过，按新能源保障率调节步长δg增加风电保障率或光伏保障率步骤6、计算新能源调峰补偿电量并进行可调电量裕度校核，若校核不通过，按新能源保障率调节步长δg增加风电保障率或光伏保障率步骤7、得到风电、光伏纳入平衡出力参考值及2.根据权利要求1所述的一种基于可信容量评估方法的新能源纳入平衡方法，其特征在于，步骤1中，非灵活电源数据包括火电及核电的月度发电计划；灵活资源数据包括：1)包括水电、燃气的灵活电源的月度发电计划、峰荷时段可增发功率、峰荷时段可增发电量；2)包括电化学储能、抽水蓄能的储能的月度发电计划、峰荷时段可增发功率、峰荷时段可增发电量；3)需求响应数据，包括峰荷时段可下调功率及电量；新能源数据包括：1)风电及光伏历史有功功率及装机容量数据，历史数据时间分辨率不应低于15min，并至少应包括近三年的数据；2)目标月风电、光伏装机容量；负荷数据包括月最大负荷预测结果及月典型负荷曲线。3.根据权利要求1所述的一种基于可信容量评估方法的新能源纳入平衡方法，其特征在于，步骤3具体实现过程如下：1)基于新能源历史数据，按下式计算同时率；风电、光伏应分别计算，且数据应选取目标月份峰荷时段风电、光伏的实际功率及并网容量；式中，a
i
为历史时刻i风电/光伏同时率，为时刻i风电/光伏实际功率，为时刻i风电/光伏并网容量；2)基于步骤1)获取的风电、光伏同时率序列，计算风电、光伏选定保障率对应的同时率；对于选定保障率，若风电/光伏同时率序列中大于等于某一值的数据所占比例等于该选定保障率，则该同时率即为选定保障率对应的同时率；风电、光伏的同时率按下式分别计算：p(a
w
≥a
w
)＝g
w
p(a
s
≥a
s
)＝g
s
式中，a
w
、a
s
为风电、光伏同时率序列，g
w
、g
s
为风电、光伏选定保障率，a
w
、a
s
为风电、光伏选定保障率对应的同时率；3)按下式分别计算风电、光伏保障率对应的功率，并加和得到新能源月度出力计划值；
式中，分别为风电出力计划值、光伏出力计划值、新能源出力计划值；分别为风电出力计划值、光伏出力计划值、新能源出力计划值；分别为风电、光伏目标月可用容量；同时，统计不同保障率对应的风电/光伏出力，得到风电/光伏保障率-同时率特性曲线。4.根据权利要求1所述的一种基于可信容量评估方法的新能源纳入平衡方法，其特征在于，步骤4中，系统电力平衡裕度为目标月峰荷时段各类型电源出力计划值之和减去月预测最大负荷、联络线外送功率及备用需求之和，即：δp＝p
s-p
d-p
l-p
r
式中，δp为系统电力平衡裕度，p
s
为各类型电源月度出力计划值之和，电源类型包括风电、光伏、火电、核电、水电、抽蓄、储能、燃气，p
d
为目标月预测最大负荷，p
l
为联络线计划外送功率，p
r
为月备用容量需求；电力平衡按下式校核：δp≥0。5.根据权利要求1所述的一种基于可信容量评估方法的新能源纳入平衡方法，其特征在于，步骤5中，可调电力裕度校核步骤包括：1)综合考虑水电、抽蓄、储能、燃气、需求响应的灵活资源的月度计划、运行特性、调节性能的因素，确定系统灵活调节资源可上调功率：式中，p
flex
为系统灵活调节资源可上调功率，分别为水电、抽蓄、新型储能、燃气可增发功率，为需求响应可下调功率；2)计算新能源调峰补偿电力；新能源调峰补偿电力反映按计划值纳入平衡后可能出现的最大电力缺额，为风电、光伏调峰补偿电力之和，由100％保障率对应的新能源出力减去新能源月度出力计划值得到，即：式中，p
c
为新能源调峰补偿电力，a
w
、a
s
分别为100％保障率对应的风电、光伏同时率；3)可调电力裕度按下式校核：p
flex
≥p
c
。6.根据权利要求1所述的一种基于可信容量评估方法的新能源纳入平衡方法，其特征在于，步骤6中，可调电力裕度校核的步骤包括：1)根据负荷预测结果研判顶峰次数、顶峰时长，记月度总时长为δh；2)综合考虑水电、抽蓄、储能、燃气、需求响应的灵活资源的资源分布、月度计划、运行特性、调节性能的因素，结合负荷预测结果、新能源选定保障率，确定系统灵活调节资源峰荷时段可调电量：
式中，e
flex
为系统灵活调节资源可上调电量，分别为水电、抽蓄、新型储能、燃气可增发电量，为需求响应可下调电量；3)计算新能源调峰补偿电量；新能源调峰补偿电量为新能源保障率-功率特性曲线上小于出力计划值即纳入平衡功率部分的积分与补偿时段的乘积，反映峰荷时段可能由新能源计划值小于实际值造成的电量缺额；风电、光伏的调峰补偿电量应分别计算：新能源计划值小于实际值造成的电量缺额；风电、光伏的调峰补偿电量应分别计算：e
c
＝e
cw
+e
cs
式中，e
cw
、e
cs
分别为风电、光伏调峰补偿电量，e
c
为新能源调峰补偿电量，g表示存在电力缺额的保障率；由于难以获取新能源保障率-功率特性曲线的准确表达式，可采用下述方法简化计算；即将0％-100％划分为n个大小相等的区间，每个区间对应的保障率；在每个保障率区间内，功率差额的积分可用区间两端保障率对应的功率的平均值与区间长度的乘积近似替代；则调峰补偿电量可以用各区间功率差额之和与单一区间对应的时段数的乘积近似替代；计算公式如下：式中，j为风电出力计划值对应区间左侧序号，为保障率α对应的风电出力，k为光伏出力计划值对应区间左侧序号，为保障率β对应的光伏出力，δt表示单一区间对应的月度补偿时段数，且4)可调电量裕度按下式校核：e
flex
≥e
c
。

技术总结

本发明涉及一种基于可信容量评估方法的新能源纳入平衡方法。该方法针对新能源占比提高造成的电力电量平衡难题，基于历史运行数据分析新能源不同出力水平对应的灵活资源需求，并通过电力平衡校核、可调电力裕度校核、可调电量裕度校核确定最终纳入平衡功率值。该方法克服了传统方法低估新能源支撑能力的问题，在保障供电可靠性的同时提高了新能源消纳率及发电计划经济性。发电计划经济性。发电计划经济性。