本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)新能源發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種區(qū)域電網(wǎng)新能源電站容量配置方法。
背景技術(shù)：
在我國大力發(fā)展新能源發(fā)電的重要地區(qū)，風(fēng)力發(fā)電已經(jīng)占有相當(dāng)大的比重，同時(shí)，太陽能光伏發(fā)電也正迎來爆發(fā)式增長階段，尤其一些重點(diǎn)地區(qū)，大批的光伏電站正在建設(shè)當(dāng)中。然而，日益嚴(yán)重的棄風(fēng)情況在提醒我們，大規(guī)模新能源發(fā)電的消納問題已經(jīng)成為影響和制約新能源發(fā)電進(jìn)一步發(fā)展的重要瓶頸。隨著新能源發(fā)電裝機(jī)容量的快速增加，其對(duì)電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的影響日益顯著。電網(wǎng)調(diào)峰能力與新能源發(fā)電消納之間的矛盾日益突出，新能源發(fā)電的發(fā)展與系統(tǒng)安全運(yùn)行的矛盾逐步顯現(xiàn)，消納問題已經(jīng)成為制約新能源發(fā)電健康發(fā)展的關(guān)鍵問題。
針對(duì)一些地區(qū)電網(wǎng)中風(fēng)電場(chǎng)和光伏電站接入較為集中的情況，綜合考慮并合理利用風(fēng)能、太陽能資源的互補(bǔ)性來降低新能源發(fā)電出力的波動(dòng)性，在新能源發(fā)電發(fā)展的重點(diǎn)區(qū)域，合理分配新能源電站的建設(shè)時(shí)序和規(guī)模，對(duì)于降低電網(wǎng)備用機(jī)組的容量、降低調(diào)峰成本、進(jìn)一步挖掘電網(wǎng)消納新能源發(fā)電的潛力以及促進(jìn)區(qū)域電網(wǎng)對(duì)于新能源的有效利用有著重要的意義。
目前，對(duì)于利用不同種類的新能源發(fā)電出力的互補(bǔ)性來降低其出力波動(dòng)性的研究主要集中在單個(gè)的電站層面，例如，風(fēng)光互補(bǔ)型電站以及風(fēng)光儲(chǔ)發(fā)電系統(tǒng)等，而對(duì)于一個(gè)包含多座風(fēng)電場(chǎng)和光伏電站的區(qū)域電網(wǎng)，如何利用風(fēng)電場(chǎng)和光伏電站在時(shí)間和空間上存在互補(bǔ)性的特點(diǎn)，來優(yōu)化電網(wǎng)中不同種類新能源的容量配置，合理安排新能源電站的建設(shè)時(shí)序和規(guī)模等方面，尚缺少相關(guān)的研究。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明是為了解決現(xiàn)有技術(shù)中缺少對(duì)優(yōu)化電網(wǎng)中不同種類新能源的容量配置的問題，現(xiàn)提供一種區(qū)域電網(wǎng)新能源電站容量配置方法。
一種區(qū)域電網(wǎng)新能源電站容量配置方法，該方法包括以下步驟：
步驟一、選取時(shí)間尺度：
利用相關(guān)系數(shù)rxy來分析區(qū)域電網(wǎng)中風(fēng)力發(fā)電的發(fā)電量序列和光伏發(fā)電的發(fā)電量序列分別在小時(shí)、日及月時(shí)間尺度下的互補(bǔ)情況，并選取出互補(bǔ)情況最好的日時(shí)間尺度作為最優(yōu)時(shí)間尺度；
步驟二、數(shù)據(jù)處理：
對(duì)日時(shí)間尺度下區(qū)域電網(wǎng)中所有已投運(yùn)的風(fēng)電場(chǎng)和光伏電站實(shí)際運(yùn)行時(shí)的日發(fā)電量序列w日1,w日2,...,w日k分別進(jìn)行折算，獲得折算后的日發(fā)電量序列w日，k表示電站的個(gè)數(shù)；
步驟三、獲得最佳新能源電站容量配置方案：
改變區(qū)域電網(wǎng)中風(fēng)力發(fā)電和光伏發(fā)電的容量配置，根據(jù)序列標(biāo)準(zhǔn)差的計(jì)算公式，分別計(jì)算出區(qū)域電網(wǎng)中風(fēng)力發(fā)電和光伏發(fā)電在不同容量配置的情況下的標(biāo)準(zhǔn)差σ，并選取出標(biāo)準(zhǔn)差σ的最小值，將該最小值所對(duì)應(yīng)的風(fēng)力發(fā)電和光伏發(fā)電的容量配置作為區(qū)域電網(wǎng)中的最佳新能源電站容量配置方案。
對(duì)于同時(shí)存在風(fēng)力發(fā)電和光伏發(fā)電的一定范圍的區(qū)域電網(wǎng)，如果能夠充分利用新能源發(fā)電出力互補(bǔ)的特性，則可以有效的緩解單一新能源發(fā)電出力隨機(jī)性、波動(dòng)性給電網(wǎng)帶來的不利影響。因此，本發(fā)明所述的一種區(qū)域電網(wǎng)新能源電站容量配置方法，利用不同種類新能源的容量的互補(bǔ)性，充分考慮區(qū)域電網(wǎng)中風(fēng)電場(chǎng)和光伏電站的出力特征，尋找兩種新能源電站的最佳容量配比，來改善單一新能源發(fā)電出力波動(dòng)性大、隨即性強(qiáng)的缺點(diǎn)。同時(shí)，獲得不同的新能源電站之間存在最合理的容量配置，使得該區(qū)域中新能源電站的總體出力的波動(dòng)最小。本發(fā)明適用于優(yōu)化電網(wǎng)中不同種類新能源的容量配置。
具體實(shí)施方式
具體實(shí)施方式一：本實(shí)施方式所述的一種區(qū)域電網(wǎng)新能源電站容量配置方法，該方法包括以下步驟：
步驟一、選取時(shí)間尺度：
利用相關(guān)系數(shù)rxy來分析區(qū)域電網(wǎng)中風(fēng)力發(fā)電的發(fā)電量序列和光伏發(fā)電的發(fā)電量序列分別在小時(shí)、日及月時(shí)間尺度下的互補(bǔ)情況，并選取出互補(bǔ)情況最好的日時(shí)間尺度作為最優(yōu)時(shí)間尺度；
步驟二、數(shù)據(jù)處理：
對(duì)日時(shí)間尺度下區(qū)域電網(wǎng)中所有已投運(yùn)的風(fēng)電場(chǎng)和光伏電站實(shí)際運(yùn)行時(shí)的日發(fā)電量序列w日1,w日2,...,w日k分別進(jìn)行折算，獲得折算后每百兆瓦裝機(jī)情況下，風(fēng)電場(chǎng)及光伏電站各自的日發(fā)電量序列w日，k表示電站的個(gè)數(shù)；
步驟三、獲得最佳新能源電站容量配置方案：
改變區(qū)域電網(wǎng)中風(fēng)力發(fā)電和光伏發(fā)電的容量配置，根據(jù)序列標(biāo)準(zhǔn)差的計(jì)算公式，分別計(jì)算出區(qū)域電網(wǎng)中風(fēng)力發(fā)電和光伏發(fā)電在不同容量配置的情況下風(fēng)、光聯(lián)合出力日發(fā)電量序列的標(biāo)準(zhǔn)差σ，并選取出標(biāo)準(zhǔn)差σ的最小值，將該最小值所對(duì)應(yīng)的風(fēng)力發(fā)電和光伏發(fā)電的容量配置作為區(qū)域電網(wǎng)中的最佳新能源電站容量配置方案。
本實(shí)施方式的步驟一中，對(duì)于某一區(qū)域電網(wǎng)中的風(fēng)力發(fā)電和光伏發(fā)電，其出力的互補(bǔ)情況與所選取的時(shí)間尺度相關(guān)，本實(shí)施方式利用相關(guān)系數(shù)來分析風(fēng)力發(fā)電的發(fā)電量序列和光伏發(fā)電的發(fā)電量序列分別在小時(shí)、日及月時(shí)間尺度下的互補(bǔ)情況，選取出互補(bǔ)情況最好的一種時(shí)間尺度作為本實(shí)施方式中所需要采用的時(shí)間尺度。
相關(guān)系數(shù)描述了兩個(gè)序列間的關(guān)聯(lián)情況，其值越小表明兩序列間的關(guān)聯(lián)程度越弱，同時(shí)，互補(bǔ)性則越強(qiáng)。本實(shí)施方式正是利用這一互補(bǔ)性，充分考慮區(qū)域電網(wǎng)中風(fēng)電場(chǎng)和光伏電站的出力特征，尋找兩種新能源電站的最佳容量配比，來改善單一新能源發(fā)電出力波動(dòng)性大、隨即性強(qiáng)的缺點(diǎn)。
本實(shí)施方式的步驟一中分析討論了各時(shí)間尺度下，光伏發(fā)電出力和風(fēng)電出力的互補(bǔ)性，通過比較不同時(shí)間尺度下相關(guān)系數(shù)的大小，可以得出，日時(shí)間尺度下兩種新能源發(fā)電出力的互補(bǔ)性最好，所以，本實(shí)施方式采取日時(shí)間尺度作為后續(xù)計(jì)算的基礎(chǔ)。
為反映區(qū)域電網(wǎng)中風(fēng)力資源和光伏資源的真實(shí)情況，同時(shí)，為方便討論兩種發(fā)電形式的互補(bǔ)性，本實(shí)施方式步驟二對(duì)數(shù)據(jù)作如下處理：利用區(qū)域當(dāng)中所有已投運(yùn)風(fēng)電場(chǎng)和光伏電站的實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù)(即：日發(fā)電量序列w日1,w日2,...,w日k)分別進(jìn)行折算，采用折算后的日發(fā)電量序列作為分析研究互補(bǔ)性以及容量配比的基礎(chǔ)。
步驟三中，標(biāo)準(zhǔn)差σ的值代表了區(qū)域電網(wǎng)中新能源發(fā)電聯(lián)合出力的日發(fā)電量的波動(dòng)情況，其值越小則序列的波動(dòng)越小，即：新能源發(fā)電的聯(lián)合出力越平穩(wěn)；分別計(jì)算出區(qū)域電網(wǎng)中風(fēng)力發(fā)電與光伏發(fā)電在不同容量配比的情況下，新能源聯(lián)合日發(fā)電量序列的標(biāo)準(zhǔn)差σ，以新能源聯(lián)合日發(fā)電量序列的標(biāo)準(zhǔn)差σ最小為目標(biāo)，得到該區(qū)域中最佳的系能源電站容量配置方案。
具體實(shí)施方式二：本實(shí)施方式是對(duì)具體實(shí)施方式一所述的一種區(qū)域電網(wǎng)新能源電站容量配置方法作進(jìn)一步說明，本實(shí)施方式步驟一中，所述相關(guān)系數(shù)rxy的公式如下：
其中，xt、yt分別為兩個(gè)在時(shí)間間隔i下的時(shí)間序列；x0、y0為別為時(shí)間序列xt、yt的平均值，n表示時(shí)間序列的長度，t＝1，2，...，n。
具體實(shí)施方式三：本實(shí)施方式是對(duì)具體實(shí)施方式一所述的一種區(qū)域電網(wǎng)新能源電站容量配置方法作進(jìn)一步說明，本實(shí)施方式步驟一中，所述相關(guān)系數(shù)rxy取值為-1至+1。
具體實(shí)施方式四：本實(shí)施方式是對(duì)具體實(shí)施方式一所述的一種區(qū)域電網(wǎng)新能源電站容量配置方法作進(jìn)一步說明，本實(shí)施方式步驟二中，對(duì)日時(shí)間尺度下區(qū)域電網(wǎng)中所有已投運(yùn)的風(fēng)電場(chǎng)和光伏電站實(shí)際運(yùn)行時(shí)的日發(fā)電量序列w日1,w日2,...,w日k分別進(jìn)行折算的具體方法為：
其中，p總表示區(qū)域電網(wǎng)中某一類型電源的總裝機(jī)容量，k表示電站的個(gè)數(shù)。
具體實(shí)施方式五：本實(shí)施方式是對(duì)具體實(shí)施方式一所述的一種區(qū)域電網(wǎng)新能源電站容量配置方法作進(jìn)一步說明，本實(shí)施方式步驟二中，折算后的日發(fā)電量序列w日為折算成百兆瓦電源裝機(jī)的日發(fā)電量序列，單位為mwh。
具體實(shí)施方式六：本實(shí)施方式是對(duì)具體實(shí)施方式一所述的一種區(qū)域電網(wǎng)新能源電站容量配置方法作進(jìn)一步說明，本實(shí)施方式步驟三中，序列標(biāo)準(zhǔn)差的計(jì)算公式如下：
其中，w日0表示折算后的日發(fā)電量序列w日的平均值。