一種用于評(píng)估光伏接納能力的方法及系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本公開(kāi)屬于新能源接納能力評(píng)估領(lǐng)域，尤其是一種用于評(píng)估光伏接納能力的方法 及系統(tǒng)，從規(guī)劃角度評(píng)估電網(wǎng)對(duì)大規(guī)模光伏電源的接納能力。
【背景技術(shù)】
[0002] 發(fā)展清潔的可再生新源是解決環(huán)境問(wèn)題和能源制約問(wèn)題的有效解決方法之一，也 是人類(lèi)社會(huì)實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的必經(jīng)之路。近幾年，光伏發(fā)電發(fā)展迅速，裝機(jī)容量快速上升。 因光伏發(fā)電運(yùn)行成本低，對(duì)環(huán)境污染小，得到了迅速的發(fā)展。
[0003] 然而光伏出力具有很強(qiáng)的波動(dòng)性，間歇性和隨機(jī)性等特點(diǎn)，尤其是光伏機(jī)組在白 晝和夜間的發(fā)電能力差別很大，大規(guī)模光伏機(jī)組接入電力系統(tǒng)之后，會(huì)對(duì)電網(wǎng)的規(guī)劃與運(yùn) 行帶來(lái)巨大的挑戰(zhàn)，對(duì)于電網(wǎng)來(lái)說(shuō)，會(huì)造成違反節(jié)點(diǎn)功率平衡約束問(wèn)題，違反線路潮流約束 問(wèn)題，違反火電機(jī)組供熱出力要求問(wèn)題等多種問(wèn)題。因此有必要研究電網(wǎng)對(duì)光伏機(jī)組出力 的接納能力的問(wèn)題。
[0004] 目前，對(duì)光伏接納能力的評(píng)估方法中，基于電力系統(tǒng)調(diào)峰能力的接納能力評(píng)估主 要考慮電力系統(tǒng)的調(diào)峰能力，基于經(jīng)濟(jì)調(diào)度的接納評(píng)估主要考慮電力系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性， 而基于穩(wěn)定的系統(tǒng)接納能力評(píng)估主要考慮電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性，運(yùn)些方法考慮的因素均不設(shè) 及對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行方式時(shí)序變化，因而難W精確評(píng)估電力系統(tǒng)在每個(gè)具體時(shí)段對(duì)光伏機(jī)組的接 納能力;并且，運(yùn)些方法往往只考慮火電機(jī)組的成本費(fèi)用，沒(méi)有充分考慮到光伏機(jī)組的購(gòu)置 和運(yùn)行維護(hù)成本，W及電力系統(tǒng)為了配合光伏機(jī)組出力所增加的無(wú)功補(bǔ)償裝置的成本，因 此有必要進(jìn)一步改善。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 針對(duì)上述不足，本公開(kāi)提出了一種用于評(píng)估光伏接納能力的方法及系統(tǒng)。所述方 法及系統(tǒng)在考慮節(jié)點(diǎn)時(shí)序負(fù)荷的情況下，建立電力系統(tǒng)總運(yùn)行成本的評(píng)估模型，W便在每 個(gè)具體時(shí)段對(duì)光伏機(jī)組的接納能力進(jìn)行較為精確的評(píng)估，為光伏能源結(jié)合原電力系統(tǒng)的規(guī) 劃管理提供決策依據(jù)。
[0006] -種用于評(píng)估光伏接納能力的方法，所述方法包括W下步驟：
[0007] S100、建立評(píng)估模型:基于節(jié)點(diǎn)時(shí)序負(fù)荷的電力系統(tǒng)總運(yùn)行成本的評(píng)估模型；
[000引S200、尋找模型的解:確定所述模型中參數(shù)的取值范圍，將參數(shù)的取值范圍作約束 條件對(duì)所述模型進(jìn)行求解，使電力系統(tǒng)總運(yùn)行成本取得最小值；
[0009] S300、結(jié)果統(tǒng)計(jì)與分析:進(jìn)行電力系統(tǒng)對(duì)光伏機(jī)組的接納能力評(píng)估:若存在使電力 系統(tǒng)總運(yùn)行成本最小的解，則計(jì)算光伏機(jī)組出力和電力系統(tǒng)總運(yùn)行成本;否則，分析限制接 納的光伏接入量及其限制因素。
[0010] 基于所述方法，實(shí)現(xiàn)了一種用于評(píng)估光伏接納能力的系統(tǒng)，所述用于評(píng)估光伏接 納能力的系統(tǒng)包括W下模塊：
[0011] M100、評(píng)估模型建立模塊：用于建立基于節(jié)點(diǎn)時(shí)序負(fù)荷的電力系統(tǒng)總運(yùn)行成本的 評(píng)估模型；
[0012] M200、模型求解模塊:根據(jù)所述模型中參數(shù)的取值范圍，對(duì)所述模型進(jìn)行求解，使 電力系統(tǒng)總運(yùn)行成本取得最小值；
[0013] M300、結(jié)果統(tǒng)計(jì)與分析模塊:進(jìn)行電力系統(tǒng)對(duì)光伏機(jī)組的接納能力評(píng)估:若模塊 M200尋找到解，則計(jì)算光伏機(jī)組出力和電力系統(tǒng)總運(yùn)行成本;否則，分析限制接納的光伏接 入量及其限制因素。
【附圖說(shuō)明】
[0014] 圖1本公開(kāi)一個(gè)實(shí)施例中一種用于評(píng)估光伏接納能力的方法程序設(shè)計(jì)示意圖；
[0015] 圖2本公開(kāi)一個(gè)實(shí)施例中一種用于評(píng)估光伏接納能力的系統(tǒng)模塊結(jié)構(gòu)圖。
【具體實(shí)施方式】
[0016] 在一個(gè)基礎(chǔ)的實(shí)施例中，提供了一種用于評(píng)估光伏接納能力的方法，所述方法包 括W下步驟：
[0017] S100、建立評(píng)估模型:基于節(jié)點(diǎn)時(shí)序負(fù)荷的電力系統(tǒng)總運(yùn)行成本的評(píng)估模型；
[0018] S200、尋找模型的解:根據(jù)所述模型中參數(shù)的取值范圍，對(duì)所述模型進(jìn)行求解，使 電力系統(tǒng)總運(yùn)行成本取得最小值；
[0019] S300、結(jié)果統(tǒng)計(jì)與分析:進(jìn)行電力系統(tǒng)對(duì)光伏機(jī)組的接納能力評(píng)估:若存在使電力 系統(tǒng)總運(yùn)行成本最小的解，則計(jì)算光伏機(jī)組出力和電力系統(tǒng)總運(yùn)行成本;否則，分析限制接 納的光伏接入量及其限制因素，為光伏能源結(jié)合原電力系統(tǒng)的規(guī)劃管理提供決策依據(jù)。
[0020] 在運(yùn)個(gè)實(shí)施例中，步驟Sioo根據(jù)電力系統(tǒng)的信息構(gòu)建了評(píng)估電力系統(tǒng)對(duì)光伏發(fā)電 機(jī)組接納能力的模型。所述評(píng)估模型包括將電力系統(tǒng)總運(yùn)行成本作為目標(biāo)函數(shù)及模型中參 數(shù)的取值范圍的約束條件。所述電力系統(tǒng)總運(yùn)行成本構(gòu)成包括光伏機(jī)組投運(yùn)成本、火電機(jī) 組運(yùn)行成本、燃?xì)鈾C(jī)組運(yùn)行成本等。將火電機(jī)組、燃?xì)鈾C(jī)組統(tǒng)稱為非光伏機(jī)組。在建模時(shí)，所 述電力系統(tǒng)總運(yùn)行成本構(gòu)成根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行選擇。
[0021] -般火電機(jī)組、燃?xì)鈾C(jī)組的運(yùn)行費(fèi)用是功率的二次函數(shù)形式，用Cp,i(Pi,t)表示第i 組火電機(jī)組或燃?xì)鈾C(jī)組在t時(shí)段的運(yùn)行費(fèi)用，則Cp,i(Pi,t)可W用下式計(jì)算：
[0022] 巧 MC.,, +C,'
[0023] 式中：ai，bi，Ci為機(jī)組的運(yùn)行費(fèi)用參數(shù);Pi,t為第i組火電機(jī)組或燃?xì)鈾C(jī)組在t時(shí)段 的出力。運(yùn)里Pi, t需要滿足W下的約束條件。
[0024] (1)節(jié)點(diǎn)功率約束：
[0026] 式中；
[0027] PL,t為系統(tǒng)負(fù)荷在t時(shí)段的容量;Ps, t為光伏機(jī)組在t時(shí)段的出力;Pr, t為t時(shí)段允許 的光伏機(jī)組功率切除量;B為系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣的虛部;0為系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)電壓相角向量。
[00%] (2)線路潮流約束：
[0029] 〇<Pij,t<Pij max
[0030] 式中；
[0031] Pu,t表示t時(shí)段系統(tǒng)線路從第i節(jié)點(diǎn)流向第j節(jié)點(diǎn)的功率；
[0032] Pu max表示從第巧點(diǎn)到第j節(jié)點(diǎn)之間的系統(tǒng)線路所能允許通過(guò)的最大功率。
[0033] (3)火電機(jī)組和/或燃?xì)鈾C(jī)組供熱約束：
[0035] 式中；
[0036] /?./表示第i臺(tái)火電機(jī)組或燃?xì)鈾C(jī)組t時(shí)段為保證當(dāng)?shù)毓岬淖钚“l(fā)電量;Pi,康 示第i臺(tái)火電機(jī)組t時(shí)段的實(shí)際發(fā)電量;Pi max表示第i臺(tái)火電機(jī)組的最大發(fā)電量。
[0037] 運(yùn)里火電機(jī)組供熱約束的考慮是考慮到冬季火電機(jī)組的供暖要求。
[0038] (4)無(wú)功補(bǔ)償約束
[0039] 因光伏機(jī)組接入系統(tǒng)，會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)的功率因數(shù)發(fā)生變化，根據(jù)光伏機(jī)組的出力特 性，光伏機(jī)組出力主要為有功功率，功率因數(shù)接近為1，光伏機(jī)組的大量并網(wǎng)會(huì)使得系統(tǒng)的 無(wú)功備用減少，因此在一些節(jié)點(diǎn)需要考慮增設(shè)無(wú)功補(bǔ)償裝置，增設(shè)的無(wú)功補(bǔ)償容量應(yīng)該在 滿足系統(tǒng)電壓穩(wěn)定和負(fù)荷無(wú)功需求的一定范圍內(nèi)，即增加的無(wú)功補(bǔ)償容量需要滿足無(wú)功補(bǔ) 償約束，即：
[0040] 〇<Qj<Qj max [0041 ]式中：
[0042] Qj表示在光伏機(jī)組接入后，根據(jù)潮流計(jì)算系統(tǒng)第j節(jié)點(diǎn)需要的無(wú)功補(bǔ)償功率；
[0043] Qj max表示系統(tǒng)第j節(jié)點(diǎn)所能提供的最大無(wú)功補(bǔ)償率。
[0044] 在本公開(kāi)中，所述光伏機(jī)組投運(yùn)成本包括光伏機(jī)組本身的購(gòu)置成本及運(yùn)行維護(hù)成 本。若用Ei(SVi)表示第i組光伏機(jī)組的投運(yùn)費(fèi)，評(píng)估電力系統(tǒng)每個(gè)小時(shí)對(duì)光伏電能具體的接 納能力，那么其可W用下式來(lái)進(jìn)行計(jì)算：
[0045] Ei(SVi)=化1+K2) X SViANi X 8760)+K3 X SVi/8760
[0046] 式中；
[0047] Ki為單位容量光伏機(jī)組對(duì)應(yīng)的購(gòu)置成本系數(shù);K2為單位容量光伏機(jī)組對(duì)應(yīng)的無(wú)功 補(bǔ)償裝置的新增成本;SVi為第i組光伏機(jī)組的額定容量;Ni為第i組光伏機(jī)組的額定使用壽 命;K3為單位容量光伏機(jī)組每年對(duì)應(yīng)的維護(hù)成本系數(shù)。
[004引運(yùn)里在充分考慮到光伏機(jī)組的出力特性和控制特性，光伏機(jī)組應(yīng)該盡可能地發(fā)出 有功功率，而盡量少發(fā)或不發(fā)無(wú)功功率，因此光伏機(jī)組接入系統(tǒng)之后，需要考慮系統(tǒng)的無(wú)功 平衡的問(wèn)題，系統(tǒng)需要增加相應(yīng)的無(wú)功備用，運(yùn)些無(wú)功設(shè)備的成本會(huì)增加系統(tǒng)的總費(fèi)用，運(yùn) 部分成本W(wǎng)光伏機(jī)組對(duì)應(yīng)的成本系數(shù)K2的形式計(jì)入系統(tǒng)的總費(fèi)用之中。
[0049]因此，步驟S200在充分考慮了節(jié)點(diǎn)功率約束，線路潮流約束，火電機(jī)組和/或燃?xì)?機(jī)組供熱約束、無(wú)功補(bǔ)償約束等限制因素基礎(chǔ)上，對(duì)構(gòu)建的模型進(jìn)行求解，得到電力系統(tǒng)對(duì) 光伏機(jī)組的接納結(jié)果;步驟S300對(duì)光伏機(jī)組的接納結(jié)果進(jìn)行分析，確定電力系統(tǒng)對(duì)光伏機(jī)