一種用于評估光伏接納能力的方法及系統技術方案

本公開涉及一種用于評估光伏接納能力的方法及系統。本公開充分考慮了光伏機組接入電力系統后對系統規劃運行的影響，運用時序蒙特卡羅模擬的方法評估電力系統每個小時對光伏電能具體的接納能力。本公開基于時序負荷建模，在考慮電力系統對光伏能源接入的限制因素的基礎上，尋找使電力系統總運行成本最低時的電力系統最優的光伏接入量。本公開的方法及系統所依賴的模型符合電力系統實際運行的情況，可以準確評估電力系統對光伏機組的接納能力，對于電力系統的規劃與運行具有重要的指導作用，有助于推動光伏電源的大規模應用，從而促進節能減排。

【技術實現步驟摘要】

本公開屬于新能源接納能力評估領域，尤其是一種用于評估光伏接納能力的方法及系統，從規劃角度評估電網對大規模光伏電源的接納能力。
技術介紹
發展清潔的可再生新源是解決環境問題和能源制約問題的有效解決方法之一，也是人類社會實現可持續發展的必經之路。近幾年，光伏發電發展迅速，裝機容量快速上升。因光伏發電運行成本低，對環境污染小，得到了迅速的發展。然而光伏出力具有很強的波動性，間歇性和隨機性等特點，尤其是光伏機組在白晝和夜間的發電能力差別很大，大規模光伏機組接入電力系統之后，會對電網的規劃與運行帶來巨大的挑戰，對于電網來說，會造成違反節點功率平衡約束問題，違反線路潮流約束問題，違反火電機組供熱出力要求問題等多種問題。因此有必要研究電網對光伏機組出力的接納能力的問題。目前，對光伏接納能力的評估方法中，基于電力系統調峰能力的接納能力評估主要考慮電力系統的調峰能力，基于經濟調度的接納評估主要考慮電力系統運行的經濟性，而基于穩定的系統接納能力評估主要考慮電力系統的穩定性，這些方法考慮的因素均不涉及對系統運行方式時序變化，因而難以精確評估電力系統在每個具體時段對光伏機組的接納能力；并且，這些方法往往只考慮火電機組的成本費用，沒有充分考慮到光伏機組的購置和運行維護成本，以及電力系統為了配合光伏機組出力所增加的無功補償裝置的成本，因此有必要進一步改善。
技術實現思路
針對上述不足，本公開提出了一種用于評估光伏接納能力的方法及系統。所述方法及系統在考慮節點時序負荷的情況下，建立電力系統總運行成本的評估模型，以便在每個具體時段對光伏機組的接納能力進行較為精確的評估，為光伏能源結合原電力系統的規劃管理提供決策依據。一種用于評估光伏接納能力的方法，所述方法包括以下步驟：S100、建立評估模型：基于節點時序負荷的電力系統總運行成本的評估模型；S200、尋找模型的解：確定所述模型中參數的取值范圍，將參數的取值范圍作約束條件對所述模型進行求解，使電力系統總運行成本取得最小值；S300、結果統計與分析：進行電力系統對光伏機組的接納能力評估：若存在使電力系統總運行成本最小的解，則計算光伏機組出力和電力系統總運行成本；否則，分析限制接納的光伏接入量及其限制因素。基于所述方法，實現了一種用于評估光伏接納能力的系統，所述用于評估光伏接納能力的系統包括以下模塊：M100、評估模型建立模塊：用于建立基于節點時序負荷的電力系統總運行成本的評估模型；M200、模型求解模塊：根據所述模型中參數的取值范圍，對所述模型進行求解，使電力系統總運行成本取得最小值；M300、結果統計與分析模塊：進行電力系統對光伏機組的接納能力評估：若模塊M200尋找到解，則計算光伏機組出力和電力系統總運行成本；否則，分析限制接納的光伏接入量及其限制因素。附圖說明圖1本公開一個實施例中一種用于評估光伏接納能力的方法程序設計示意圖；圖2本公開一個實施例中一種用于評估光伏接納能力的系統模塊結構圖。具體實施方式在一個基礎的實施例中，提供了一種用于評估光伏接納能力的方法，所述方法包括以下步驟：S100、建立評估模型：基于節點時序負荷的電力系統總運行成本的評估模型；S200、尋找模型的解：根據所述模型中參數的取值范圍，對所述模型進行求解，使電力系統總運行成本取得最小值；S300、結果統計與分析：進行電力系統對光伏機組的接納能力評估：若存在使電力系統總運行成本最小的解，則計算光伏機組出力和電力系統總運行成本；否則，分析限制接納的光伏接入量及其限制因素，為光伏能源結合原電力系統的規劃管理提供決策依據。在這個實施例中，步驟S100根據電力系統的信息構建了評估電力系統對光伏發電機組接納能力的模型。所述評估模型包括將電力系統總運行成本作為目標函數及模型中參數的取值范圍的約束條件。所述電力系統總運行成本構成包括光伏機組投運成本、火電機組運行成本、燃氣機組運行成本等。將火電機組、燃氣機組統稱為非光伏機組。在建模時，所述電力系統總運行成本構成根據實際情況進行選擇。一般火電機組、燃氣機組的運行費用是功率的二次函數形式，用Cp,i(Pi,t)表示第i組火電機組或燃氣機組在t時段的運行費用，則Cp,i(Pi,t)可以用下式計算：Cp,i(Pi,t)=aiPi,t2+biPi,t+ci]]>式中：ai，bi，ci為機組的運行費用參數；Pi,t為第i組火電機組或燃氣機組在t時段的出力。這里Pi,t需要滿足以下的約束條件。(1)節點功率約束：Σi=1nPi,t=PL,t-PS,t+Pr,t+Bθ]]>式中：PL,t為系統負荷在t時段的容量；PS,t為光伏機組在t時段的出力；Pr,t為t時段允許的光伏機組功率切除量；B為系統節點導納矩陣的虛部；θ為系統節點電壓相角向量。(2)線路潮流約束：0<Pij,t<Pijmax式中：Pij,t表示t時段系統線路從第i節點流向第j節點的功率；Pijmax表示從第i節點到第j節點之間的系統線路所能允許通過的最大功率。(3)火電機組和/或燃氣機組供熱約束：PWi,t<Pi,t<Pimax]]>式中：表示第i臺火電機組或燃氣機組t時段為保證當地供熱的最小發電量；Pi,t表示第i臺火電機組t時段的實際發電量；Pimax表示第i臺火電機組的最大發電量。這里火電機組供熱約束的考慮是考慮到冬季火電機組的供暖要求。(4)無功補償約束因光伏機組接入系統，會導致系統的功率因數發生變化，根據光伏機組的出力特性，光伏機組出力主要為有功功率，功率因數接近為1，光伏機組的大量并網會使得系統的無功備用減少，因此在一些節點需要考慮增設無功補償裝置，增設的無功補償容量應該在滿足系統電壓穩定和負荷無功需求的一定范圍內，即增加的無功補償容量需要滿足無功補償約束，即：0<Qj<Qjmax式中：Qj表示在光伏機組接入后，根據潮流計算系統第j節點需要的無功補償功率；Qjmax表示系統第j節點所能提供的最大無功補償率。在本公開中，所述光伏機組投運成本包括光伏機組本身的購置成本及運行維護成本。若用Ei(SVi)表示第i組光伏機組的投運費，評估電力系統每個小時對光伏電能具體的接納能力，那么其可以用下式來進行計算：Ei(SVi)＝(K1+K2)×SVi/(Ni×8760)+K3×SVi/8760式中：本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種用于評估光伏接納能力的方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟：S100、建立評估模型：基于節點時序負荷的電力系統總運行成本的評估模型；S200、尋找模型的解：根據所述模型中參數的取值范圍，對所述模型進行求解，使電力系統總運行成本取得最小值；S300、結果統計與分析：進行電力系統對光伏機組的接納能力評估：若存在使電力系統總運行成本最小的解，則計算光伏機組出力和電力系統總運行成本；否則，分析限制接納光伏接入量及其限制因素。

【技術特征摘要】
1.一種用于評估光伏接納能力的方法，其特征在于，所述方法包括以下步
驟：
S100、建立評估模型：基于節點時序負荷的電力系統總運行成本的評估模型；
S200、尋找模型的解：根據所述模型中參數的取值范圍，對所述模型進行求
解，使電力系統總運行成本取得最小值；
S300、結果統計與分析：進行電力系統對光伏機組的接納能力評估：若存在
使電力系統總運行成本最小的解，則計算光伏機組出力和電力系統總運行成本；
否則，分析限制接納光伏接入量及其限制因素。
2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，優選的，所述電力系統總運
行成本考慮因素包括出力的非光伏機組開機容量；所述出力的非光伏機組開機容
量基于開機順序進行統計，直至開機容量大于電力系統的最小開機容量為止；所
述最小開機容量通過下式計算：
P′Lmax+PFR+PLR-PFRS-PLRS式中：
P′Lmax為每日電力系統最大負荷功率，PFR和PLR為電力系統要求的事故備用
容量和負荷備用容量，PFRS和PLRS為電力系統內光伏機組可提供的事故備用容量
和負荷備用容量。
3.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，所述開機順序依次為火電機
組，燃氣機組；若發電機組類型相同，則最小技術出力大的發電機組優先開機。
4.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，所述每日電力系統最大負荷
功率P′Lmax是修正后的時序負荷。
5.根據權利要求4所述的方法，其特征在于，所述修正后的時序負荷通過
時序負荷模型輸出；所述時序負荷模型包括下述流程：
S401、根據輸入電力系...

【專利技術屬性】
技術研發人員：劉慧超，王燦，別朝紅，李更豐，嚴超，徐歡，米淵，楊揚，
申請(專利權)人：國網山西省電力公司大同供電公司，西安交通大學，
類型：發明
國別省市：山西;14