[发明专利]一种光伏电站的优化选址与容量配置方法

说明书

技术领域

本发明属于电网规划技术领域，尤其涉及一种光伏电站的优化选址与容量配置方法。

背景技术

根据统计，从2010年开始，随着我国经济的回升向好，电力需求保持较快增长，特别是2010年用电量增长达到14.56％，全年用电量比上年增长了5000亿kWh(千瓦时)。虽然电力装机连续5年保持9000万kW(千瓦)以上的高水平增长，但是电力短缺现象仍普遍存在，此外环境气候变化也加剧了电能的供需矛盾。然而，纵观我国的装机总量，在2010年底全国总装机容量就已达到9.62亿kW，与近6亿kW的最高用电负荷相比，装机容量看起来是充足的，并且还存在一定的过剩。研究表明，我国目前存在的缺电有相当一部分是由于电网规划不合理造成的。电力作为重要基础保障性行业，需要电源与电网协调发展才能达到资源的最高效利用。目前，我国电源结构和布局与电网消纳能力不协调，新增风电和光伏发电等并没有有效地缓解电力供需压力，局部地区装机过剩导致出现窝电、风电场弃风、光伏电站弃光等资源的浪费现象。由此可见，一味地通过增加装机容量来缓解供电紧张不仅不能从根本解决问题，还会增加用电成本。合理规划电网电源布局，实现电能高效分配与利用才是解决供电紧张的关键。

目前光伏电站的选址，特别是大型并网光伏电站的选址主要基于太阳能资源评估，考虑的因素包括气候、地形、环境与经济效益等。但是，当规划区域的太阳能资源水平相当、地形与气候条件相近时，这种规划方式显然失去了价值。并且在传统规划方法下，缺乏对一个区域内光伏电能生产的整体性考虑，容易造成光伏电站远离负荷中心，电源分布与电网的负荷水平不匹配，导致电网无法就地消纳光伏电能，而远距离输送增加了电量损失并加大了电网调度难度。更严重的是，如果大量剩余的光伏电能无法上网甚至会导致光伏电站弃光、被迫限制发电等现象。科技部调研报告显示，青海地区多数电站的年利用小时数仅为1500小时左右，但在这些光伏电站的可行性研究报告中，规划年利用小时数均超过2000小时，有些电站被“弃光”的比例已经达到40％以上，1/4以上的电站无法上网。综上所述，有必要从电能分配平衡的角度对规划区域内多个光伏电站的选址与容量配置问题进行深入研究。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种光伏电站的优化选址与容量配置方法，用于解决目前光伏电站由于选址和容量配置不合理导致的光伏能源利用率低的问题。

为了实现上述目的，本发明提出的技术方案是，一种光伏电站的优化选址与容量配置方法，其特征是所述方法包括：

步骤1：建立规划区域的电网静态拓扑模型，包括：

获取规划区域的行政区域地理位置划分图；

以各个行政区为节点，边跨过行政区边界连接地理位置相邻的地区；所建网络模型为无向网络，各节点均有自连接；

步骤2：建立规划区域的光伏电能动态分配模型；

步骤3：分析电网静态拓扑特性，设置光伏电站选址及容量配置的备选方案，包括选择光伏发电节点和分配总装机容量；

步骤4：根据光伏电能动态分配模型达到平衡状态时，各个备选方案的电能分配效率指标，确定光伏电站的选址与容量配置最优方案。

所述光伏电能动态分配模型为Z(t)＝α^TZ(t-1)；

其中，Z(t)和Z(t-1)分别为规划区域内t时段和t-1时段各地的光伏电能列向量，α为吸引因子矩阵。

所述选择光伏发电节点为，选择电网静态拓扑模型中节点的度最大的节点作为光伏发电节点。

所述选择光伏发电节点为，选择电网静态拓扑模型中聚类系数最小的节点作为光伏发电节点。

所述选择光伏发电节点为，选择电网静态拓扑模型中耗电量最大的节点作为光伏发电节点。

所述选择光伏发电节点为，选择电网静态拓扑模型中介数最大的节点作为光伏发电节点。

所述分配总装机容量为按所述选择的光伏发电节点的度的比例、聚类系数的比例、耗电量的比例或者介数的比例分配总装机容量。

所述步骤4包括如下子步骤：

子步骤A1：根据光伏电能动态分配模型，确定各个备选方案的光伏电能动态分配模型的平衡状态；

子步骤A2：当光伏电能动态分配模型达到平衡状态时，计算各个备选方案的电能分配效率指标；

子步骤A3：选择电能分配效率指标最大的备选方案作为光伏电站的选址与容量配置最优方案。

所述计算各个备选方案的电能分配效率指标采用公式：