[发明专利]一种基于分时能量互补的风电-光热联合外送容量优化方法

说明书

本发明涉及一种基于分时能量互补的风电‑光热联合外送容量优化方法，针对风电外送存在外送容量有限或者部分外送输电线路利用率低等问题，本发明以含储热系统的光热电站能量时移以及出力可控等特性为基础，以风电‑光热联合系统综合收益最大为目标函数，综合考虑输电收入、外送输电投资建设成本、由输电阻塞产生的弃电惩罚费用以及光热电站储热容量成本等因素，以此来优化风电‑光热联合外送容量以及光热电站储热容量。本发明方法为风电‑光热联合开发时如何配置外送输电容量以及光热电站储热容量提供了参考依据，提高了外送输电工程的收益以及外送输电线路的利用率。

技术领域

本发明涉及一种基于分时能量互补的风电-光热联合外送容量优化方法。

背景技术

大规模开发利用风能、太阳能等可再生能源，是我国能源发展的重要决策。风能作为较早大规模商业化开发的可再生能源，目前，我国已有多个千万千瓦级风电基地。光热发电，是目前极具商业化开发潜能的一种新型的太阳能发电技术，特别是储热型光热电站可以调节出力，充分利用太阳能，实现长时间稳定出力。

在现有风电场附近建设光热电站形成风光联合发电将成为常见的能源开发形式。然而，受风能资源不确定性的影响，现有风电外送存在外送容量有限或者部分外送输电线路利用率低等问题。现有外送输电容量是否能够满足风光联合基地的外送需求，是否需要扩建，如何充分利用现有风电外送通道，是风光联合基地进行规划时面临的首要问题。

对于风电-光热联合外送来说，外送容量的配置与输电收入、外送输电投资建设成本、由输电阻塞产生的弃电惩罚费用以及光热电站储热容量成本等多种因素有关。因此，有必要考虑多种因素，优化外送输电容量建设方案，提高输电系统的综合收益。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提出一种基于分时能量互补的风电-光热联合外送容量优化方法，该方法以风电-光热分时能量互补特性为基础，综合考虑输电收入、外送输电线路投资建设成本、由输电阻塞产生的弃电惩罚费用、光热电站储热容量成本等因素，建立最大化风电-光热联合外送系统综合投资收益的目标优化函数，从而优化光热电站储热容量以及风电-光热外送输电容量。

本发明的目的是由以下技术方案来是实现的：一种基于分时能量互补的风电-光热联合外送容量优化方法，其特征是，分析风电-光热联合出力的分时能量互补特性，建立综合考虑外送输电线路投资建设成本、光热电站储热容量成本以及系统综合收益的目标函数，在此基础上优化风电-光热联合外送输电容量，具体包括以下步骤：

1)风电-光热联合出力的分时能量互补特性分析

风电场往往在正午时刻出力较低，而在夜晚跟凌晨这一阶段出力较高，而光热电站发电在正午时刻出力较高，在夜晚跟凌晨这一阶段出力较低，二者在不同时刻所对应的风电大发、光热小发或风电小发、光热大发的情况恰恰弥补了相互出力的不足；

根据对同一地区的历史风、光资源数据进行分析发现从全年的时间尺度来看，风、光资源在不同月份之间也存在明显的互补特性；含储热系统的光热电站其出力稳定可控、具有良好的调峰能力并且以较低成本储存的热量可以在太阳能资源匮乏的时刻供系统发电，具有良好的能量时移特性；利用光热电站平抑风电波动能够获得联合系统并网出力的平滑效果，充分利用风电-光热发电分时能量互补特性，能够有效减小风电场-光热电站联合出力波动同时提升风电-光热联合出力的容量系数；

2)平抑风电波动的风电-光热联合出力优化

(a)平抑风电波动的风电-光热联合出力优化模型的建立

含储热系统的光热电站通过合理的调度策略能够改善风电-光热联合系统的出力不确定性，以风电场-光热电站联合系统全天出力方差最小为目标，在风电-光热分时能量互补的基础上构建平抑风电波动的风电-光热联合出力优化模型：

其中：f²为风电-光热联合系统全天出力方差；