[发明专利]一种新能源参与调峰的送端电网电源结构优化方法

说明书

本发明涉及一种新能源参与调峰的送端电网电源结构优化方法，在考虑风光储调峰容量的基础上结合调峰约束等各种实际约束条件下通过建立电源结构优化模型，来给出特定条件下的最优电源结构方案，包括以下步骤：获取机组数据、负荷相关数据和价格信息数据；建立考虑新能源参与调峰的电源结构优化模型；获得机组检修计划，考虑加装储能的风电场和太阳能电站的出力，进行风、太阳能、水、火、抽蓄发电的随机生产模拟；采用混合粒子群算法求解所述电源结构优化模型，获得最优电源结构优化方案。与现有技术相比，本发明具有实用性强、环保性好、效率高等优点。

技术领域

本发明涉及电力系统电源规划技术领域，尤其是涉及一种新能源参与调峰的送端电网电源结构优化方法。

背景技术

电源规划是指根据规划期内预测的电力负荷需求和负荷特性，在保证规定的供电可靠性指标的前提下，调查和落实各电厂的厂址、建厂条件，充分考虑各电厂运行特点，与系统的协调以及燃料来源和运输情况等因素，对各种可能的规划方案进行模拟计算、可靠性分析、技术经济分析，最终确定最合理的电源结构和最佳的电源规划方案。其中，确定合理的电源结构就是电源结构优化的内容。这里所说的电源结构是指一个国家或地区各种发电能源的装机容量(发电量)占总装机容量(总发电量)的比重，而电源结构优化可以概括为根据某一区域在某一时期内电量及负荷预测的结果，在满足一定可靠性水平的条件下，寻求一个最经济的电源结构，满足用户对电能的需求及整个发电系统稳定经济运行等要求。

国内对于电源结构规划的研究，在文献研究方面主要有以下成果。梁志宏、杨昆等在《中国电机工程学报》(2010,(16):74-79)上发表的《电力市场下基于实物期权理论的电源投资动态决策模型研究》将实物期权理论(Real Option Approach，ROA)应用于电源规划，并衍生出多种基于期权理论的电源规划模型。张谦，王海潜等在《电力系统自动化》(2011,(22):60-65)上发表的《江苏电网消纳大规模风电的电源规划设计》对江苏电网大规模风电的电源结构优化问题，应用概率方法，在分析合理电力备用的基础上，讨论了电源结构优化中风电调峰容量需求的合理参数设定，并通过多方案对比得到了风电与其他电源的最优容量配比。张晓辉，闫鹏达等在《电网技术》(2015,(03):655-662)上发表的《可再生能源激励制度下的低碳经济电源规划》致力于减少碳排放，在引入可再生资源(风能、太阳能)的基础上，在电源结构优化中加入了碳排放强度约束性目标，通过增加高能效、低排放的机组比例，推进可再生能源建设和优化电源结构。袁建党、袁铁江等在《电力系统保护与控制》(2011,39(5):22-26)上发表的《电力市场环境下大规模风电并网系统电源规划研究》构建了一种满足电力市场环境约束，包含火电、水电、大规模风电等多种类型机组并网的电源规划模型，并应用改进遗传算法对模型进行求解。张节谭、苗淼等在《电网技术》(2011,35(11):43-49)上发表的《含风电场的双层电源规划》建立了考虑调峰、调频及环保约束的净收益最大化双层电源规划模型，并提出了模拟植物生长算法、最小累积风险度法、等效电量频率法相结合的求解方法。在粒子群算法方面，刘佳、李丹、高立群等人在《中国电机工程学报》(2008,28(31):22-28)发表的《多目标无功优化的向量评价自适应粒子群算法》为克服粒子群算法高维复杂问题寻优时陷入局部最优的问题，提出一种自适应粒子群算法并将其应用于多目标无功优化。卢锦玲、苗雨阳等人在《电力系统保护与控制》(2013,41(17):25-31)发表的《基于改进多目标粒子群算法的含风电场电力系统优化调度》通过引入遗传算子对多目标粒子群算法搜索机组组合的能力进行了改进，提高了该算法的全局寻优能力，并将其应用到含风电场的电力系统调度当中。王智冬在《电力建设》(2015,36(10):60-66)发表的《特高压直流风电火电联合外送电源规划优化方法》提出了优化特高压直流风火打捆外送配套电源规模的研究方法和配套电源的研究原则及思路，同时建立了特高压直流风电、火电联合外送配套电源规模的优化方法，但该方法并未考虑系统内部实际随机生产模拟，因此对于实际运行情况考虑不足。以上文献大多针对于可再生能源(风电、光伏等)接入后相应的电源规划方法，目的在于考虑可再生能源的出力不确定性对电源规划方案的影响，但在评估规划方案时大多不涉及实际生产模拟和机组检修，同时对大规模水电机组接入的系统考虑不足。在现有专利中，于琳琳、刘永民等发明人申请的发明专利《考虑特高压直流接入的受端电网电源规划方法》分析特高压直流输电系统影响省内电源建设规划的主要因素，并结合传统电源规划方法，以整体社会效益最优为目标，建立了相关考虑特高压接入的受端电网电源规划模型。王立虎等发明人申请的专利《考虑大规模特高压电源调节能力的机组检修计划优化系统》创建了一种考虑大规模特高压电源调节能力的机组检修计划优化系统，通过数据库模块、输入模块、检修计划优化模块与输出模块，能够得到输入的特定电力系统下的最优检修计划安排与周风险度平均值评价指标。于琳琳、黄景慧等发明人申请的发明专利《一种基于可再生能源政策管制约束的电源规划方法》结合可再生能源政策管制约束条件和电源规划约束条件，针对受端电网建立电源规划模型，使得规划期内系统净收益最大，该规划方法更为切合直流受端区域电网的实际运行情况。对于分布式电源规划，目前存在较多发明专利。师璞、任惠、孙晨军等发明人申请的发明专利《一种分布式电源规划方法及其系统》提出了一种分布式电源规划方法及其系统，通过4个步骤分别确定了分布式电源的最佳接入位置和最佳接入容量，提高了配电网电压稳定性和降低系统的网络损耗，但该方法主要通过计算电压稳定指标VSI确定规划方案，并未考虑到方案的经济性、安全性以及环保性。李虹、赵阳、张姿姿等发明人申请的发明专利《基于时序特性和环境效益的分布式电源规划方法》解决了现有分布式电源规划技术成本高、效率低、资源利用率差的技术问题，但其规划方法注重于对负荷数据的处理，仅考虑到分布式电源带来的净收益与净投资，没有充分消纳可再生能源。卢锦玲、赵大千发明人申请的发明专利《考虑储能和无功补偿的主动配电网分布式电源规划方法》考虑储能和无功补偿的主动配电网分布式电源规划方法，在功率平衡、节点电压、节点分布式电源容量、储能设备输出功率等条件的约束下，建立综合系统电压偏移，线路有功网损，平均供电可靠性和温室气体排放量的多目标优化规划模型，虽然该方法计及储能和无功补偿效应，但是未考虑系统对于系统调峰的需求，在一些场景下可能规划方案所提供的调峰能力不足。刑玉辉、朱桂萍、夏永洪等发明人申请的发明专利《分布式混合发电系统电源规划方法》提出一种分布式混合发电系统电源规划方法，包括以下步骤：进行前期规划，确定安装风电机组、光伏阵列、小型水电站和储能蓄电池的数量，按照排列组合的方法生成多套可选规划方案；分别建立风电机组、光伏阵列、小型水电站以及储能蓄电池的输出功率模型；计算每一套可选规划方案的系统负荷缺电率和系统能量过剩率，并分别判断每一套可选规划方案是否符合系统可靠性要求，若符合则执行后续步骤，若不符合则舍弃；对于多套符合系统可靠性要求的可选规划方案，根据其系统负荷缺电率和系统能量过剩率，计算对应的费用贴现值并按升序排列，选择费用贴现值小的作为推荐规划方案。该方法计及能量利用率和系统可靠性，但是对于水电调节性能、各个时刻的价格动态变化考虑不足，因此使得最后得到的总费用不太准确。王文玺、刘宝林、冯磊等发明人申请的发明专利《一种考虑源荷匹配度的主动配电网分布式电源规划方法》提出了一种考虑源荷匹配度的主动配电网分布式电源规划方法，该方法考虑经济成本和运行指标建立双层优化模型，上层规划以规划年限内的年综合费用最小为目标，确定分布式电源接入位置和容量；下层规划引入源荷匹配度指标，以源荷匹配度最优为目标，模拟规划方案的运行过程，对分布式电源的时序出力进行优化。该方法重点分析了源荷匹配度的问题，但未对可再生能源随机出力以及负荷随机波动进行考虑，对最后结果会产生一定影响。同时，发明主要针对于特高压接入的受端电网电源规划，对于存在大规模水电的送端电网电源规划考虑不足，并且各模型均未考虑随机生产模拟后所产生的弃能问题，将造成大量可发电能浪费。