多類型電源聯(lián)合運(yùn)行系統(tǒng)裝機(jī)配比計(jì)算方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種裝機(jī)配比計(jì)算方法，尤其是一種多類型電源聯(lián)合運(yùn)行計(jì)算最佳裝 機(jī)配比的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 我國(guó)能源資源主要集中在西部地區(qū)，負(fù)荷中心集中在中東部地區(qū)，電力消費(fèi)呈現(xiàn) 西電東送的格局。西北的風(fēng)電、光電等可再生能源基地，與大型火電基地分布上基本一致， 可以利用遠(yuǎn)距離跨區(qū)輸電通道，實(shí)現(xiàn)可再生能源和常規(guī)能源電力聯(lián)合運(yùn)行，打捆外送至負(fù) 荷中心。在此類多種電源類型的電力系統(tǒng)中，火力發(fā)電、蓄水發(fā)電等常規(guī)電源出力可以控 制，能夠跟蹤系統(tǒng)用電負(fù)荷波動(dòng)還能跟蹤新能源電力出力波動(dòng)進(jìn)行調(diào)節(jié)，由于風(fēng)電等新能 源電力隨機(jī)波動(dòng)性強(qiáng)，火電等常規(guī)電源調(diào)節(jié)能力有限，若出現(xiàn)新能源出力值驟變，導(dǎo)致各類 電源總出力與負(fù)荷無(wú)法匹配的情況，則將造成電力系統(tǒng)頻率失去穩(wěn)定，進(jìn)而導(dǎo)致大面積停 電等嚴(yán)重事故。為避免上述情況發(fā)生，各類電源裝機(jī)配比應(yīng)滿足電力系統(tǒng)頻率穩(wěn)定性要求。
[0003] 現(xiàn)有的裝機(jī)配比計(jì)算方法，僅將常規(guī)電源與新能源電源的出力變化率做個(gè)簡(jiǎn)單反 比例計(jì)算來(lái)確定裝機(jī)配比。例如，火電機(jī)組的出力變化能力是每分鐘變化裝機(jī)的1%，風(fēng)電 的出力變化率是每分鐘變化裝機(jī)的10%，則火電和風(fēng)電的裝機(jī)規(guī)模比例為10:1。這樣雖然 能完全滿足頻率穩(wěn)定要求，但是，新能源電力的裝機(jī)比例太小，開發(fā)建設(shè)規(guī)模受到嚴(yán)重脫離 實(shí)的際限制。這種脫離實(shí)際表現(xiàn)在兩方面：第一，雖然國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)針對(duì)單個(gè)風(fēng)電場(chǎng)的出力變 化率要求是每分鐘變化不超過(guò)裝機(jī)的10%，但是，頻率穩(wěn)定性是針對(duì)區(qū)域電力系統(tǒng)整體進(jìn) 行測(cè)算的，而不是單個(gè)風(fēng)場(chǎng)，區(qū)域電場(chǎng)總出力受各風(fēng)場(chǎng)出力同時(shí)率影響，理論上不會(huì)出現(xiàn)所 有風(fēng)場(chǎng)同時(shí)出力急劇變化相同幅度的情況。從測(cè)風(fēng)塔實(shí)際測(cè)風(fēng)數(shù)據(jù)及已建成風(fēng)電運(yùn)行數(shù)據(jù) 來(lái)看，正常運(yùn)行狀態(tài)下，沒有區(qū)域風(fēng)電出力整體一分鐘內(nèi)驟然變化百分之十的情況發(fā)生。現(xiàn) 有計(jì)算方法基于的每分鐘10%的出力變化率邊界不符合實(shí)際。第二，電力系統(tǒng)的頻率是在 50赫茲左右的一個(gè)實(shí)時(shí)變化的值，只要滿足頻率變化上下限值的要求，系統(tǒng)頻率穩(wěn)定性就 能得到保證，現(xiàn)有計(jì)算方法未考慮頻率波動(dòng)，以保證頻率值恒定為基礎(chǔ)建立計(jì)算模型，進(jìn)行 裝機(jī)配比計(jì)算，模型設(shè)置不符合實(shí)際。
[0004] 利用現(xiàn)有計(jì)算方法進(jìn)行大型能源基地各類電源裝機(jī)規(guī)模配比計(jì)算，嚴(yán)重制約了新 能源發(fā)展，造成了可再生能源的白白浪費(fèi)；同時(shí)大規(guī)模的火電開發(fā)建設(shè)，必然對(duì)當(dāng)?shù)丨h(huán)境造 成污染?；痣娨?guī)模遠(yuǎn)超可再生能源裝機(jī)規(guī)模，不符合大力發(fā)展可再生能源的發(fā)展戰(zhàn)略。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種多類型電源聯(lián)合運(yùn)行系統(tǒng)裝機(jī)配比計(jì)算方 法，能夠保證總出力穩(wěn)定的基礎(chǔ)上最大化風(fēng)光發(fā)電比例。
[0006] 為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是：
[0007] 多類型電源聯(lián)合運(yùn)行系統(tǒng)裝機(jī)配比計(jì)算方法，其特征在于：包括以下步驟，
[0008] 步驟A、按照一定的時(shí)間間隔采集全年內(nèi)的風(fēng)速數(shù)據(jù)和太陽(yáng)能數(shù)據(jù)；
[0009] 步驟B、根據(jù)實(shí)際電網(wǎng)的需求和環(huán)境條件設(shè)計(jì)若干組裝機(jī)配比方案，按照相應(yīng)的時(shí) 間間隔計(jì)算出每組方案中風(fēng)能發(fā)電組和光伏發(fā)電組全年內(nèi)的出力值，建立出力值變化仿真 曲線；
[0010] 步驟C、驗(yàn)證裝機(jī)配比方案的穩(wěn)定性，
[0011] 驗(yàn)證其中一組裝機(jī)配比方案，根據(jù)方案的裝機(jī)配比中火力發(fā)電組和蓄水發(fā)電組的 裝機(jī)規(guī)模計(jì)算出火力發(fā)電組和蓄水發(fā)電組的最大出力變化率、出力上限和出力下限，
[0012] 根據(jù)風(fēng)能發(fā)電組和光伏發(fā)電組的出力值之和按照時(shí)間順序的變化情況，調(diào)整火力 發(fā)電組和蓄水發(fā)電組的出力值，判斷火力發(fā)電組、蓄水發(fā)電組、風(fēng)能發(fā)電組和光伏發(fā)電組的 總出力值能否保持穩(wěn)定，具體為以下三種情況，
[0013] 第一是風(fēng)能發(fā)電組和光伏發(fā)電組的出力值之和變化速率小于火力發(fā)電組和蓄水 發(fā)電組最大出力變化率，則總出力值能夠保持穩(wěn)定；按照時(shí)間順序繼續(xù)驗(yàn)證下一時(shí)刻的總 出力值是否穩(wěn)定；
[0014] 第二是風(fēng)能發(fā)電組和光伏發(fā)電組的出力值之和下降速率大于火力發(fā)電組和蓄水 發(fā)電組最大出力變化率，使總出力值下降，總出力值下降率到總出力下限時(shí)記錄越限時(shí) 間；
[0015] 第三是風(fēng)能發(fā)電組和光伏發(fā)電組的出力值之和上升速率大于火力發(fā)電組和蓄水 發(fā)電組最大出力變化率，使總出力值上升，則降低風(fēng)力發(fā)電組或光伏發(fā)電組的出力，記錄風(fēng) 力發(fā)電組減小的電量和光伏發(fā)電組減小的電量；
[0016] 步驟D、統(tǒng)計(jì)全年范圍內(nèi)的越限時(shí)間、風(fēng)力發(fā)電組減小的電量和光伏發(fā)電組減小的 電量；
[0017] 步驟E、重復(fù)步驟C和步驟D對(duì)其他組配比方案進(jìn)行驗(yàn)證，統(tǒng)計(jì)所有方案的全年范 圍內(nèi)越限時(shí)間、風(fēng)力發(fā)電組減小的電量和光伏發(fā)電組減小的電量，從越限時(shí)間、風(fēng)力發(fā)電組 減小的電量和光伏發(fā)電組減小的電量符合要求的配比方案中選擇風(fēng)力發(fā)電組和光伏發(fā)電 組的出力值占總出力值比例最大的一組作為最佳方案。
[0018] 本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)在于：所述步驟A與步驟B中的時(shí)間間隔為十分鐘。
[0019] 本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)在于：所述步驟B中所有配比方案均滿足火力發(fā)電組與風(fēng) 能發(fā)電組的裝機(jī)比例在1:0. 1~I :1. 6之間，火力發(fā)電組與光伏發(fā)電組的裝機(jī)比例在1 : 0. 02~1:0. 6之間，火力發(fā)電組與蓄水發(fā)電組的裝機(jī)比例在1 :0. 05~1:0. 5之間。
[0020] 本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)在于：步驟C中的總出力下限為單位時(shí)間內(nèi)總出力的下降率 高于 2 ~3. 3% /min。
[0021] 本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)在于：所述步驟E中越限時(shí)間和關(guān)閉風(fēng)力發(fā)電組的時(shí)間符合 要求的配比方案為越限時(shí)間小于全年0.0038%，所述步驟E中風(fēng)力發(fā)電組減小的電量和光 伏發(fā)電組減小的電量符合要求的配比方案為減小的電量小于風(fēng)力發(fā)電組和光伏發(fā)電組總 電量10 %的方案。
[0022] 由于采用上述技術(shù)方案，本發(fā)明所產(chǎn)生的有益效果在于：
[0023] 一種多類型電源聯(lián)合運(yùn)行系統(tǒng)裝機(jī)配比計(jì)算方法，能夠計(jì)算出保證系統(tǒng)頻率穩(wěn)定 性的基礎(chǔ)上最大化風(fēng)力發(fā)電和光伏發(fā)電的裝機(jī)配比。
[0024] 本發(fā)明的通過(guò)制作出力變化仿真曲線能夠直觀的反應(yīng)全年內(nèi)風(fēng)力發(fā)電組和的出 力變化情況，火力發(fā)電組和蓄水發(fā)電組的出力可以調(diào)節(jié)，通過(guò)火力發(fā)電組和蓄水發(fā)電組與 其匹配看是否能夠通過(guò)調(diào)節(jié)保持總出力值的穩(wěn)定。
[0025] 本發(fā)明的通過(guò)對(duì)比風(fēng)能發(fā)電組出力變化速率與火力發(fā)電組和蓄水發(fā)電組最大出 力變化率，可以直接判斷總出力值的變化情況，如果總出力值下降速率低于總出力下限則 記錄越限時(shí)間，處于越限時(shí)間內(nèi)總出力值不能滿足用電需求；如果總出力值上升，通過(guò)降低 風(fēng)力發(fā)電組出力來(lái)控制，保證總出力值的穩(wěn)定。
[0026] 通過(guò)驗(yàn)證總出力值的穩(wěn)定性可以選擇出越限時(shí)間可風(fēng)力發(fā)電組減小的電量符合 要求的最佳配比方案，保證總出力值穩(wěn)定同時(shí)最大比例應(yīng)用風(fēng)力發(fā)電、光伏發(fā)電這些新能 源；新能源裝機(jī)比例提高就提高了新能源利用率，降低了發(fā)電成本，同時(shí)降低對(duì)環(huán)境的污 染。
[0027] 火力發(fā)電組與風(fēng)能發(fā)電組的裝機(jī)比例在10:1~10 :16之間，火力發(fā)電組與光伏發(fā) 電組的裝機(jī)比例在1 :〇. 2~1:0. 3之間，火力發(fā)電組與蓄水發(fā)電組的裝機(jī)比例在1 :0. 2~ 1:0. 3之間，火力發(fā)電組的裝機(jī)規(guī)模按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行裝機(jī)，其他能源的裝機(jī)規(guī)模根據(jù)火力 發(fā)電組的調(diào)節(jié)能力和裝機(jī)成本進(jìn)行裝機(jī)，保證新能源利用率最大，又能保證總出力值穩(wěn)定。
【附圖說(shuō)明】
[0028] 圖1是本發(fā)明計(jì)算方法流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0029] 風(fēng)光優(yōu)化配比的計(jì)算方法，其特征在于：包括以下步驟，
[0030] 多類型電源聯(lián)合運(yùn)行系統(tǒng)裝機(jī)配比計(jì)算方法，包括以下步驟，
[0031] 步驟A、按照每隔十分鐘測(cè)量一次風(fēng)速數(shù)據(jù)和太陽(yáng)能數(shù)據(jù)，記錄全年的風(fēng)速數(shù)據(jù)和 太陽(yáng)能數(shù)據(jù)。
[0032] 步驟B、根據(jù)實(shí)際電網(wǎng)的需求和環(huán)境條件設(shè)計(jì)至少4組裝機(jī)配比方案，所有配比 方案中滿足火力發(fā)電組與風(fēng)能發(fā)電組的裝機(jī)比例在1:0. 1~I :1. 6之間，火力發(fā)電組與光 伏發(fā)電組的裝機(jī)比例在1 :〇. 02~1:0. 6之間，火力發(fā)電組與蓄水發(fā)電組的裝機(jī)比例在1 : 0. 05~1:0. 5之間；根據(jù)步驟A測(cè)量的風(fēng)速數(shù)據(jù)計(jì)算出每組方案中風(fēng)能發(fā)電組的出力，根 據(jù)步驟A中測(cè)量的太陽(yáng)能數(shù)據(jù)計(jì)算每組光伏發(fā)電組每十分鐘的出力值，建立風(fēng)能發(fā)電組和 光伏發(fā)電組的出力值變化仿真曲線。
[0033] 步驟C、驗(yàn)證裝機(jī)配比方案的穩(wěn)定性，
[0034] 首先驗(yàn)證其中一組裝機(jī)配比方案，根據(jù)本組裝機(jī)配比中火力發(fā)電組的裝機(jī)規(guī)模計(jì) 算火力發(fā)電組的最大出力變化率