潮間帶風電接入電網的方法
2023-05-06 10:49:36
潮間帶風電接入電網的方法
【專利摘要】本發明公開了一種潮間帶風電接入電網的方法，包括：步驟一，確定影響因素集合；步驟二，做出電網現狀評估；步驟三，將規劃區劃分為不同層次、相互關聯又具有相對獨立性的供電區域；步驟四，進行負荷預測，並重點開展負荷特性分析和預測；步驟五，制定變電站布局和網架方案；步驟六，分析規劃區及各供電區域的風電消納能力；步驟七，確定各供電區域適用於潮間帶風電接入的風電併網模式；步驟八，進行方案優化；步驟九，提出最終建議。通過本發明，能夠在電網規劃階段，兼顧風能資源特性和電網運行要求，實現電網建設的總投資費用最優。
【專利說明】潮間帶風電接入電網的方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種電網組件方法，特別是涉及一種潮間帶風電接入電網的方法。
【背景技術】
[0002]風電是資源潛力大、技術基本成熟的可再生能源，在減排溫室氣體、應對氣候變化的新形勢下，越來越受到世界各國的重視，並已在全球大規模開發利用。「十一五」時期，我國風電快速發展，風電裝機容量連續翻番增長，設備製造能力快速提高，已形成了較完善的產業體系，為更大規模發展風電奠定了良好基礎。隨著風電技術進步和成本不斷下降，我國對風電在未來能源結構調整和戰略性新興產業培育過程中的作用也寄予厚望。但由於風能資源具有隨機性、間歇性和不可控性等特點，隨著風電規模的擴大，風電併網和市場消納問題已經成為制約風電發展的重要因素之一。
[0003]再有，電能是能源消費的主要形式之一，作為一種特殊的商品，不能大量儲存，電能的生產、運輸、銷售和消費是同時完成的，電力系統是指由發電、變電、輸電、配電和用電等環節組成的電能生產、傳輸、分配和消費的系統。電網規劃工作在電力系統領域具有戰略意義，可以引導電源建設布局，指導電網網架設計和輸變電項目建設，滿足市場需求和電源送出，提高更大範圍優化資源配置能力，促進電網與資源、經濟、社會和環境的協調發展。目前的電網規劃多基於電源建設規劃和負荷需求預測，提出幾個經驗方案，對各個方案進行確定性故障校驗，在保證電網運行安全性的基礎上，比較各方案的投資、適應性等，進行決策，這種做法不能滿足可靠性、靈活性和經濟性的運行要求，也沒有按照開發成本最優的原則進行規劃，不能適應新形勢下風電大規模發展的要求。
【發明內容】
[0004]為了解決上述技術問題，本發明提供了一種潮間帶風電接入電網的方法。
[0005]本發明提供的潮間帶風電接入電網的方法，包括:步驟一，確定潮間帶風電接入對電網規劃的影響因素集合；步驟二，對規劃區電網運行的歷史數據，進行技術合理性、運行安全性和電網輸電/供電能力分析，做出電網現狀評估；步驟三，按自然地理、行政區劃、區塊功能、網架結構等條件，將規劃區劃分為不同層次、相互關聯又具有相對獨立性的供電區域；步驟四，收集、分析規劃區及各供電區域的經濟社會、發展規劃、人口等資料，進行負荷預測，並重點開展負荷特性分析和預測；步驟五，以步驟四的所述負荷預測水平為依據對規劃區及各供電區域進行電力電量分析，確定規劃區的電壓等級序列、電網結構形式和設備原則，制定變電站布局和網架方案；步驟六，分析規劃區及各供電區域的風電消納能力；步驟七，確定各供電區域適用於潮間帶風電接入的風電併網模式；步驟八，以步驟七所述的風電併網模式形成各供電區域的風電併網方案集合，在規劃區內進行組合，並對步驟五中制定的規劃區內變電站布局和網架方案進行優化；步驟九，根據步驟八中優化後的變電站布局和網架方案結果，編制規劃方案，進行技術經濟評估，提出電網建設和風電開發的規模進度建議。[0006]優選地，所述步驟一中可以包括:
[0007]a.對能源流向和規模的影響一分析可利用的風能資源分布和規模，通過能源流分析確定風電接入後區域間的能源流向和規模；
[0008]b.對電力供需平衡的影響一分析負荷尖峰時段在某一保證率下(例如95%)的最小風電出力，作為風電在該保證率下(如95%)可參與電力平衡的容量,通過電力供需平衡分析確定風電接入後的影響；
[0009]c.對系統調峰平衡的影響一分析負荷低谷時段在某一保證率下(例如95%)的最大風電出力，作為風電在該保證率下(如95%)可參與調峰平衡的容量，通過系統調峰平衡分析確定風電接入後的影響；
[0010]d.對變電容量需求的影響一分析接入某一電壓等級電網(例如220kV)的最小風電出力，作為風電參與變電容量需求平衡的發電能力，通過變電容量需求分析確定風電接入後對上一級電網(例如500kV)變電容量分布和規模的影響；
[0011]e.對輸電能力需求的影響一分析接入某一公共點(例如220kV變電站)的最大風電出力，作為風電對以該公共點為起點的輸電通道的能力需求，通過計算該輸電通道的綜合輸電能力需求確定風電接入後對輸電通道建設規模的影響。
[0012]優選地，所述步驟二中可以包括:
[0013]a.電源接入能力指標一計算火電裝機容量、可再生能源裝機容量和抽水蓄能裝機容量佔規劃區電網總裝機容量的比重，用以衡量規劃區電網接納各類裝機的能力，並從側面反映電網調峰和儲能的能力；
[0014]b.電網輸電能力指標一計算規劃區電網與外部聯絡通道和內部各輸電斷面的送電能力，用以衡量規劃區電網的電能優化配置能力；
[0015]c.輸電線路規模指標一計算規劃區電網各層級輸電網的線路總規模；
[0016]d.電網供電能力指標一計算規劃區電網各層級電網之間的傳輸能力，用以衡量規劃區電網的滿足負荷需求能力；
[0017]e.變電容量規模指標一計算規劃區電網各層級電網的變電容量總規模；
[0018]f.電網容量利用率指標一計算規劃區電網各層級電網輸電能力與輸電線路規模的比值、各層級電網之間供電能力與變電容量規模的比值，用以衡量電網容量(輸電線路、變電容量)利用率；
[0019]g.電網結構堅強性指標一分析規劃區電網的網架格局，結合負荷分布情況進行靜態安全評估；
[0020]h.電網故障自愈能力指標一分析規劃區電網的抗擾動能力，搭建電力系統仿真計算數據平臺進行暫態穩定評估、無功電壓評估和短路電流水平評估。
[0021]優選地，所述步驟三中可以包括:
[0022]a.按自然地理劃分一參考地理學科的自然區劃標準，根據自然環境的及其組成成分發展的共同性、結構的相似性和自然地理過程的統一性，將電網劃分為具有一定等級關係的區域系統。例如，可將全國電網劃分為東部區域、西北區域和青藏區域；東部區域可進一步劃分為東北區域、華北區域、華中區域、華東區域和華南區域；
[0023]b.按行政區劃劃分一根據我國各級行政區劃，將電網劃分為具有一定等級關係的區域系統。例如，可將全國電網劃分為各省級電網，省級電網可進一步劃分為各地區(市)級供電網；
[0024]c.按網絡功能劃分一根據網絡功能的不同，可將電網劃分為輸電網和配電網。輸電網的主要功能是升壓匯集發電廠的電力，並進行長距離的電力傳輸；配電網的主要功能是將輸電網中的電力降壓配送至用戶端；
[0025]d.按網架結構劃分——根據電壓等級的不同，可將電網劃分為IOOOkV電網、500kV電網、220kV電網、IlOkV電網等等。
[0026]優選地，所述步驟四中可以包括:
[0027]a.調查研究一對電力系統負荷的現狀及歷史統計資料進行調查，搜集規劃期各行業用戶的發展資料，研究電力負荷的發展規律，分析能源變化的情況與電力負荷的關係、國民生產總值增長率與電力負荷增長率的關係、工業生產發展速度與電力負荷增長速度的關係、設備投資/人口增長與電力負荷增長的關係、電力負荷的時間序列發展過程等，並對影響電力負荷水平的經濟社會影響因素進行分析；
[0028]b.需電量的預測一運用用電單耗法、彈性係數法、回歸分析法、時間序列法以及外推法、比例法、綜合水平法等預測方法，預測規劃期需電量的總體發展水平、分類結構和增長速度；
[0029]c.最大負荷的預測一運用利用小時法、負荷率法等預測方法，預測規劃期最大負荷的總體發展水平、分類結構和增長速度。
[0030]d.負荷特性的預測一分析歷史統計資料，依據規劃期負荷預測水平和分類結構，編制典型日負荷曲線和年負荷曲線，並計算日負荷率、日最小負荷率、月不均衡係數、季不均衡係數等負荷特性指標。
[0031]優選地，所述步驟五中可以包括:
[0032]a.電力平衡分析一根據預測的負荷水平和分布情況，與電力系統規劃安排的電源容量和需安排的主變容量進行電力平衡。電力平衡分析時應按目標年分階段分區進行，考慮I)網外購受電協議與計劃；2)由電力系統供給的電源容量和變電容量以及必要的備用容量；3)變電站站址及主變負荷；4)地區發電廠、熱電廠、用戶自備電廠接入城網的電壓等級，接入方式和供電範圍；5)電源點(包括變電站站點)和有關線路以及相應配套工程的建設年限、規模及進度；
[0033]b.電壓等級序列一電壓等級和最高一級電壓的選擇，應根據現有實際情況和遠景發展研究後確定。儘量簡化變壓層次、優化配置電壓等級序列，避免重複降壓。對現有非標準電壓應限制發展、合理利用，並分期分批進行改造；
[0034]c.電網結構形式一220kV及以上的輸電網是電力系統的重要組成部分，可靠性要求高，一般建設為架空線雙環網，由於地理原因不能形成環網時，也可以採用C形電氣環網，當負荷增長而需要新電源接入時，如果使環網的短路容量超過規定值，則可在現有環網外圍建設高一級電壓的環網，並將原有的環網分片或開環，以降低短路容量，並儘量避免電磁環網運行；
[0035]d.變電站布局一基於電力平衡分析結果分區分電壓等級進行供電區域的容載比計算(容載比是指區域內變電設備總容量與供電總負荷的比值)，結合規劃期電網結構合理安排變電容量，以保證故障時的負荷有序轉移、滿足供電可靠性要求以及適應負荷的增長需求；[0036]e.制定網絡方案一基於電力空間規劃布局，結合規劃期電網結構合理制定網絡方案，在環網的適當地點設置500kV、220kv樞紐變電站，在負荷密度大、用電量大的負荷中心地區設置深入市區的500kV、220kV負荷變電站，網絡方案應滿足「N-1」準則，失去任一回線路或一臺變壓器時，不損失負荷。
[0037]優選地，所述步驟六中可以包括:
[0038]a.分析系統電源結構一分析系統調峰能力和儲能容量，統計自備機組Pa、供熱機組Pt、抽水蓄能機組Pp的裝機容量；
[0039]b.預測系統負荷特性及逐日峰谷差率、高峰負荷、低谷負荷一分析負荷波動水平，預測高峰負荷PLmax和低谷負荷PLmin ；
[0040]c.潮間帶風電出力特性分析一分析潮間帶風電出力波動水平,預測風電最大出力同時率λ wind ；
[0041]d.系統備用容量需求分析一計算系統備用容量Preserve ;
[0042]e.計算高峰負荷、低谷負荷系統機組出力一高峰負荷機組出力PGmax=PLmax,低谷負荷機組出力PGmin=PLmin+Pp ；
[0043]f.計算高峰負荷、低谷負荷調峰機組出力一高峰負荷調峰機組出力PRmax=PGmax-Pa- λ t*Pt,低谷負荷調峰機組出力 PRmin=PGmin-Pa- λ t*Pt, λ t 為供熱機組出力率；
[0044]g.計算調峰機組最大開機容量一調峰機組最大開機容量PCmax=PRmax+Preserve ；
[0045]h.計算調峰機組最低出力一調峰機組最低出力PCmin= λ c*PCmax，Xe為調峰機組技術出力率；
[0046]1.計算低谷負荷風電接納能力一風電電力接納能力PGwind=PRmin-PCmin,風電裝機接納能力 Pwind=PGwind/ λ wind。
[0047]優選地，所述步驟七中可以包括:
[0048]a.當規劃風電裝機規模大於規劃區風電接納能力時，規劃風電場宜匯集升壓至最高一級電壓，建設500kV、220kV輸電通道集中送出；
[0049]b.當規劃風電裝機規模小於規劃區風電接納能力，而又大於所在供電區域風電接納能力時，規劃風電場宜分散接入220kV輸電網，同時利用500kV變電容量在整個規劃內消納風電電力；
[0050]c.當規劃風電裝機規模小於供電區域風電接納能力時，規劃風電場宜就近分散接入IlOkV及以下配電網，同時利用220kV變電容量在供電區域內消納風電電力。
[0051]優選地，所述步驟八中可以包括:
[0052]a.搭建電力系統仿真計算數據平臺一詳細模擬規劃期的變電站布局和網絡方案，以及風電併網方案集合；
[0053]b.進行系統安全性校核一重點開展潮流及靜態穩定安全分析、暫態穩定分析以及潮間帶風電安全穩定分析；
[0054]c.進行無功平衡及調壓分析一重點開展輸電網調相調壓計算分析和潮間帶風電出力波動電壓無功分析；
[0055]d.進行短路電流計算分析一重點研究輸電網限制短路電流措施和潮間帶風電接入影響分析。
[0056]採用了上述技術方案，本發明改進了電網規劃方法，提出一種適用於潮間帶風電接入的電網規劃方法，基於潮間帶風電出力特性和電力系統負荷特性，能夠在規劃階段對潮間帶風電併網模式、規劃變電站布局和網絡方案進行優化，提高風電接入能力和電網容量利用率，滿足電力系統安全穩定運行要求，實現電網建設的總投資費用最優。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0057]圖1示出了根據本發明的潮間帶風電接入電網的方法的一個實施例的流程示意圖。
【具體實施方式】
[0058]下面結合【專利附圖】
【附圖說明】根據本發明的【具體實施方式】。
[0059]在下面的描述中闡述了很多具體細節以便於充分理解本發明，但是，本發明還可以採用其他不同於在此描述的其他方式來實施，因此，本發明並不限於下面公開的具體實施例的限制。
[0060]圖1示出了根據本發明的潮間帶風電接入電網的方法的一個實施例的流程示意圖。
[0061]如圖所示，本發明提供的潮間帶風電接入電網的方法，包括步驟一，確定潮間帶風電接入對電網規劃的影響因素集合；步驟二，對規劃區電網運行的歷史數據，進行技術合理性、運行安全性和電網輸電/供電能力分析，做出電網現狀評估；步驟三，按自然地理、行政區劃、區塊功能、網架結構等條件，將規劃區劃分為不同層次、相互關聯又具有相對獨立性的供電區域；步驟四，收集、分析規劃區及各供電區域的經濟社會、發展規劃、人口等資料，進行負荷預測，並重點開展負荷特性分析和預測；步驟五，以步驟四的所述負荷預測水平為依據對規劃區及各供電區域進行電力電量分析，確定規劃區的電壓等級序列、電網結構形式和設備原則，制定變電站布局和網架方案；步驟六，分析規劃區及各供電區域的風電消納能力；步驟七，確定各供電區域適用於潮間帶風電接入的風電併網模式；步驟八，以步驟七所述的風電併網模式形成各供電區域的風電併網方案集合，在規劃區內進行組合，並對步驟五中制定的規劃區內變電站布局和網架方案進行優化；步驟九，根據步驟八中優化後的變電站布局和網架方案結果，編制規劃方案，進行技術經濟評估，提出電網建設和風電開發的規模進度建議。
[0062]步驟一中可以包括:
[0063]a.對能源流向和規模的影響一分析可利用的風能資源分布和規模，通過能源流分析確定風電接入後區域間的能源流向和規模；
[0064]b.對電力供需平衡的影響一分析負荷尖峰時段在某一保證率下(例如95%)的最小風電出力，作為風電在該保證率下(如95%)可參與電力平衡的容量,通過電力供需平衡分析確定風電接入後的影響；
[0065]c.對系統調峰平衡的影響一分析負荷低谷時段在某一保證率下(例如95%)的最大風電出力，作為風電在該保證率下(如95%)可參與調峰平衡的容量，通過系統調峰平衡分析確定風電接入後的影響；[0066]d.對變電容量需求的影響一分析接入某一電壓等級電網(例如220kV)的最小風電出力，作為風電參與變電容量需求平衡的發電能力，通過變電容量需求分析確定風電接入後對上一級電網(例如500kV)變電容量分布和規模的影響；
[0067]e.對輸電能力需求的影響一分析接入某一公共點(例如220kV變電站)的最大風電出力，作為風電對以該公共點為起點的輸電通道的能力需求，通過計算該輸電通道的綜合輸電能力需求確定風電接入後對輸電通道建設規模的影響。
[0068]步驟二中可以包括:
[0069]a.電源接入能力指標一計算火電裝機容量、可再生能源裝機容量和抽水蓄能裝機容量佔規劃區電網總裝機容量的比重，用以衡量規劃區電網接納各類裝機的能力，並從側面反映電網調峰和儲能的能力；
[0070]b.電網輸電能力指標一計算規劃區電網與外部聯絡通道和內部各輸電斷面的送電能力，用以衡量規劃區電網的電能優化配置能力；
[0071]c.輸電線路規模指標一計算規劃區電網各層級輸電網的線路總規模；
[0072]d.電網供電能力指標一計算規劃區電網各層級電網之間的傳輸能力，用以衡量規劃區電網的滿足負荷需求能力；
[0073]e.變電容量規模指標一計算規劃區電網各層級電網的變電容量總規模；
[0074]f.電網容量利用率指標一計算規劃區電網各層級電網輸電能力與輸電線路規模的比值、各層級電網之間供電能力與變電容量規模的比值，用以衡量電網容量(輸電線路、變電容量)利用率；
[0075]g.電網結構堅強性指標一分析規劃區電網的網架格局，結合負荷分布情況進行靜態安全評估；
[0076]h.電網故障自愈能力指標一分析規劃區電網的抗擾動能力，搭建電力系統仿真計算數據平臺進行暫態穩定評估、無功電壓評估和短路電流水平評估。
[0077]步驟三中可以包括:
[0078]a.按自然地理劃分一參考地理學科的自然區劃標準，根據自然環境的及其組成成分發展的共同性、結構的相似性和自然地理過程的統一性，將電網劃分為具有一定等級關係的區域系統。例如，可將全國電網劃分為東部區域、西北區域和青藏區域；東部區域可進一步劃分為東北區域、華北區域、華中區域、華東區域和華南區域；
[0079]b.按行政區劃劃分一根據我國各級行政區劃，將電網劃分為具有一定等級關係的區域系統。例如，可將全國電網劃分為各省級電網，省級電網可進一步劃分為各地區(市)級供電網；
[0080]c.按網絡功能劃分一根據網絡功能的不同，可將電網劃分為輸電網和配電網。輸電網的主要功能是升壓匯集發電廠的電力，並進行長距離的電力傳輸；配電網的主要功能是將輸電網中的電力降壓配送至用戶端；
[0081]d.按網架結構劃分——根據電壓等級的不同，可將電網劃分為IOOOkV電網、500kV電網、220kV電網、IlOkV電網等等。
[0082]步驟四中可以包括:
[0083]a.調查研究一對電力系統負荷的現狀及歷史統計資料進行調查，搜集規劃期各行業用戶的發展資料，研究電力負荷的發展規律，分析能源變化的情況與電力負荷的關係、國民生產總值增長率與電力負荷增長率的關係、工業生產發展速度與電力負荷增長速度的關係、設備投資/人口增長與電力負荷增長的關係、電力負荷的時間序列發展過程等，並對影響電力負荷水平的經濟社會影響因素進行分析；
[0084]b.需電量的預測一運用用電單耗法、彈性係數法、回歸分析法、時間序列法以及外推法、比例法、綜合水平法等預測方法，預測規劃期需電量的總體發展水平、分類結構和增長速度；
[0085]c.最大負荷的預測一運用利用小時法、負荷率法等預測方法，預測規劃期最大負荷的總體發展水平、分類結構和增長速度。
[0086]d.負荷特性的預測一分析歷史統計資料，依據規劃期負荷預測水平和分類結構，編制典型日負荷曲線和年負荷曲線，並計算日負荷率、日最小負荷率、月不均衡係數、季不均衡係數等負荷特性指標。
[0087]步驟五中可以包括:
[0088]a.電力平衡分析一根據預測的負荷水平和分布情況，與電力系統規劃安排的電源容量和需安排的主變容量進行電力平衡。電力平衡分析時應按目標年分階段分區進行，考慮I)網外購受電協議與計劃；2)由電力系統供給的電源容量和變電容量以及必要的備用容量；3)變電站站址及主變負荷；4)地區發電廠、熱電廠、用戶自備電廠接入城網的電壓等級，接入方式和供電範圍；5)電源點(包括變電站站點)和有關線路以及相應配套工程的建設年限、規模及進度；
[0089]b.電壓等級序列一電壓等級和最高一級電壓的選擇，應根據現有實際情況和遠景發展研究後確定。儘量簡化變壓層次、優化配置電壓等級序列，避免重複降壓。對現有非標準電壓應限制發展、合理利用，並分期分批進行改造；
[0090]c.電網結構形式一220kV及以上的輸電網是電力系統的重要組成部分，可靠性要求高，一般建設為架空線雙環網，由於地理原因不能形成環網時，也可以採用C形電氣環網，當負荷增長而需要新電源接入時，如果使環網的短路容量超過規定值，則可在現有環網外圍建設高一級電壓的環網，並將原有的環網分片或開環，以降低短路容量，並儘量避免電磁環網運行；
[0091]d.變電站布局一基於電力平衡分析結果分區分電壓等級進行供電區域的容載比計算(容載比是指區域內變電設備總容量與供電總負荷的比值)，結合規劃期電網結構合理安排變電容量，以保證故障時的負荷有序轉移、滿足供電可靠性要求以及適應負荷的增長需求；
[0092]e.制定網絡方案一基於電力空間規劃布局，結合規劃期電網結構合理制定網絡方案，在環網的適當地點設置500kV、220kv樞紐變電站，在負荷密度大、用電量大的負荷中心地區設置深入市區的500kV、220kV負荷變電站，網絡方案應滿足「N-1」準則，失去任一回線路或一臺變壓器時，不損失負荷。
[0093]步驟六中可以包括:
[0094]a.分析系統電源結構一分析系統調峰能力和儲能容量，統計自備機組Pa、供熱機組Pt、抽水蓄能機組Pp的裝機容量；
[0095]b.預測系統負荷特性及逐日峰谷差率、高峰負荷、低谷負荷一分析負荷波動水平，預測高峰負荷PLmax和低谷負荷PLmin ；[0096]c.潮間帶風電出力特性分析一分析潮間帶風電出力波動水平,預測風電最大出力同時率λ wind ；
[0097]d.系統備用容量需求分析一計算系統備用容量Preserve ;
[0098]e.計算高峰負荷、低谷負荷系統機組出力一高峰負荷機組出力PGmax=PLmax,低谷負荷機組出力PGmin=PLmin+Pp ；
[0099]f.計算高峰負荷、低谷負荷調峰機組出力一高峰負荷調峰機組出力PRmax=PGmax-Pa- λ t*Pt,低谷負荷調峰機組出力 PRmin=PGmin-Pa- λ t*Pt, λ t 為供熱機組出力率；
[0100]g.計算調峰機組最大開機容量一調峰機組最大開機容量PCmax=PRmax+Preserve ；
[0101]h.計算調峰機組最低出力一調峰機組最低出力PCmin= λ c*PCmax，Ac為調峰機組技術出力率；
[0102]1.計算低谷負荷風電接納能力一風電電力接納能力PGwind=PRmin-PCmin,風電裝機接納能力 Pwind=PGwind/ λ wind。
[0103]步驟七中可以包括:
[0104]a.當規劃風電裝機規模大於規劃區風電接納能力時，規劃風電場宜匯集升壓至最高一級電壓，建設500kV、220kV輸電通道集中送出；
[0105]b.當規劃風電裝機規模小於規劃區風電接納能力，而又大於所在供電區域風電接納能力時，規劃風電場宜分散接入220kV輸電網，同時利用500kV變電容量在整個規劃內消納風電電力；
[0106]c.當規劃風電裝機規模小於供電區域風電接納能力時，規劃風電場宜就近分散接入IlOkV及以下配電網，同時利用220kV變電容量在供電區域內消納風電電力。
[0107]步驟八中可以包括:
[0108]a.搭建電力系統仿真計算數據平臺一詳細模擬規劃期的變電站布局和網絡方案，以及風電併網方案集合；
[0109]b.進行系統安全性校核一重點開展潮流及靜態穩定安全分析、暫態穩定分析以及潮間帶風電安全穩定分析；
[0110]c.進行無功平衡及調壓分析一重點開展輸電網調相調壓計算分析和潮間帶風電出力波動電壓無功分析；
[0111]d.進行短路電流計算分析一重點研究輸電網限制短路電流措施和潮間帶風電接入影響分析。
[0112]採用了上述技術方案，本發明改進了電網規劃方法，提出一種適用於潮間帶風電接入的電網規劃方法，基於潮間帶風電出力特性和電力系統負荷特性，能夠在規劃階段對潮間帶風電併網模式、規劃變電站布局和網絡方案進行優化，提高風電接入能力和電網容量利用率，滿足電力系統安全穩定運行要求，實現電網建設的總投資費用最優。
[0113]以上所述僅為本發明的優選實施例而已，並不用於限制本發明，對於本領域的技術人員來說，本發明可以有各種更改和變化。凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。
【權利要求】
1.一種潮間帶風電接入電網的方法，其特徵在於，包括: 步驟一，確定潮間帶風電接入對電網規劃的影響因素集合； 步驟二，對規劃區電網運行的歷史數據，進行技術合理性、運行安全性和電網輸電/供電能力分析，做出電網現狀評估； 步驟三，按自然地理、行政區劃、區塊功能、網架結構等條件，將規劃區劃分為不同層次、相互關聯又具有相對獨立性的供電區域； 步驟四，收集、分析規劃區及各供電區域的經濟社會、發展規劃、人口等資料，進行負荷預測，並重點開展負荷特性分析和預測； 步驟五，以步驟四的所述負荷預測水平為依據對規劃區及各供電區域進行電力電量分析，確定規劃區的電壓等級序列、電網結構形式和設備原則，制定變電站布局和網架方案；步驟六，分析規劃區及各供電區域的風電消納能力； 步驟七，確定各供電區域適用於潮間帶風電接入的風電併網模式； 步驟八，以步驟七所述的風電併網模式形成各供電區域的風電併網方案集合，在規劃區內進行組合，並對步驟五中制定的規劃區內變電站布局和網架方案進行優化； 步驟九，根據步驟八中優化後的變電站布局和網架方案結果，編制規劃方案，進行技術經濟評估，提出電網建設和風電開發的規模進度建議。
2.根據權利要求1所述的潮間帶風電接入電網的方法，其特徵在於，所述步驟一中包括: a.對能源流向和規模的影響一分析可利用的風能資源分布和規模，通過能源流分析確定風電接入後區域間的能源流向和規模； b.對電力供需平衡的影響一分析負荷尖峰時段在某一保證率下(例如95%)的最小風電出力，作為風電在該保證率下(如95%)可參與電力平衡的容量，通過電力供需平衡分析確定風電接入後的影響； c.對系統調峰平衡的影響一分析負荷低谷時段在某一保證率下(例如95%)的最大風電出力，作為風電在該保證率下(如95%)可參與調峰平衡的容量，通過系統調峰平衡分析確定風電接入後的影響； d.對變電容量需求的影響一分析接入某一電壓等級電網(例如220kV)的最小風電出力，作為風電參與變電容量需求平衡的發電能力，通過變電容量需求分析確定風電接入後對上一級電網(例如500kV)變電容量分布和規模的影響； e.對輸電能力需求的影響一分析接入某一公共點(例如220kV變電站)的最大風電出力，作為風電對以該公共點為起點的輸電通道的能力需求，通過計算該輸電通道的綜合輸電能力需求確定風電接入後對輸電通道建設規模的影響。
3.根據權利要求2所述的潮間帶風電接入電網的方法，其特徵在於，所述步驟二中包括: a.電源接入能力指標一計算火電裝機容量、可再生能源裝機容量和抽水蓄能裝機容量佔規劃區電網總裝機容量的比重，用以衡量規劃區電網接納各類裝機的能力，並從側面反映電網調峰和儲能的能力； b.電網輸電能力指標一計算規劃區電網與外部聯絡通道和內部各輸電斷面的送電能力，用以衡量規劃區電網的電能優化配置能力；C.輸電線路規模指標一計算規劃區電網各層級輸電網的線路總規模； d.電網供電能力指標一計算規劃區電網各層級電網之間的傳輸能力，用以衡量規劃區電網的滿足負荷需求能力； e.變電容量規模指標一計算規劃區電網各層級電網的變電容量總規模； f.電網容量利用率指標一計算規劃區電網各層級電網輸電能力與輸電線路規模的比值、各層級電網之間供電能力與變電容量規模的比值，用以衡量電網容量(輸電線路、變電容量)利用率； g. 電網結構堅強性指標一分析規劃區電網的網架格局，結合負荷分布情況進行靜態安全評估； h.電網故障自愈能力指標一分析規劃區電網的抗擾動能力，搭建電力系統仿真計算數據平臺進行暫態穩定評估、無功電壓評估和短路電流水平評估。
4.根據權利要求3所述的潮間帶風電接入電網的方法，其特徵在於，所述步驟三中包括: a.按自然地理劃分一參考地理學科的自然區劃標準，根據自然環境的及其組成成分發展的共同性、結構的相似性和自然地理過程的統一性，將電網劃分為具有一定等級關係的區域系統。例如，可將全國電網劃分為東部區域、西北區域和青藏區域；東部區域可進一步劃分為東北區域、華北區域、華中區域、華東區域和華南區域； b.按行政區劃劃分一根據我國各級行政區劃，將電網劃分為具有一定等級關係的區域系統。例如，可將全國電網劃分為各省級電網，省級電網可進一步劃分為各地區(市)級供電網； c.按網絡功能劃分一根據網絡功能的不同，可將電網劃分為輸電網和配電網。輸電網的主要功能是升壓匯集發電廠的電力，並進行長距離的電力傳輸；配電網的主要功能是將輸電網中的電力降壓配送至用戶端； d.按網架結構劃分——根據電壓等級的不同，可將電網劃分為1000kV電網、500kV電網、220kV電網、IlOkV電網等等。
5.根據權利要求4所述的潮間帶風電接入電網的方法，其特徵在於，所述步驟四中包括: a.調查研究一對電力系統負荷的現狀及歷史統計資料進行調查，搜集規劃期各行業用戶的發展資料，研究電力負荷的發展規律，分析能源變化的情況與電力負荷的關係、國民生產總值增長率與電力負荷增長率的關係、工業生產發展速度與電力負荷增長速度的關係、設備投資/人口增長與電力負荷增長的關係、電力負荷的時間序列發展過程等，並對影響電力負荷水平的經濟社會影響因素進行分析； b.需電量的預測一運用用電單耗法、彈性係數法、回歸分析法、時間序列法以及外推法、比例法、綜合水平法等預測方法，預測規劃期需電量的總體發展水平、分類結構和增長速度； c.最大負荷的預測一運用利用小時法、負荷率法等預測方法，預測規劃期最大負荷的總體發展水平、分類結構和增長速度。 d.負荷特性的預測一分析歷史統計資料，依據規劃期負荷預測水平和分類結構，編制典型日負荷曲線和年負荷曲線，並計算日負荷率、日最小負荷率、月不均衡係數、季不均衡係數等負荷特性指標。
6.根據權利要求5所述的潮間帶風電接入電網的方法，其特徵在於，所述步驟五中包括: a.電力平衡分析一根據預測的負荷水平和分布情況，與電力系統規劃安排的電源容量和需安排的主變容量進行電力平衡。電力平衡分析時應按目標年分階段分區進行，考慮I)網外購受電協議與計劃；2)由電力系統供給的電源容量和變電容量以及必要的備用容量；3)變電站站址及主變負荷；4)地區發電廠、熱電廠、用戶自備電廠接入城網的電壓等級，接入方式和供電範圍；5)電源點(包括變電站站點)和有關線路以及相應配套工程的建設年限、規模及進度； b.電壓等級序列一電壓等級和最高一級電壓的選擇，應根據現有實際情況和遠景發展研究後確定。儘量簡化變壓層次、優化配置電壓等級序列，避免重複降壓。對現有非標準電壓應限制發展、合理利用，並分期分批進行改造； c.電網結構形式一220kV及以上的輸電網是電力系統的重要組成部分，可靠性要求高，一般建設為架空線雙環網，由於地理原因不能形成環網時，也可以採用C形電氣環網，當負荷增長而需要新電源接入時，如果使環網的短路容量超過規定值，則可在現有環網外圍建設高一級電壓的環網，並將原有的環網分片或開環，以降低短路容量，並儘量避免電磁環網運行； d.變電站布局一基於電力平衡分析結果分區分電壓等級進行供電區域的容載比計算(容載比是指區域內變電設備總容量與供電總負荷的比值)，結合規劃期電網結構合理安排變電容量，以保證故障時的負荷有序轉移、滿足供電可靠性要求以及適應負荷的增長需求； e.制定網絡方案一基於電力空間規劃布局，結合規劃期電網結構合理制定網絡方案，在環網的適當地點設置500kV、220`kv樞紐變電站，在負荷密度大、用電量大的負荷中心地區設置深入市區的500kV、220kV負荷變電站，網絡方案應滿足「N-1」準則，失去任一回線路或一臺變壓器時，不損失負荷。
7.根據權利要求6所述的潮間帶風電接入電網的方法，其特徵在於，所述步驟六中包括: a.分析系統電源結構一分析系統調峰能力和儲能容量，統計自備機組Pa、供熱機組Pt、抽水蓄能機組Pp的裝機容量； b.預測系統負荷特性及逐日峰谷差率、高峰負荷、低谷負荷一分析負荷波動水平，預測高峰負荷PLmax和低谷負荷PLmin ； c.潮間帶風電出力特性分析一分析潮間帶風電出力波動水平，預測風電最大出力同時率 λ wind ； d.系統備用容量需求分析一計算系統備用容量Preserve； e.計算高峰負荷、低谷負荷系統機組出力一高峰負荷機組出力PGmax=PLmax,低谷負荷機組出力PGmin=PLmin+Pp ； f.計算高峰負荷、低谷負荷調峰機組出力一高峰負荷調峰機組出力PRmax=PGmax-Pa- λ t*Pt,低谷負荷調峰機組出力 PRmin=PGmin-Pa- λ t*Pt, λ t 為供熱機組出力率；g.計算調峰機組最大開機容量一調峰機組最大開機容量PCmax=PRmax+Preserve； h.計算調峰機組最低出力一調峰機組最低出力PCmin=Xc*PCmax, λ c為調峰機組技術出力率；i.計算低谷負荷風電接納能力一風電電力接納能力PGwind=PRmin-PCmin,風電裝機接納能力 Pwind=PGwind/ λ wind。
8.根據權利要求7所述的潮間帶風電接入電網的方法，其特徵在於，所述步驟七中包括: a.當規劃風電裝機規模大於規劃區風電接納能力時，規劃風電場宜匯集升壓至最高一級電壓，建設500kV、220kV輸電通道集中送出； b.當規劃風電裝機規模小於規劃區風電接納能力，而又大於所在供電區域風電接納能力時，規劃風電場宜分散接入220kV輸電網，同時利用500kV變電容量在整個規劃內消納風電電力； c.當規劃風電裝機規模小於供電區域風電接納能力時，規劃風電場宜就近分散接入IlOkV及以下配電網，同時利用220kV變電容量在供電區域內消納風電電力。
9.根據權利要求8所述的潮間帶風電接入電網的方法，其特徵在於，所述步驟八中包括: a.搭建電力系統仿真計算數據平臺一詳細模擬規劃期的變電站布局和網絡方案，以及風電併網方案集合； b.進行系統安全性校核一重點開展潮流及靜態穩定安全分析、暫態穩定分析以及潮間帶風電安全穩定分析； c.進行無功平衡及調壓分析一重點開展輸電網調相調壓計算分析和潮間帶風電出力波動電壓無功分析； d.進行短路電流計算分 析一重點研究輸電網限制短路電流措施和潮間帶風電接入影響分析。
【文檔編號】G06Q10/04GK103577901SQ201310595218
【公開日】2014年2月12日 申請日期:2013年11月22日 優先權日:2013年11月22日
【發明者】李慧, 李哲, 張振高, 王學軍, 劉明志, 張軍, 劉豔霞, 曹婭玲, 馮豔虹, 鄭蘭 申請人:國家電網公司, 國網天津市電力公司