一種棄風電量預估方法
2023-05-23 20:03:11 1
專利名稱：一種棄風電量預估方法
技術領域：
本發明涉及一種棄風電量預估方法。
背景技術：
風能是一種可再生的清潔能源，風力發電對保障能源穩定供給、調整優化能源結構、保護生態環境、減少溫室氣體排放以及帶動經濟轉型和產業升級具有重大意義[1]。我國風能資源豐富，優良風資源主要分布於西部、北部及沿海地區。近年來，在國家各項鼓勵性政策的支持下，我國風電實現了快速發展，2012年底我國風電裝機容量約為6300萬千瓦,成為全球第一風電大國，2012年全年風電發電量達到1004億千瓦時。風力發電的快速發展給我國帶來巨大的經濟和社會效益的同時，也給電網的調峰帶來壓力。我國的實際運行經驗表明，風電的逆調峰特性比較明顯，即在電網負荷高峰期間風電發出功率較少，而在負荷低谷期間風電發出功率較多。對於電源結構單一、調節不靈活的電網(如以火電機組為主的電網，為保證機組正常運行，其出力必須大於最小技術出力；特別是冬季，大量的供熱機組因供熱需要降出力能力有限)，調峰難度很大。隨著併網風電容量的增加，近年來冬季負荷低谷時期，部分地區電網調峰壓力異常突出。在部分時段，火電機組已調整至滿足供熱供電需求的最小方式後，電網調峰能力仍不能滿足風電消納需求，將不得不採取棄風措施來保證電網的安全穩定運行。文獻[2]針對以往根據風電場的實際發電功率與裝機容量差額計算棄風電量，從而導致所計算棄風電量相對實際偏高的問題，提出了一種基於風資源實時監測數據的棄風電量評估方法。具體內容為利用測風塔對實際風能資源的測量，計算風電機組在無棄風條件下的理論發電量，並與實際發電量對比，實現對棄風電量的較準確估計。以上方法計算的是過去某時段的棄風電量。目前已發表文獻中，尚未有對未來棄風電量的預估方法。文獻[1]:劉振亞.中國電力與能源[M],北京，中國電力出版社，2012.
文獻[2]:國網電力科學研究院.基於風資源實時監測數據的棄風電量評估方法:中國，201110075847.2[P].2011-09-14.
發明內容
本發明主要針對風電併網容量較大且電源結構單一的電網(主要是北方以火電機組為主的電網)調峰困難的問題，提出了一種未來棄風電量的預估方法。為了實現上述目的，本發明採用如下技術方案。—種棄風電量預估方法，該方法首先確定每一計算時刻(EMS每若干分鐘(例如15分鐘)存儲一個數據，以下稱每一個存儲數據對應的時刻為一個計算時刻)的負荷量，根據每日最大負荷確定非風電機組開機容量，根據最小負荷、非風電機組及風電機組出力特性確定每一時刻的風電棄風電力，將棄風電力對時間積分即得棄風電量。具體包括如下步驟:
1、負荷特性與負荷量的確定
(I)根據已有典型年的統調最大負荷與EMS資料庫中存儲的統調負荷數據(典型年定義為在有EMS存儲負荷數據的年份中，最能代表地區負荷特性的一年)，求得典型年每一個統調負荷與統調最大負荷的比值，記為ratio(j) (j e [I, M]，M為典型年的負荷數據存儲數量)。假設在預測年的相同時刻，ratio (k)與ratio (j)相同，(ratio(k)為預測年每一個統調負荷與統調最大負荷的比值，k e [1，N]，N為預測年的應有負荷數據存儲數量)O(2)根據預測年的預測最大統調負荷與ratio (j)，求得預測年的每一計算時刻的統調負荷，記為load(j)。若預測年與典型年數據採集量不一致，則進行增加數據或者刪減數據(增加數據的方法為用其相鄰日相同時刻的ratio值來代替；刪減數據則直接將相對多餘數據刪除)。2、非風電機組出力特性表及開機次序表的形成2.1出力特性表的形成I)火電機組；統計已投運和規劃火電機組特性，包括正常運行時刻、冬季供暖時刻和計劃檢修時刻的最大出力、最小出力，形成火電機組出力特性表。2)水電及抽水蓄能機組，統計已投運和規划水電及抽水蓄能機組，包括正常運行時刻和計劃檢修時刻的最大出力、最小出力，形成水電及抽水蓄能機組出力特性表。3)核電機組；核電機組長期帶基本負荷運行，不參與電網調峰。在規劃中，火電、水電、抽水蓄能及核電機組的具體投運時間，在相應月份，用隨機方法確定其具體投運時間。2.2開機次序表的形成在形成開機 次序表時，遵循如下原則:水電機組和核電機組優先開啟；火電機組根據機組耗量特性和供熱需要確定開機次序(供熱期間優先開啟供熱機組，非供熱機組按照機組耗量特性由小到大依次開啟；非供熱期間，按照機組耗量特性由小到大依次開啟)。3、風電出力特性及功率的確定將最近幾年風電利用小時數及出力情況作對比，找出最能代表地區風電特性的一年，求出該年每一個計算時刻的風電出力佔比(風電出力佔比等於計算時刻風電出力除以風電裝機容量)，此佔比可作為該地區風電典型出力特性。假設未來幾年內風電的出力特性不會發生大的變化，即假設每一計算時刻的風電出力佔比與典型年相同。根據規劃風電裝機容量，即可求得未來某年每一計算時刻的風電出力預測值(在規劃中，同火電機組一樣，通常風電場的併網時刻難以準確估計，一般只是預計到具體月份併網，簡便起見，可用與非風電機組相同的方法確定風電場的具體併網時間)。4、棄風電量的計算根據每一天的最大負荷和2節中的非風電機組出力特性表及開機次序表確定開機，將每一計算時刻的負荷值與風電額定出力和已開發電機最小技術出力之和做對比:若某時刻負荷值大於風電的額定出力和已開發電機最小技術出力之和，則該時刻不棄風；反之，前者與後者的差值即為該時刻的棄風電力。假設15分鐘內(相鄰計算時刻之間)電網負荷量以及風電出力不變，將棄風電力對時間做積分即得15分鐘內風電棄風電量。用同樣的方法求得一年內每15分鐘持續時間內風電的棄風電量，相加即得全年風電棄風電量。
本發明的有益效果:本發明主要針對我國部分地區電源結構單一的電網隨著風電迅速發展調峰困難的問題，提出了一種棄風電量預估方法。該方法能夠在一定程度上判斷未來年份風電的棄風電量，給風電的理性發展以指導，促進風電與電網的協調發展。
圖1是本發明的計算流程圖。
具體實施例方式下面結合附圖與實施例對本發明作進一步說明。如圖1所示，一種棄風電量預估方法，包括如下步驟:1、負荷特性與負荷量的確定( I)根據已有典型年的統調最大負荷與EMS資料庫中存儲的統調負荷數據(典型年定義為在有EMS存儲負荷數據的年份中，最能代表地區負荷特性的一年)，求得典型年每一個統調負荷與統調最大負荷的比值，記為ratio(j) (j e [1，M]，M為典型年的負荷數據存儲數量)。假設在預測年(預測年通常在5年以內)，電網的負荷特性不會發生大的變化，即在相同時刻，ratio (k)與ratio (j)相同(ratio(k)為預測年每一個統調負荷與統調最大負荷的比值，k e [1，N]，N為預測年的應有負荷數據存儲數量)。(2)根據預測年的預測最大統調負荷與ratio (j)，求得預測年的每一計算時刻的統調負荷，記為load(j)。若預測年與典型年數據採集量不一致(如閏年)，則作適當增減(增加數據的方法為用其相鄰日相同時刻的ratio值來代替；刪減數據則直接將相對多餘數據刪除。2、非風電機組出力特性表及開機次序表的形成2.1出力特性表的形成I)火電機組。常規火電機組因維持鍋爐穩定燃燒需要，有其最小技術出力；供熱期間，供熱機組因供熱需要，無法將最小出力壓至最小技術出力，最大出力也無法達到額定出力。考慮冬季供暖需要，統計已投運和規劃火電機組特性(包括各時刻最大出力、最小出力)，形成火電機組出力特性表，如表I所示。表I火電機組出力特性表
權利要求
1.一種棄風電量預估方法，其特徵是，首先確定每一計算時刻的負荷量，根據每日最大負荷確定非風電機組開機容量，根據最小負荷、非風電機組及風電機組出力特性確定每一時刻的風電棄風電力，將棄風電力對時間積分即得棄風電量；所述計算時刻的定義為=EMS每若干分鐘存儲一個數據，稱每一個存儲數據對應的時刻為一個計算時刻。
2.如權利要求1所述的棄風電量預估方法，其特徵是，具體包括如下步驟: (O負荷特性與負荷量的確定； 1)根據已有典型年的統調最大負荷與EMS資料庫中存儲的統調負荷數據，所述典型年定義為在有EMS存儲負荷數據的年份中，最能代表地區負荷特性的一年，求得典型年每一個統調負荷與統調最大負荷的比值，記為ratio(j)，j e [I, Μ]，M為典型年的負荷數據存儲數量；假設在預測年的相同時刻，ratio (k)與ratio (j)相同，ratio (k)為預測年每一個統調負荷與統調最大負荷的比值，k e [1，N]，N為預測年的應有負荷數據存儲數量； 2)根據預測年的預測最大統調負荷與ratio(j)，求得預測年的每一計算時刻的統調負荷，記為load(j);若預測年與典型年數據採集量不一致，則進行增加數據或者刪減數據，增加數據的方法為用其相鄰日相同時刻的ratio值來代替；刪減數據則直接將相對多餘數據刪除； (2)非風電機組出力特性表及開機次序表的形成； O出力特性表的形成； 火電機組；統計已投運和規劃火電機組特性，包括正常運行時刻、冬季供暖時刻和計劃檢修時刻的最大出力、最小出力，形成火電機組出力特性表； 水電及抽水蓄能機組，統計已投運和規划水電及抽水蓄能機組，包括正常運行時刻和計劃檢修時刻的最大出力、最小出力，形成水電及抽水蓄能機組出力特性表； 核電機組；核電機組長期帶基本負荷運行，不參與電網調峰； 在規劃中，火電、水電、抽水蓄能及核電機組的具體投運時間，在相應月份，用隨機方法確定其具體投運時間； 2)開機次序表的形成； 水電機組和核電機組優先開啟；火電機組根據機組耗量特性和供熱需要確定開機次序，供熱期間優先開啟供熱機組，非供熱機組按照機組耗量特性由小到大依次開啟；非供熱期間，按照機組耗量特性由小到大依次開啟； (3)風電出力特性及功率的確定； 將最近幾年風電利用小時數及出力情況作對比，找出最能代表地區風電特性的一年，求出該年每一個計算時刻的風電出力佔比，風電出力佔比等於計算時刻風電出力除以風電裝機容量，此佔比作為該地區風電典型出力特性；假設未來幾年每一計算時刻的風電出力佔比與典型年相同；根據規劃風電裝機容量，即求得未來某年每一計算時刻的風電出力預測值，用與非風電機組相同的方法確定風電場的具體併網時間； (4)棄風電量的計算； 根據每一天的最大負荷和非風電機組出力特性表及開機次序表確定開機，將每一計算時刻的負荷值與風電額定出力和已開發電機最小技術出力之和作對比:若某時刻負荷值大於風電的額定出力 和已開發電機最小技術出力之和，則該時刻不棄風；反之，前者與後者的差值即為該時刻的棄風電力；假設相鄰計算時刻之間電網負荷量以及風電出力不變，將棄風電力對時間做積分即得相鄰計算時刻之間風電棄風電量。
3.如權利要求1所述的棄風電量預估方法，其特徵是，所述步驟(4)中，求得一年內每個相鄰計算時刻之間風電的棄風電量，相加即得全年風電棄風電量。
4.如權利要求1所述的棄風電量預估方法，其特徵是，所述步驟(I)中，所述預測年在5年以內。
5.如權利要求1所述的棄風電量預估方法，其特徵是，所述步驟(3)中，所述最近幾年和未來幾年均 為5年。
6.如權利要求1所述的棄風電量預估方法，其特徵是，所述步驟(4)中，所述相鄰計算時刻之間為15分鐘。
全文摘要
本發明公開了一種棄風電量預估方法，首先確定每一計算時刻的負荷量，根據每日最大負荷確定非風電機組開機容量，根據最小負荷、非風電機組及風電機組出力特性確定每一時刻的風電棄風電力，將棄風電力對時間積分即得棄風電量；所述計算時刻的定義為EMS每若干分鐘存儲一個數據，稱每一個存儲數據對應的時刻為一個計算時刻。本發明主要針對我國部分地區電源結構單一的電網隨著風電迅速發展調峰困難的問題，提出了一種棄風電量預估方法。該方法能夠在一定程度上判斷未來年份風電的棄風電量，給風電的理性發展以指導，促進風電與電網的協調發展。
文檔編號H02J3/00GK103248048SQ201310192519
公開日2013年8月14日 申請日期2013年5月22日 優先權日2013年5月22日
發明者劉曉明, 牛新生, 朱春萍, 汪湲, 張 傑, 肖俊麗 申請人:國家電網公司, 山東電力集團公司電力經濟技術研究院