一種光伏電站的優化選址與容量配置方法
2024-03-22 20:53:05 4
一種光伏電站的優化選址與容量配置方法
【專利摘要】本發明公開了電網規劃【技術領域】中的一種光伏電站的優化選址與容量配置方法。包括：建立規劃區域的電網靜態拓撲模型；建立規劃區域的光伏電能動態分配模型；設置光伏電站選址及容量配置的備選方案；根據光伏電能動態分配模型達到平衡狀態時，各個備選方案的電能分配效率指標，確定光伏電站的選址與容量配置最優方案。本發明可以在規劃區域同時建設多個光伏電站的情況下，防止光伏電站規划過於集中而引發的局部裝機過剩問題，有效減小電能傳輸距離及遠距離傳輸的電量，提高電能分配效率，為電網的規劃和設計，特別是光伏電站的規劃設計提供科學的決策依據。
【專利說明】一種光伏電站的優化選址與容量配置方法
【技術領域】
[0001]本發明屬於電網規劃【技術領域】，尤其涉及一種光伏電站的優化選址與容量配置方法。
【背景技術】
[0002]根據統計，從2010年開始，隨著我國經濟的回升向好，電力需求保持較快增長，特別是2010年用電量增長達到14.56%,全年用電量比上年增長了 5000億kWh(千瓦時)。雖然電力裝機連續5年保持9000萬kW(千瓦)以上的高水平增長，但是電力短缺現象仍普遍存在，此外環境氣候變化也加劇了電能的供需矛盾。然而，縱觀我國的裝機總量，在2010年底全國總裝機容量就已達到9.62億kW，與近6億kW的最高用電負荷相比，裝機容量看起來是充足的，並且還存在一定的過剩。研究表明，我國目前存在的缺電有相當一部分是由於電網規劃不合理造成的。電力作為重要基礎保障性行業，需要電源與電網協調發展才能達到資源的最高效利用。目前，我國電源結構和布局與電網消納能力不協調，新增風電和光伏發電等並沒有有效地緩解電力供需壓力，局部地區裝機過剩導致出現窩電、風電場棄風、光伏電站棄光等資源的浪費現象。由此可見，一味地通過增加裝機容量來緩解供電緊張不僅不能從根本解決問題，還會增加用電成本。合理規劃電網電源布局，實現電能高效分配與利用才是解決供電緊張的關鍵。
[0003]目前光伏電站的選址，特別是大型併網光伏電站的選址主要基於太陽能資源評估，考慮的因素包括氣候、地形、環境與經濟效益等。但是，當規劃區域的太陽能資源水平相當、地形與氣候條件相近時，這種規劃方式顯然失去了價值。並且在傳統規劃方法下，缺乏對一個區域內光伏電能生產的整體性考慮，容易造成光伏電站遠離負荷中心，電源分布與電網的負荷水平不匹配，導致電網無法就地消納光伏電能，而遠距離輸送增加了電量損失並加大了電網調度難度。更嚴重的是，如果大量剩餘的光伏電能無法上網甚至會導致光伏電站棄光、被迫限制發電等現象。科技部調研報告顯示，青海地區多數電站的年利用小時數僅為1500小時左右，但在這些光伏電站的可行性研究報告中，規劃年利用小時數均超過2000小時，有些電站被「棄光」的比例已經達到40%以上，1/4以上的電站無法上網。綜上所述，有必要從電能分配平衡的角度對規劃區域內多個光伏電站的選址與容量配置問題進行深入研究。
【發明內容】
[0004]本發明的目的在於，提供一種光伏電站的優化選址與容量配置方法，用於解決目前光伏電站由於選址和容量配置不合理導致的光伏能源利用率低的問題。
[0005]為了實現上述目的，本發明提出的技術方案是，一種光伏電站的優化選址與容量配置方法，其特徵是所述方法包括:
[0006]步驟1:建立規劃區域的電網靜態拓撲模型，包括:
[0007]獲取規劃區域的行政區域地理位置劃分圖；[0008]以各個行政區為節點，邊跨過行政區邊界連接地理位置相鄰的地區；所建網絡模型為無向網絡，各節點均有自連接；
[0009]步驟2:建立規劃區域的光伏電能動態分配模型；
[0010]步驟3:分析電網靜態拓撲特性，設置光伏電站選址及容量配置的備選方案，包括選擇光伏發電節點和分配總裝機容量；
[0011]步驟4:根據光伏電能動態分配模型達到平衡狀態時，各個備選方案的電能分配效率指標，確定光伏電站的選址與容量配置最優方案。
[0012]所述光伏電能動態分配模型為Z (t) = aTZ(t-l)；
[0013]其中，Z(t)和Z(t-l)分別為規劃區域內t時段和t-Ι時段各地的光伏電能列向量，a為吸引因子矩陣。
[0014]所述選擇光伏發電節點為，選擇電網靜態拓撲模型中節點的度最大的節點作為光伏發電節點。
[0015]所述選擇光伏發電節點為，選擇電網靜態拓撲模型中聚類係數最小的節點作為光伏發電節點。
[0016]所述選擇光伏發電節點為，選擇電網靜態拓撲模型中耗電量最大的節點作為光伏發電節點。
[0017]所述選擇光伏 發電節點為，選擇電網靜態拓撲模型中介數最大的節點作為光伏發電節點。
[0018]所述分配總裝機容量為按所述選擇的光伏發電節點的度的比例、聚類係數的比例、耗電量的比例或者介數的比例分配總裝機容量。
[0019]所述步驟4包括如下子步驟:
[0020]子步驟Al:根據光伏電能動態分配模型，確定各個備選方案的光伏電能動態分配模型的平衡狀態；
[0021]子步驟A2:當光伏電能動態分配模型達到平衡狀態時，計算各個備選方案的電能分配效率指標；
[0022]子步驟A3:選擇電能分配效率指標最大的備選方案作為光伏電站的選址與容量配置最優方案。
[0023]所述計算各個備選方案的電能分配效率指標採用公式:
【權利要求】
1.一種光伏電站的優化選址與容量配置方法，其特徵是所述方法包括: 步驟1:建立規劃區域的電網靜態拓撲模型，包括: 獲取規劃區域的行政區域地理位置劃分圖； 以各個行政區為節點，邊跨過行政區邊界連接地理位置相鄰的地區；所建網絡模型為無向網絡，各節點均有自連接； 步驟2:建立規劃區域的光伏電能動態分配模型； 步驟3:分析電網靜態拓撲特性，設置光伏電站選址及容量配置的備選方案，包括選擇光伏發電節點和分配總裝機容量； 步驟4:根據光伏電能動態分配模型達到平衡狀態時，各個備選方案的電能分配效率指標，確定光伏電站的選址與容量配置最優方案。
2.根據權利要求1所述的方法，其特徵是所述光伏電能動態分配模型為Z(t)=a tZ (t-1)； 其中，Z(t)和Z(t-l)分別為規劃區域內t時段和t-Ι時段各地的光伏電能列向量，α為吸引因子矩陣。
3.根據權利要求2所述的方法，其特徵是所述選擇光伏發電節點為，選擇電網靜態拓撲模型中度最大的節點作為光伏發電節點。
4.根據權利要求2所述的方法，其特徵是所述選擇光伏發電節點為，選擇電網靜態拓撲模型中聚類係數最小的節點作為光伏發電節點。
5.根據權利要求2所述的方法，其特徵是所述選擇光伏發電節點為，選擇電網靜態拓撲模型中耗電量最大的節點作為光伏發電節點。
6.根據權利要求2所述的方法，其特徵是所述選擇光伏發電節點為，選擇電網靜態拓撲模型中介數最大的節點作為光伏發電節點。
7.根據權利要求3-6中任意一項權利要求所述的方法，其特徵是所述分配總裝機容量為按所述選擇的光伏發電節點的度的比例、聚類係數的比例、耗電量的比例或者介數的比例分配總裝機容量。
8.根據權利要求7所述的方法，其特徵是所述步驟4包括如下子步驟: 子步驟Al:根據光伏電能動態分配模型，確定各個備選方案的光伏電能動態分配模型的平衡狀態； 子步驟Α2:當光伏電能動態分配模型達到平衡狀態時，計算各個備選方案的電能分配效率指標； 子步驟A3:選擇電能分配效率指標最大的備選方案作為光伏電站的選址與容量配置最優方案。
9.根據權利要求8所述的方法，其特徵是所述計算各個備選方案的電能分配效率指標採用公式:
10.根據權利要求8所述的方法，其特徵是所述步驟4具體為: 當光伏電站的數量較少且建設規模不大時，規劃方案的重點應該放在站點的地址選擇上，恰當的站點選址能大幅度提高電網電能傳輸與分配的效率； 當光伏電站的建設規模較大時，規劃方案的重點應該放在站點的容量規劃上，恰當的容量分配能大幅 度提高電網電能傳輸與分配的效率。
【文檔編號】G06Q10/04GK103971183SQ201410226922
【公開日】2014年8月6日 申請日期:2014年5月27日 優先權日:2014年5月27日
【發明者】姚建曦, 齊程, 馬天琳, 朱紅路, 李旭 申請人:華北電力大學