[发明专利]一种计及静态电压稳定性的光伏发电接纳能力计算方法

说明书

技术领域

本发明属于电力系统光伏发电规划领域，尤其涉及一种计及静态电压稳定性的光伏发电接纳能力计算方法。

背景技术

能源是人类生存和发展的重要物质基础，近几十年人类对能源的消费达到空前的水平，传统能源逐渐不能满足人们的需求。太阳能作为一种可再生能源，洁净无污染，并可持续利用，有着广阔的应用前景。到2012年底，全球累计光伏装机容量已达96.5GW，占全球电力的0.5%。排名前三的分别是德国32GW、中国16GW、意大利7GW，我国青海省累计光伏装机容量已达1.5GW。

光伏发电主要分为两种方式：大型光伏电站和分布式光伏发电系统。随着全球大型光伏电站数量的迅速增加、容量急剧增大，大规模及超大规模光伏高压并网发电系统已成为光伏发电的一个重要发展方向。然而，当并网光伏电站容量达到较高水平时，将对电网的安全稳定运行带来新的挑战。我国丰富的光照资源多分布在西北部地区，其网架结构薄弱、负荷水平低，需要远距离高压输送，其对电网的影响更为严重。因此，对光伏发电接纳能力计算变得十分迫切。

电网光伏接纳能力方法国外本世纪初开始进行研究，国内学者近几年刚开展研究，成果仍然较少。对光伏接纳能力的计算分两种角度：长期调峰能力的角度和区域电网安全运行的角度。前者是通过对电网和光伏特性进行分析，利用电力平衡原理得出可接纳光伏容量；后者是建立电网和光伏数学优化模型，直接考虑电网安全稳定运行指标，通过优化算法计算得出可接纳光伏容量。

本发明是一种从区域电网安全稳定运行角度考虑的计算方法。从此种角度出发的计算方法仍不完善，主要有以下两种：一是采用确定性方法计算光伏发电接纳能力，忽略光伏的随机性，考虑在特殊条件甚至极端条件下，满足电网安全稳定运行的光伏发电接入电网极限容量。一种是借鉴风力发电接纳能力计算中已有应用的机会约束规划理论，对光伏发电接入电网极限容量进行计算，引入太阳辐射随机时间序列模型来表征光伏的随机性。考虑随机性后比前者更为准确合理，但其地表太阳辐射时间序列模型需要大量的地外辐射数据以及模型参数，辐射数值与经纬度和时间有关，由时间积分得出，数据较难获取。由于建模较复杂，工作量大，因而易导致最终计算结果的准确性降低。

发明内容

针对背景技术中提到的现有两种方法中各自存在的不足，本发明提供了一种计及静态电压稳定性的光伏发电接纳能力计算方法。

一种计及静态电压稳定性的光伏发电接纳能力计算方法，其特征在于，所述方法具体包括以下步骤：

步骤1：确定拟建光伏电站场址地区电网结构图、光伏发电及电网运行方式、常规机组出力数据、负荷数据、拟建光伏电站场址多年小时级光照强度数据；

步骤2：对拟建光伏电站场址地区光照强度数据进行分析，求出该地区光伏阵列输出功率的概率密度函数，从而确定光伏电站的实际出力；

步骤3：建立基于机会约束规划理论的概率最优潮流模型；所述模型包括目标函数、等式约束和不等式约束；同时将雅克比矩阵最小模特征值作为衡量系统静态电压稳定性的指标作为不等式约束条件的一部分引入概率最优潮流模型；

步骤4：通过利用智能优化算法求解最优潮流模型，从而得到光伏发电接纳能力。

步骤2中，对拟建光伏电站场址地区光照强度数据进行分析，求出该地区光伏阵列输出功率的概率密度函数，从而确定光伏电站的实际出力的具体过程为：

步骤201：根据一个光伏方阵的输出功率P_pv′=rAηη_inv和光照强度的概率密度函数得到光伏阵列输出功率的概率密度函数；

所述光照强度的概率密度函数为：