[发明专利]一种基于外送通道确定风电最佳调峰装机规模的方法

权利要求书

1.一种基于外送通道确定风电最佳调峰装机规模的方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、根据给定的一条特高压输电线路，评估输电线路的建设投资成本与年度运行成本，评估电源侧风电场、火电厂、抽水蓄能站的建设投资成本与年度运行成本，得到三种发电与调峰设施的年度总成本与装机规模的关系；

S2、确定系统范围，针对选定的特高压输电线路，给出初始状态下风电场装机、火电厂装机、抽水蓄能站装机和输电线路最大功率的比例关系；

S3、在初始状态的比例关系下，对实际的负荷曲线进行供电，将系统运行一年的总成本与一年内总的输送电量相除得到终端单位用电成本，以终端单位用电成本最低为目标建立优化模型；

S4、不改变输电线路参数，改变风电场装机、火电厂装机、抽水蓄能站装机和输电线路最大输送功率的比例关系，在每一种比例关系下分别运行S3中的优化模型，得到所有比例关系下的优化结果，在所有优化结果中选择终端年度电成本最低的结果，得出对应的风电场装机、火电厂装机、抽水蓄能站装机与输电线路最大功率的比例关系，即确定了风电最佳调峰装机规模；

所述步骤S1中，将建设投资成本加上年度运行成本，得到各项设施的年度总成本，具体如下：

风电场的年度总成本为CW_inve+CW_main，其中风电场的建设投资成本CW_inve＝N*Y_w/n1，N为风电场站数，Y_w为单个风电场的总建设投资额，n1为风电机组的折旧年限；风电场的年度运行成本CW_main＝N*F_w，F_w为单个风电场的年固定运行维护成本；

火电厂的年度总成本为CC_inve+CC_main，其中火电厂的建设投资成本CC_inve＝Q*Y_c/n2，Q为火电厂的个数，Y_c为单个火电站的总建设投资额，n2为火电机组的折旧年限；火电厂的年度运行成本其中为火电站的年运行维护固定成本，为基础火电的年运行维护可变成本，为调峰火电的年运行维护可变成本，F_c为单个火电站的年固定运行维护成本；

抽水蓄能站的年度总成本为CS_inve+CS_main，其中抽水蓄能站的建设投资成本CS_inve＝M*Y_s/n3，M为抽水蓄能站的个数，Y_s为单个抽水蓄能站的总建设投资额，n3为抽水蓄能站的折旧年限；抽水蓄能站的年度运行成本其中为抽水蓄能站的年运行维护固定成本，为抽水蓄能站的年运行维护可变成本，F_s为单个抽水蓄能站的年固定运行维护成本；

输电线路的年度总成本为CT_inve+CT_main，其中输电线路的建设投资成本CT_inve＝K*Y_t/n4，K为特高压输电线路的条数，Y_t为单条输电线路的建设投资额，n4为输电线路的折旧年限；输电线路的年度运行成本CT_main＝K*F_t，其中F_t为单条输电线路的年固定运行维护成本；

所述将建设投资成本加上年度运行成本，得到各项设施的年度总成本中，对应的基础火电的年运行维护可变成本和调峰火电的年运行维护可变成本的具体计算如下：

p_c′＝p_c+a(a+1)τ/2

p_c′为不同调峰梯次下的火电单位运行成本，p_c为正常火电单位运行成本，a为调峰深度梯次，τ为调峰深度梯次价格，a_t为t时刻的调峰深度梯次，P^c′为调峰深度划分功率常数，为t时刻火力调峰功率；

为初始给定火电出力，Q1为基础火电站个数，Q2为调峰火电站个数，为火电最大的调峰功率，Δt为单位运行时间；

所述步骤S3具体包括以下步骤：

S31、获得某个地区实际的原始负荷曲线，以365天作为一个计算周期T，以小时为单位，将T分为8760个时间段，将原始负荷曲线转化为以小时为单位的负荷曲线；

S32、获取多个风电场实际的原始风电出力特性曲线，转化为以小时为单位的风电出力特性曲线，得到风电站的风电出力特性曲线的概率分布，从而得到风电出力特性曲线的密度函数，根据风电出力特性曲线的密度函数，通过蒙特卡洛算法，随机生成年风电出力特性曲线，构成电力系统的风电出力特性曲线：

P_w_t＝f(t)

f(t)为风电出力特性曲线的密度函数，为N个风电场总的风电出力特性曲线，P_w_t为风电出力特性曲线的密度函数，即为f(t)，P_w_ti表示第i个风力发电场的发电负荷曲线；

S33、假设在每个时间段内风力发电出力、火电厂发电出力、抽水蓄能站充放电出力以及负荷均保持稳定，在全年8760个小时中，确定每个小时的发电功率、输送功率与用电负荷的平衡关系：

Lp_t为t时刻总的负荷需求功率，为初始给定火电出力，为抽水蓄能站t时刻的充放电功率，为t时刻的火电调峰功率，为t时刻有效风力发电功率，δ为特高压输电线路的线损率；

S34、确定全年8760个小时内，t时刻的抽水蓄能充放电功率t时刻的火力调峰功率以及t时刻的有效风力发电功率具体方法如下：

计算t时刻的等效负荷需求功率Lr_t：

其中，为初始设定的火电调峰出力；

计算抽水蓄能站t时刻的充放电功率

其中，为有效充电功率，为有效放电功率，M为抽水蓄能站的个数；

确定剩余调峰负荷Lc_t：

计算t时刻火力调峰功率

计算t时刻有效风力发电功率

其中，为火电最大的调峰功率；

S35、确定全年8760个小时内，总有效风力发电量、总有效火力发电量、总抽水蓄能站耗电量、总有效抽水蓄能站发电量为：

Q_w为总有效风力发电量，Q_c为总有效火力发电量，Q_s1为总抽水蓄能站耗电量，Q_s2为总有效抽水蓄能站发电量，α1为抽水蓄能站的充电效率，α2为抽水蓄能站的放电效率；

S36、以终端用电成本最低为目标建立优化模型：

min：w＝C/Q_h

C＝CW_inve+CW_main+CC_inve+CC_main+CS_inve+CS_main+CT_inve+CT_main

Q_h＝(Q_w+Q_c+Q_s2-Q_s1)*(1-δ)

其中，C为整体年均成本，w为单位度电的成本，Q_h为总有效发电量。