[发明专利]一种基于负荷控制的高风光渗透率地区电网调峰方法

说明书

本发明提出了一种基于负荷控制的高风光渗透率地区电网调峰方法。建立了一种负荷控制、火电调峰、联络线调节、弃风弃光共同参与的联合调峰优化模型。为联络线设置不同的允许波动极限档位，并计算该模型，即可获得优化后的调峰方案，从而降低系统总支付成本，提升对新能源的消纳能力。优点：1.能够与传统火电调峰形成优势互补，明显增强地方电网的调峰能力，提高对新能源的消纳水平；2.加入负荷控制必要的约束条件，提高了计算结果的准确度；3.考虑了由于新能源出力不确定性造成的弃风弃光成本和联络线调峰，更加符合电力系统运行的实际情况，对含高耗能负荷的新能源大量接入地区调峰问题有较好的指导意义，具有良好的推广价值和应用前景。

技术领域

本发明属于电力系统运行与控制领域，尤其涉及一种负荷控制参与的地区电网调峰方案。

背景技术

近年来，我国的风电、光伏产业得到了大力发展。截至2017年底，我国风电累积装机容量达164GW，光伏累积装机容量达130GW。然而，我国能源资源与负荷在地理上呈逆向分布，风光资源丰富的地区往往负荷水平较低，区域内负荷难以消纳大规模接入的新能源。同时，风光发展增速过快，与电网发展不匹配，造成新能源跨区消纳也存在种种问题。此外，风能和光能具有较强的不确定性，导致风电和光伏发电出力也具有明显的功率波动性，需要传统电源提供足够容量响应波动。因此，高风光渗透率地区电网普遍出现了较为严重的弃风弃光现象，消纳大规模新能源成为亟待解决的难题。

造成弃风弃光的原因包括系统外送通道狭窄、调峰能力不足、备用不足等，因此，提高电力系统调峰水平是解决新能源消纳问题的重要思路之一。传统的调峰手段包括火电调峰、抽水蓄能调峰等。但是，火电调峰可调范围小，调节速度慢，难以响应新能源快速变化；抽水蓄能调峰对环境要求较高，无法在全部地区推广。在此背景下，利用高耗能负荷就地平抑风光出力波动，减小电力系统峰谷差，成为促进新能源进一步消纳的新思路。

高耗能负荷容量大，自动化水平高，且具有可中断特性和可调节特性，因而具有可观的潜在调峰容量。同时，高耗能负荷调节速度远高于传统机组，因此在较长时间尺度的问题中可以忽略爬坡约束。基于现阶段的技术水平，有条件参与电网调峰运行的高耗能工业负荷大致可分为电解槽类和电弧炉类两种。其中，电解铝属于电解槽类，冶钢属于电弧炉类。

高耗能负荷参与调峰的基本原理是其有功功率可以围绕额定值在一定的上下范围内波动。因此，对参与调峰的高耗能负荷，其负荷功率可以等效为一个负荷和一台发电机的叠加。负荷恒为额定值；发电机出力为负数时，等效负荷向上调节；发电机出力为正数时，等效负荷向下调节。

当调度高耗能负荷参与调峰时，需要对负荷偏离额定工况的最大运行时长进行限制。同时，两次调度之间也应留有一定的不受控时段。当调度周期较长时，根据负荷企业的意愿，可能还需就全周期内的最大受控次数进行约定。

综上所述，负荷调节具有调节范围小(特别是向上调节范围小)、调节速度快、连续调节时间短的特点。因此，负荷调节适用于平抑新能源的短时波动，特别是短时出力下降，以弥补火电调峰速度较慢的不足。

现有专利大多从高耗能负荷参与需求侧响应的角度，研究消纳已知出力新能源的策略，但是很少涉及因无法全额消纳大规模新能源导致的弃风弃光成本，但是实际系统中在风光大发负荷较小时弃风弃光在所难免，因而这与电力系统的实际运行情况不一致。而同时更鲜有相关专利考虑联络线的功率波动问题，将联络线传输功率设为定值或将研究对象视为满足自给自足，这与电力系统的实际也不够相符。还有部分专利仅将高耗能负荷作为可调对象，但没有涉及其调节性能，没有考虑到其主要服务于生产而不是电力调度的特点，因而缺乏必要的约束，这使专利内容在实际生产中推广难度较大。

基于上述背景，针对利用高耗能负荷参与调峰促进高风光渗透率地区新能源消纳的问题，本发明提出了一种基于负荷控制的高风光渗透率地区优化调峰方案，该调峰方案将负荷控制作为一种联合调峰手段，结合考虑了弃风弃光造成的惩罚成本以及联络线的不同允许波动范围；旨在增强地区电网对新能源的消纳能力，在保证系统运行经济性的前提下减少弃风弃光的发生。