[发明专利]一种适于梯级水光互补能源发电系统的光伏容量配置方法

说明书

本发明公开了一种适于梯级水光互补能源发电系统的光伏容量配置方法，包括：步发电系统典型负荷的峰荷曲线和基荷曲线的生成方法；基于k‑means的光伏发电出力的概率模型；基于峰荷曲线和基荷曲线以及光伏发电出力的概率模型，通过建立梯级水光互补能源发电系统的运行模拟模型，可计算出互补能源发电系统的发电收益；基于计算的发电收益，通过建立梯级水光互补能源发电系统的投资收益模型，可计算出互补能源发电系统的投资成本收益，选择出净收益最大的光伏装机容量为发电系统的最优配置容量；可实现梯级水电能源基地光伏容量的配置，避免光伏过度投资导致的资源浪费，同时最大化梯级水光互补能源发电系统的投资收益。

技术领域

本发明涉及多能互补发电系统规划运行技术领域，具体地，涉及一种适于梯级水光互补能源发电系统的光伏容量配置方法。

背景技术

随着能源短缺、全球气候变暖、生态环境恶化等问题日益严峻，寻求更加低碳清洁、安全经济的可持续绿色能源，已经成为全球普遍共识。我国既是能源消耗大国又是碳排放大国，大力发展风、光、水等可再生能源，加快清洁化和低碳化电力能源转型是我国能源发展的必然趋势。到2020年底，我国水电和太阳能发电并网装机容量将分别达到3.4亿千瓦、1.1亿千瓦。

由于一次能源资源的禀赋特点，光伏发电出力具有很强的随机性、间歇性、周期性和波动性，属于电力能源结构中典型的不可控电源。因此，光伏发电单独运行很难与负荷需求相匹配，需要具有灵活性的电源与之协调配合。水电具有启停迅速、负荷调节快、调节范围大等优点，可以为电力系统提供优质的调峰调频容量和事故备用容量。但是，水电的发电能力通常在长时间尺度分布不均匀，具有明显的丰、枯季特征：在丰水季弃水现象突出，在枯水季电量供给能力严重不足。因此，水光互补发电不仅可以平抑光伏发电出力的波动，提高电网安全运行的稳定性，而且在长时间尺度上能够弥补水电丰枯季电量供给能力的差异。水光互补发电可以实现100％零碳化清洁能源供给，是未来主要的可再生能源开发模式，也是我国能源低碳化转型和绿色发展的重要支撑，

我国西部地区水能资源丰富，地理条件优越，适合流域梯级水电的开发建设。经过多年滚动综合开发，我国逐步形成了众多干流梯级水电站群。同时，我国西部地区太阳能资源丰富，具有梯级水电和光伏发电互补开发的天然基础。因此，基于梯级水电群的潜在调节能力，在梯级水光能源基地合理配置光伏容量，可以有效提高西部能源基地的电力供给连续性和均衡性，从而促进可再生能源的并网消纳，充分发挥水、光全绿色能源的互补发电效益。

目前，关于水光互补发电系统的容量配置方法仅适用于常规水电和光伏的互补发电系统，未能考虑梯级水电站的水力耦合关系，因此无法考虑梯级水电群联合出力的协同效益。

发明内容

本发明的目的在于提出一种适于梯级水光互补能源发电系统的光伏容量配置方法，可实现梯级水电能源基地光伏容量的配置，避免光伏过度投资导致的资源浪费，同时最大化梯级水光互补能源发电系统的投资收益。

梯级水光互补能源发电系统是指由梯级水电群、光伏电站和外送输电线路组成的发电系统。通常，梯级水电流域中水电站的开发已基本完成，而光伏电站尚未充分开发。

为实现上述发明目的，本发明提供了一种适于梯级水光互补能源发电系统的光伏容量配置方法，主要包括4个步骤：步骤1为发电系统典型负荷的峰荷曲线和基荷曲线的生成方法；步骤2为基于k-means的光伏发电出力的概率模型；基于步骤1中的峰荷曲线和基荷曲线以及步骤2中的光伏发电出力的概率模型，步骤3通过建立梯级水光互补能源发电系统的运行模拟模型，可计算出互补能源发电系统的发电收益；基于步骤3计算的发电收益，步骤4通过建立梯级水光互补能源发电系统的投资收益模型，可计算出互补能源发电系统的投资成本收益。本发明的具体特征在于包括以下步骤：

1、生成发电系统典型负荷的峰荷曲线和基荷曲线。

1.1对发电系统典型日负荷进行标幺化处理，其计算公式为：