[发明专利]一种含高渗透率风光发电的电源系统容量配比优化方法

说明书

本发明提出了一种含高渗透率风光发电的电源系统容量配比优化方法，其核心是以具有相同弃风弃光比例约束为前提，确定多个风光容量配比下的规划方案，通过求解拟合函数的极值点寻找最佳容量配比，本发明：①基于8760小时的日前经济调度仿真，科学地计算了火电机组的运行成本；②在供电成本中同时计及了火电机组的运行成本、风‑光‑火机组的设备投资成本、火电机组发电所导致的环境成本以及火电系统的调峰和备用成本；③通过拟合得到供电成本与风光机组装机容量配比之间的函数关系，便于通过求取极值点得到最佳容量配比，④考虑了多个成本要素的影响，对风光机组装机容量配比开展了敏感性分析。

技术领域

本发明适用于风力和光伏资源充足，采用风—光—火等多能源互补发电的电源规划领域，尤其涉及含高渗透率风光发电的电源系统容量配比优化方法。

背景技术

随着科技的进步，风机和光伏的设备投资成本逐年下降，展现出了较好的利用前景，世界各国高度重视可再生能源的开发与利用，然而由于风光机组出力的不确定性，必须在其他出力可控机组的配合下才能向负荷供电。就我国而言，出力可控机组主要指燃煤火电机组，充分利用火电机组的可调容量，积极挖掘风、光电源出力的互补性，并且允许弃置可再生能源的部分尖峰出力，能够一定程度上降低系统调峰和备用容量的压力，对于发展高渗透率的风光发电意义重大。

就目前而言，我国的电力需求还未饱和，但作为调峰电源的火电机组未来将不再大幅度增长甚至逐渐关停，未来的电力系统面临调峰压力。当风光装机容量较小时，能够实现风光电量的100％消纳，清洁的风光电能替代了部分煤电，往往能够降低总发电成本；当风光装机容量增加到某一临界值时，由于火电机组的调节受爬坡速度、最小出力限制、最大调节次数等安全性约束，风光机组的尖峰出力不能被消纳，将不得不切除一部分风机和光伏出力，产生弃风弃光现象；随着风光累计并网容量不断增加，被弃置的风光电量占比也随之增加。由此可见，在开展风光机组容量优化时需要计及合理的弃风弃光措施，合理的弃风弃光措施可以提高可再生能源的渗透率，并且还可以提高系统运行中某些苛刻条件下的备用容量，使系统变得更加安全可靠。

可再生能源存在天然的互补性，利用可再生能源之间的互补性对可再生能源装机容量配比进行经济性优化可以增大可再生能源的并网容量，降低系统的供电成本，提高系统的清洁能源的占比。虽然对于可再生能源装机容量配比优化已有很多研究，但是还存在以下不足：对于高渗透率的风光发电，对风光机组容量配比开展优化分析式，未考虑到随着技术的进步和对环境保护的重视，环境成本、燃料成本、风光机组设备投资成本等参数已经并将继续发生大幅变化，它们势必影响互补电源系统的容量配比，而且对风光机组容量配比的优化方法关注不足。对于含高渗透率风光发电的系统，电源的容量配比对提高电能消纳水平、降低供电成本具有重要影响，而且对风-光-火互补系统的容量配比优化是一项复杂的工作，不是与某几个参数存在简易的函数关系，而是需要运用开展详细的运行仿真分析才能得到。

发明内容

本发明提出了一种含高渗透率风光发电的电源系统容量配比优化方法，其核心是以具有相同弃风弃光比例为前提，确定多个风光容量配比下的规划方案，通过求解拟合函数的极值点寻找最佳容量配比，本发明：①基于日前经济调度仿真，科学计算了火电机组的运行成本；②在供电成本中同时计及了火电机组的运行成本、风-光-火机组的设备投资成本、火电机组发电所导致的环境成本以及火电系统的调峰和备用成本；③通过拟合得到供电成本与风光机组装机容量配比之间的函数关系，便于通过求取极值点得到最佳容量配比，④考虑了多个成本要素的影响，对风光机组装机容量配比开展了敏感性分析。具体来说，通过以下六个步骤得到当地供电成本最低的风机光伏装机容量配比：

步骤一、输入本地区负荷以及火电机组的装机容量，根据当地的资源条件确定可再生能源装机容量二维遍历的寻优范围；