專利名稱：基于風電運行模擬的多維度風電消納能力判別方法
技術領域：
本發明屬于電力系統運行與控制領域，特別涉及基于風電運行模擬的多維度風電消納能力判別方法。
背景技術：
自上世紀80年代以來，石油危機、氣候變化、能源問題成為國際焦點，以風能為代表的清潔能源快速發展，成為遠期重要的替代能源。大力發展可再生能源是我國能源發展戰略的重要組成部分。風電技術成熟，是最具商業開發潛力的可再生能源之一。通常來講，風電出力表現出不同于常規電源的特性隨機性、波動性、不確定性。這些特性為電力系統的安全運行與穩定控制帶來了嚴峻挑戰，因此提供科學的方法以實現對電力系統風電消納能力的判別，風電消納能力將作為電力系統的運行、調度、控制等各個功能環節的重要指 標。電力系統的風電消納的先決條件是電力系統風電消納能力的判別，即判別出年度、月度、日度的電力系統可接納的風電規模；目前一種基于風電運行模擬的風電消納能力判別方法是針對電力系統的歷史典型風電出力曲線，以確定性的計算方法考慮風電因素來判別風電消納能力，其主要步驟為I)選取若干條歷史典型風電出力曲線；2)根據機組調節能力計算電力系統各約束維度的可調空間；3)根據可調空間的大小判斷能否接納選取出的風電出力曲線；4)倍比調整風電出力曲線，恰好能夠被電力系統接納時的風電出力曲線視為電力系統的風電消納能力。該方法存在不足I)風電出力曲線以確定性的方法參與到風電消納能力判別的過程中，沒有考慮風電出力的隨機性、波動性以及不確定性；2)選用的典型風電出力曲線，并不能表征風電出力的全部場景(隨機性、波動性以及不確定性的不同表現形式);3)未能充分考慮風電并網對于電力系統調峰、調頻、備用、負荷跟蹤以及網絡等各方面因素的影響；4)對于未來風電并網后的消納情況沒有全面的把握，不能保證風電在一定的消納比例之內運行；而從風電并網的控制策略的角度來看，當前所采取的措施僅涉及風電機組本身的關停控制，并未配合以傳統機組的開停，限制著電力系統消納風電的可控原件與可控范圍。在常規機組確定的開機狀態下，當電力系統無法消納過多的風電出力時，關閉部分風電機組成為唯一的可行策略，從而浪費了部分風電資源。綜上所述，需要一套更為科學與全面的風電消納能力判別方法，并計及電力系統調峰能力、調頻能力、快速備用能力、負荷跟蹤能力以及網絡輸送能力等因素，考慮風電出力特性為電力系統的調度、運行、控制人員提供快速判別風電消納能力的工具。目前已公開了一種利用多風電場運行模擬技術模擬風電場時序出力的方法，該方法具體包括以下步驟I)根據測風數據擬合得到Weibull分布的尺度參數c和形狀參數k (1-1)雙參數Weibull分布函數Fwfe, k) (χ)表達式如下& Η(χ) = 1-exp - - ,xe
= _ exP - j — j (2)
C\c)\c)(1-3)平均風速無的表達式如下χ =cT{\ + ljk) (3)(1-4)由風速標準差σ求得形狀參數k，表達式如下昏十〔1+ |)盧〔1 + ￡|_—I (4)其中，平均風速χ與Weibull分布中尺度參數c成正比；Γ為伽馬函數廠((i)=丄.ya^le~vdy)；2)設定風速的時間相關性根據測風數據擬合得到風速的時間相關性特征量Θ(即風速的波動特性，表征風速波動性的方式是自相關函數，自相關函數是指時間序列與自身不同時間位移的序列的線性相關系數，自相關函數是時間序列時間相關性的度量，反映時間序列波動性的大小，自相關函數的值隨時差增加而衰減，時間序列波動越劇烈，自相關函數衰減越快)，風速的自相關函數在數值上由負指數函數表示，表達式如下P (k)=e_0k, Θ > O, k=l, 2, 3. . . (5)式(5)中，Θ的大小決定自相關函數衰減的快慢，進而表征風速波動的劇烈程度；3)設定風速的空間相關性相鄰風電場由于地理位置的鄰近，風電場所處的氣象條件相似，因此距離較近的風電場的風速在空間上往往具有正相關性，風電場之間風速相關性主要與地理距離有關相距較近的風電片區由于受到同一天氣狀況的影響，其風速將會表現出較強的相關性；相距較遠的風電片區，其遇到同一天氣狀況的概率較小，因此其風速相關性較弱；多風電場風速之間的相關系數與風電場之間的地理距離存在負指數關系，表達式如下c = eM (6)式(6)中，c為風速相關系數；d為兩風電片區之間地理距離；M為風速相關系數隨距離衰減因子；4)以全年風速平均值為基值得到全年各月平均風速序列(即風速的季節特性由于氣候原因，不同季節風電場所在地區風速水平不同，且具有一定規律)，各月平均風速序列記為km，km中的元素表達式如下
權利要求
1.一種基于風電運行模擬的多維度風電消納能力判別方法，其特征在于，包括1)根據測風數據，利用多風電場運行模擬技術模擬風電場時序出力；2)根據模擬風電場時序出力、年度風電消納能力判別集以及調峰能力、調頻能力、負荷跟蹤能力、快速備用能力和網絡輸送能力作為約束條件，對風電消納能力進行多維度判別； I)根據測風數據，利用多風電場運行模擬技術模擬風電場時序出力，具體包括以下步驟 1-1)根據測風數據擬合得到Weibull分布的尺度參數c和形狀參數k (1-11)雙參數Weibull分布函數Fw(e,k) (X)表達式如下
全文摘要
本發明公開了一種基于風電運行模擬的多維度風電消納能力判別方法，屬于電力系統運行與控制領域。該方法包括根據測風數據，利用多風電場運行模擬技術模擬風電場時序出力；根據模擬風電場時序出力、年度風電消納能力判別集以及調峰能力、調頻能力、負荷跟蹤能力、快速備用能力和網絡輸送能力作為約束條件，對風電消納能力進行多維度判別。本發明幫助電力系統調度、運行與控制人員從多個維度精準預估未來電力系統可接納的風電規模，進而制定風電消納方案，實現風電的高效利用，顯示出重要的現實意義和良好的應用前景。
文檔編號H02J3/00GK102780219SQ20121015490
公開日2012年11月14日 申請日期2012年5月17日 優先權日2012年5月17日
發明者夏清, 康重慶, 張寧, 徐乾耀 申請人:清華大學