一種風電消納能力分析方法
【技術領域】
[0001] 本發明設及風電并網技術領域，特別是設及一種風電消納能力分析方法。
【背景技術】
[0002] 風電是具有可再生性的綠色能源，近年來隨著我國能源結構的調整，綠色能源愈 發得到重視。為保障能源安全和推動環境保護，我國推出了一系列新能源發展政策，鼓勵風 電的大規模開發利用。我國于2010年風電裝機容量超過美國成為世界風電裝機容量最大的 國家，截至2014年底，我國風電裝機容量已達到9581萬千瓦，根據我國可再生能源發展"十 二五"規劃，2020年風電裝機容量預計達到2億千瓦。然而，國內的風電發展極不平衡，受風 能資源的限制，風電開發主要集中分布在東北、西北和華北地區，一方面由于風電的規劃和 建設周期短，開發風電過程中往往沒有詳細考慮到當地電網、電源和負荷的現實情況;另一 方面風電基地所在地區電網負荷較小，負荷中屯、位于東部沿海，致使目前北"地區風電 消納面臨很大困難。
[0003] 國內外相關研究主要集中在電網不限制風電出力情況下的最大允許風電裝機容 量，最大允許風電裝機容量用來表征電網消納風電的能力，其中影響風電消納能力的關鍵 因素是電網輸送能力和系統調峰能力，因此分析風電消納能力的主要方法是從電網輸送能 力的角度和系統調峰能力出發。現有技術中雖然存在最大消納風電能力的計算方法，但是 沒有考慮允許限制部分風電出力的情況。實際上，對于風電裝機容量較大的風電基地，風電 出力超過80%的概率一般僅在3% W下，如果某一時段風電出力過大，而系統調峰能力或者 輸送能力不足時，可采取限制部分風電出力的措施來避免發生電網安全穩定問題;相反，在 系統調峰能力或輸送能力充足時，在保障系統安全穩定運行前提下，應全額消納風電。
[0004] 目前，國內多個地區的風電裝機容量已經超過了消納風電能力，W風電電力衡量 消納風電能力已失去意義，電量消納成為風電發展的最終目標，而通過限制部分風電尖峰 出力來提高風電電量消納能力已成必然趨勢。因此，選擇風電發電量和風電限電量來直觀 表征系統消納風電能力尤為重要。

【發明內容】

[0005] 針對上述問題，本發明的目的是提供一種風電消納能力分析方法，能夠直觀、準確 地表征電力系統消納風電的能力。
[0006] 為實現上述技術目的，本發明采取W下技術方案:一種風電消納能力分析方法，其 特征在于，包括W下步驟:1)采集電力系統數據，其中，電力系統數據包括網架結構、全網總 裝機容量Piz、全網風電裝機容量Piw和計算期間電力系統每小時的平均負荷預測值Pil;2)根 據網架結構、全網總裝機容量Piz、全網風電裝機容量Piw和計算期間電力系統每小時的平均 負荷預測值Pa確定電力系統開機方式，并根據電力系統開機方式確定非風電機組的最小開 機容量PiMin;3)基于電力系統開機方式計算得到各主要輸電通道的熱穩定極限Pith和暫態 穩定極限Pitr ;并根據熱穩定極限Pith和暫態穩定極限Pitr，分別對應計算每一主要輸電通道 的最大輸送能力Pimax;4)根據全網風電裝機容量Piw和風電出力同時率丫計算每小時提供的 最大風電出力Piw^ax; 5)根據各主要輸電通道的最大輸送能力Pimax進行潮流計算得到基于網 絡約束的風電出力Piwnet;6)根據計算期間電力系統每小時的平均負荷預測值PiL和非風電 機組的最小開機容量PiMin計算得到基于系統調峰能力的風電接納空間Piw;7)根據基于系 統調峰能力的風電接納空間Piw。和基于網絡約束的風電出力Piwnet計算得到風電實際出力 Pia,根據風電實際出力Pia和每一主要輸電通道的最大輸送能力Pimax,分別對應計算電力系 統內每一主要輸電通道的受限出力Pix;8)根據風電實際出力Pia計算風電發電量Ewt,根據每 一主要輸電通道的受限出力Pix計算風電限電量Ewx; 9)根據風電發電量Ewt和風電限電量Eh 計算棄風電量比例，根據棄風電量比例和電網的實際運行情況判斷風電消納能力的大小。
[0007] 所述步驟3)基于電力系統開機方式，采用電力系統分析綜合程序或者PSD-BPA (Power System Department-Bonneville Power Administration)程序仿真計算得至Ij各主 要輸電通道的熱穩定極限Pith和暫態穩定極限Pitr;并根據熱穩定極限Pith和暫態穩定極限 Pitr,分別對應計算每一主要輸電通道的最大輸送能力Pimax,其中主要輸電通道的最大輸送 能力Pimax計算公式如下:Pimax = min(Pith，Pitr)式中，Pimax表示主要輸電通道的最大輸送能 力;Pith表示該主要輸電通道的熱穩定極限;Pitr表示該主要輸電通道的暫態穩定極限。
[0008] 所述步驟4)根據全網風電裝機容量Piw和風電出力同時率丫計算每小時提供的最 大風電出力Piwmax,其中每小時提供的最大風電出力Piwmx的計算公式如下:Piwmx= 丫 XPiw式 中，Piwmx表示每小時提供的最大風電出力；Y表示風電出力同時率;Piw表示風電裝機容量。
[0009] 所述步驟5)根據各主要輸電通道的最大輸送能力Pimax,采用電力系統分析綜合程 序或者PSD-BPA程序進行潮流計算得到基于網絡約束的風電出力Piwnet。
[0010] 所述步驟6)根據計算期間電力系統每小時的平均負荷預測值PiL和非風電機組的 最小開機容量PiMin計算得到基于系統調峰能力的風電接納空間Piw。，其中基于系統調峰能 力的風電接納空間Piwc計算公式如下:Piwc = PiL-PiMin式中，Piwc表示基于系統調峰能力的風 電接納空間;PiL表示計算期間電力系統每小時的平均負荷預測值;P皿n表示非風電機組的 最小開機容量。
[0011] 所述步驟7)所述根據基于系統調峰能力的風電接納空間Piw。和基于網絡約束的風 電出力Piwnet計算得到風電實際出力Pia,根據風電實際出力Pia和每一主要輸電通道的最大 輸送能力Pimax,分別對應計算電力系統內每一主要輸電通道的受限出力Pix,其中，風電實際 出力Pia的計算公式如下:Pia二min{Piwc，min (Piwmax，Piwnet )}式中，Pia表不風電頭際出力;Piwc 表示基于系統調峰能力的風電接納空間；Piwmx表示最大風電出力;Piwnet表示基于網絡約束 的風電出力；主要輸電通道的受限出力Pix的計算公式如下:Pix = Pimax-Pia式中，Pix表示主要 輸電通道的受限出力;Pimax表示主要輸電通道的最大輸送能力;Pia表示風電實際出力。 [0012]所述步驟8)根據風電實際出力Pia計算風電發電量Ewt,根據每一主要輸電通道的 約如 受限出力Pix計算風電限電量Ewx,其中，風電發電量Ewt的計算公式如下：Ew=X Pw式中，Ewt 1=1 抗械 表示風電發電量;Pia表示風電實際出力；風電限電量Ewx的計算公式如下：E、n= S Pi、式中， i二 1 Ewx表示風電限電量;Pix表示主要輸電通道的受限出力。
[001引所述步驟9)根據風電發電量Ewt和風電限電量Ewx計算棄風電量比例，根據棄風電 量比例和電網的實際運行情況判斷風電消納能力的大小，具體判斷過程為：當棄風電量比 例小于5%時，表示風電消納情況良好，當棄風電量比例大于10%時，表示風電消納能力不 足，其中，棄風電量比例的計算公式如下
式中，n表示棄風電量比例;Ewx 表不風電限電量;Ewt表不風電發電量。
[0014] 本發明由于采取W上技術方案，其具有W下優點：本發明由于通過風電發電量和 風電限電量表征電力系統消納風電的能力，且在風電發電量和風電限電量的計算過程中考 慮到網絡約束和系統調峰能力，使得風電消納能力更貼近實際，因此能夠直觀、準確地表征 電力系統消納風電的能力，進而為區域電網風電規劃提供重要依據。本發明設計步驟簡單， 操作方便，容易實現，具有比較高的實用性，可W廣泛應用于區域電網風電規劃的過程中。
【附圖說明】
[0015] 圖1是本發明的風電消納能力分析方法流程示意圖。
【具體實施方式】
[0016] 下面結合附圖和實施例對本發明進行詳細的描述。
[0017] 如圖1所示，本發明的風電消納能力分析方法，包括W下步驟：
[0018] 1、采集電力系統數據，其中，電力系統數據包括網架結構、全網總裝機容量Piz、全 網風電裝機容量Piw和計算期間電力系統每小時的平均負荷預測值PiL;
[0019] 2、根據網架結構、全網總裝機容量Piz、全網風電裝機容量Piw和計算期間電力系統 每小時的平均負荷預測值PiL確定電力系統開機方式，并根據電力系統開機方式確定非風電 機組的最小開機容量PiMin,其中確定電力系統開機方式可W采用現有方法進行確定，在此 不再寶述；
[0020] 3、基于電力系統開機方式，采用電力系統分析綜合程序(Power System Analysis Software Package，PSASP)或者PSD_BPA(Power System Department-Bonneville Power Administration)程序仿真計算得到各主要輸電通道的熱穩定極限Pith和暫態穩定極限 Pitr,其中，主要輸電通道包括風電外送通道、省間聯絡線斷面和電網薄弱斷面;并根據熱穩 定極限Pith和暫態穩定極限Pitr,分別對應計算每一主要輸電通道的最大輸送能力Pimax,其 計算公式如下：
[0021] Pimax = min(Pil；h，Pil；r)
[0022] 式中，Pimax表示主要輸電通道的最大輸送能力;Pith表示該主要輸電通道的熱穩定 極限;Pitr表示該主要輸電通道的暫態穩定極限；
[0023 ] 4、根據全網風電裝機容量Piw和風電出力同時率丫計