適應(yīng)新能源發(fā)展的電力規(guī)劃方法研究(下)

適應(yīng)新能源發(fā)展的電力規(guī)劃方法研究（下）

4.3調(diào)峰計(jì)算流程首先，根據(jù)本文方法計(jì)算系統(tǒng)電力平衡，確定開機(jī)方式，未開機(jī)電源不納入調(diào)峰計(jì)算。其次，優(yōu)先將新能源和負(fù)荷的概率分布函數(shù)代入式(1)，形成扣減新能源出力后的系統(tǒng)剩余負(fù)荷(residualload)概率分布函數(shù)，以體現(xiàn)優(yōu)先消納新能源電量原則。再次，校驗(yàn)這時(shí)系統(tǒng)的EEOS指標(biāo)，如果EEOS＞0，說明在不投入任何常規(guī)機(jī)組情況下，系統(tǒng)即電量過剩，則應(yīng)調(diào)整新能源裝機(jī)規(guī)模，并重做電力平衡。最后，對(duì)各常規(guī)機(jī)組，用最小技術(shù)出力修正其出力概率分布函數(shù)，依次代入式(1)，求出系統(tǒng)最終的EEOS指標(biāo)。如果EEOS＞0，說明在所有常規(guī)機(jī)組都?jí)旱阶钚〖夹g(shù)出力情況下，系統(tǒng)仍電量過剩，則該時(shí)刻需棄風(fēng)或棄光，且EEOS的值即為棄風(fēng)、棄光電量。實(shí)際計(jì)算中，不應(yīng)僅針對(duì)某一時(shí)刻，而應(yīng)對(duì)全年各月典型日各小時(shí)都進(jìn)行計(jì)算，即可求出因系統(tǒng)調(diào)峰能力不足而導(dǎo)致的棄風(fēng)、棄光現(xiàn)象發(fā)生的準(zhǔn)確時(shí)刻以及系統(tǒng)全年棄風(fēng)、棄光電量。5算例分析5.1簡(jiǎn)單系統(tǒng)算例為說明本文方法有效性，先以一個(gè)簡(jiǎn)單系統(tǒng)為例：該系統(tǒng)年最大發(fā)電負(fù)荷10000MW；現(xiàn)有風(fēng)電機(jī)組3000MW，火電機(jī)組8200MW(含4×1000MW、4×600MW常規(guī)機(jī)組，6×300MW供熱機(jī)組)?；痣姍C(jī)組強(qiáng)迫停運(yùn)率統(tǒng)一取1%。為反映供熱機(jī)組特性，算例區(qū)分非供暖期(4月—10月)與供暖期(11月一次年3月)2種不同情況。非供暖期按容量?jī)?yōu)先原則，首先調(diào)用1000MW機(jī)組：供暖期則最先調(diào)用300MW供熱機(jī)組。純凝工況下，火電機(jī)組最小技術(shù)出力系數(shù)取50%；供熱工況下，分別取60%(8:00—18:00)、80%(19:00—次日7:00)。(1)電力平衡根據(jù)本文方法，求出算例系統(tǒng)各月典型日開機(jī)需求，如圖2所示。圖2算例系統(tǒng)每月典型日開機(jī)需求Fig.2Powerdemandofatypicaldayforeverymonthinexamplesystem由圖2可見，7月份該系統(tǒng)開機(jī)需求最大，為裝機(jī)控制月。不考慮風(fēng)電時(shí)，該月火電開機(jī)需求為10398MW，對(duì)比現(xiàn)有8200MW裝機(jī)，尚需規(guī)劃新增2198MW火電機(jī)組；考慮風(fēng)電時(shí)，火電開機(jī)需求為10178MW，尚需規(guī)劃新增1978MW火電機(jī)組。因此，3000MW風(fēng)電機(jī)組的加入，可節(jié)約火電裝機(jī)220MW。這一結(jié)論，與現(xiàn)有方法通常選取風(fēng)電裝機(jī)容量的5%～10%計(jì)入電力平衡是一致的。(2)電量平衡和調(diào)峰能力根據(jù)本文方法，求出算例系統(tǒng)各月典型日風(fēng)電應(yīng)發(fā)電量(電量平衡結(jié)果)、實(shí)發(fā)電量(調(diào)峰能力校驗(yàn)后結(jié)果)如圖3所示。圖3算例系統(tǒng)每月典型日風(fēng)電電量Fig.3Windenergyofatypicaldayforeverymonthinexamplesystem由圖3可見，供暖期(11月一次年3月)火電機(jī)組調(diào)節(jié)困難，加上風(fēng)電大發(fā)，棄風(fēng)現(xiàn)象嚴(yán)重。但因這時(shí)風(fēng)電大發(fā)，實(shí)際消納電量仍大于全年平均值。春秋季(4月—5月、10月)無供暖壓力時(shí)，棄風(fēng)主要原因是風(fēng)電相對(duì)大發(fā)。而夏季(6月—9月)風(fēng)電出力較小，系統(tǒng)調(diào)峰壓力降低，棄風(fēng)率下降，但利用小時(shí)數(shù)也低于全年平均水平。上述結(jié)果與風(fēng)電系統(tǒng)實(shí)際特點(diǎn)一致，證明了本文方法的有效性。根據(jù)本文方法的進(jìn)一步計(jì)算結(jié)果，全年風(fēng)電應(yīng)發(fā)電量為6.763×106MW·h，利用小時(shí)數(shù)2254h。但受調(diào)峰能力限制，實(shí)際消納風(fēng)電電量6.265×106MW·h，棄風(fēng)率7.35%，利用小時(shí)下降166h?？梢姡瑢?duì)含新能源電力系統(tǒng)，僅計(jì)算電量平衡沒有意義，須同時(shí)計(jì)算調(diào)峰能力，方可確定新能源的實(shí)際消納電量。這也證明了本文方法的必要性。5.2實(shí)際系統(tǒng)算例以中國(guó)北方某實(shí)際系統(tǒng)為例，2020年該系統(tǒng)最大發(fā)電負(fù)荷16600MW；規(guī)劃裝機(jī)：煤電合計(jì)14061MW(純凝8821MW、供熱4040MW、點(diǎn)對(duì)網(wǎng)受入1200MW)、氣電合計(jì)4806MW；規(guī)劃跨區(qū)網(wǎng)對(duì)網(wǎng)受入3950MW。火電強(qiáng)迫停運(yùn)率按實(shí)際取值，調(diào)峰計(jì)算區(qū)分供暖期與非供暖期。為體現(xiàn)本文模型對(duì)新能源高占比系統(tǒng)的有效性，假設(shè)該系統(tǒng)風(fēng)電規(guī)劃裝機(jī)3000MW、光伏發(fā)電規(guī)劃裝機(jī)6000MW，分別占最大負(fù)荷的18%和36%。(1)電力平衡根據(jù)本文方法，該系統(tǒng)裝機(jī)控制月為12月。當(dāng)月系統(tǒng)最大發(fā)電負(fù)荷為16600MW。不考慮新能源時(shí)，火電開機(jī)需求為17727MW，再考慮檢修備用1000MW(最大1臺(tái)機(jī))后，總規(guī)劃裝機(jī)需求為18727MW，對(duì)應(yīng)系統(tǒng)備用率為12.8%。結(jié)果與該系統(tǒng)習(xí)慣上取備用率為14%基本一致，且略有減少?？紤]新能源裝機(jī)后，該系統(tǒng)火電開機(jī)需求為17162MW，比之前減少了565MW火電裝機(jī)，其中風(fēng)電代替165MW、光伏發(fā)電代替400MW。這一結(jié)論，與現(xiàn)有方法通常選取新能源裝機(jī)容量的5%～10%計(jì)入電力平衡是一致的。(2)電量平衡和調(diào)峰能力根據(jù)本文方法，該系統(tǒng)2020年全年煤電、氣電、風(fēng)電、光伏發(fā)電的理論年利用小時(shí)分別為3780h、1760h、2300h、1800h。其中，煤電、氣電年利用小時(shí)與該系統(tǒng)習(xí)慣上選取的數(shù)值基本一致。但在新能源高占比情況下，風(fēng)電、光伏發(fā)電可否達(dá)到理論利用小時(shí)數(shù)，還留有疑問。為此，采用本文調(diào)峰計(jì)算方法進(jìn)行校驗(yàn)。結(jié)果顯示，該系統(tǒng)全年風(fēng)電、光伏發(fā)電的應(yīng)發(fā)電量分別為69.72億kW·h、108.37億kW·h；因調(diào)峰能力不足，導(dǎo)致棄風(fēng)、棄光電量分別為15.98億kW·h、15.61億kW·h，年利用小時(shí)分別降至1791h、1546h，由此煤電利用小時(shí)升至4009h。可見，對(duì)新能源高占比系統(tǒng)，僅計(jì)算電量平衡沒有意義，須同時(shí)進(jìn)行調(diào)峰計(jì)算才能得出新能源電量的實(shí)際消納情況，并為提高新能源消納能力的措施提供評(píng)判依據(jù)。6結(jié)語因新能源發(fā)電(本文指風(fēng)電、光伏發(fā)電等)出力具有隨機(jī)性，規(guī)劃階段對(duì)其容量?jī)r(jià)值估計(jì)偏保守，導(dǎo)致常規(guī)火電裝機(jī)規(guī)模偏大；運(yùn)行階段新能源大發(fā)時(shí)，為保證不棄風(fēng)、不棄光，又要壓制火電機(jī)組出力，是導(dǎo)致新能源富集地區(qū)火電利用小時(shí)數(shù)下降的重要因素之一。同時(shí)，當(dāng)火電機(jī)組供熱運(yùn)行或裝機(jī)過多，總出力無法充分下調(diào)時(shí)，還會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)調(diào)峰不足，出現(xiàn)棄風(fēng)、棄光，給電網(wǎng)規(guī)劃和運(yùn)行帶來很大壓力。針對(duì)以上情況，本文提出了一種適應(yīng)新能源發(fā)展的電力規(guī)劃電力電量平衡計(jì)算方法。該方法使用基于充裕度的概率性模型，能全面考慮各種機(jī)組故障組合和新能源出力、負(fù)荷預(yù)測(cè)不確定性影響，從而較恰當(dāng)?shù)胤从承履茉礄C(jī)組在裝機(jī)規(guī)劃中的地位和作用，避免現(xiàn)有方法依據(jù)經(jīng)驗(yàn)、人為指定新能源容量?jī)r(jià)值(即“可信容量”)和系統(tǒng)備用率在理論上的不足。算例表明，本文方法與現(xiàn)有方法計(jì)算結(jié)果基本一致，證明了本文方法的有效性，且比現(xiàn)有方法更有理論依據(jù)。本文還提出了一種計(jì)算系統(tǒng)調(diào)峰能力的指標(biāo)和方法。所提方法同樣采用概率性模型，能計(jì)算出系統(tǒng)因調(diào)峰能力不足導(dǎo)致的棄風(fēng)、棄光電量以及該電量發(fā)生的具體時(shí)間。算例表明，對(duì)新能源占比較高的電力系統(tǒng)，電量平衡得出的新能源發(fā)電量未必全部消納，必須進(jìn)行調(diào)峰計(jì)算。上述調(diào)峰計(jì)算結(jié)果，也為進(jìn)一步采取措施，避免棄風(fēng)、棄光，在電力規(guī)劃階段提高新能源消納占比提供了理論依據(jù)。為更好地使用本文方法，建議：一是盡快出臺(tái)適用于中國(guó)國(guó)情的電力系統(tǒng)可靠性導(dǎo)則和指標(biāo)；二是加強(qiáng)負(fù)荷預(yù)測(cè)理論和方法的研究工作，盡量給出帶預(yù)測(cè)誤差分布的負(fù)荷預(yù)測(cè)曲線；三是加強(qiáng)風(fēng)電、光伏發(fā)電出力歷史數(shù)據(jù)積累和分析工作，使本文所提新能源出力模型更符合實(shí)際。同時(shí)，本文調(diào)峰計(jì)算后得出的棄風(fēng)、棄光數(shù)據(jù)，為進(jìn)一步開展高占比新能源消納研究提供了支撐，建議后續(xù)進(jìn)一步研究提出切實(shí)提高新能源消納占比的方法和措施。參考文獻(xiàn)：[1]劉世宇，杜忠明，王茜，等.“十三五”電力發(fā)展思路解析[J].中國(guó)電力，2017，50(1)：7-12.LIUShiyu,DUZhongming,WANGQian,etal.Analysisonthedevelopmentideasofelectricpowerindustryintheperiodofthe13thfive-year[J].ElectricPower,2017,50(1):7-12.[2]李瓊慧，王彩霞.從電力發(fā)展“十三五”規(guī)劃看新能源發(fā)展[J].中國(guó)電力，2017，50(1)：30-36.LIQionghuiWANGCaixia.Analysisonnewenergydevelopmentbasedonthe13thfive-yearelectricpowerplanning[J].ElectricPower.2017,50(1):30-36.[3]國(guó)家能源局.2016年風(fēng)電并網(wǎng)運(yùn)行情況[EB/OL].(2017-01-26)[2017-03-13]./2017-01/26/c_136014615.htm.[4]國(guó)家能源局.2016年光伏發(fā)電統(tǒng)計(jì)信息[EB/OL].(2017-02-04)[2017-03-13]./2017-02/04/c_136030860.htm.[5]韓小琪，孫壽廣，戚慶茹.從系統(tǒng)調(diào)峰角度評(píng)估電網(wǎng)接納風(fēng)電能力[J].中國(guó)電力，2010，43(6)：16-19.HANXiaoqi,SUNShouguang,QIQingru.Evaluationofwindpowerpenetrationlimitfrompeakregulation[J].ElectricPower,2010,43(6):16-19.[6]王錫凡.電力系統(tǒng)優(yōu)化規(guī)劃[M].北京：中國(guó)水利電力出版社，1990.[7]張宏宇，方鑫，李碧輝，等.含大規(guī)模風(fēng)光電源電力系統(tǒng)隨機(jī)生產(chǎn)模擬[J].中國(guó)電力，2012，45(6)：73-76.ZHANGHongyu,FANGXin,LIBihui.etal.Probabilisticproductionsimulationofpowersystemswithlarge-scalewindandphotovoltaicgeneration[J].ElectricPower,2012,45(6):73-76.[8]郭旭陽，謝開貴，胡博，等.計(jì)入光伏發(fā)電的電力系統(tǒng)分時(shí)段隨機(jī)生產(chǎn)模擬[J].電網(wǎng)技術(shù)，2013，37(6)：1499-1505.GUOXuyang,XIEKaigui,HUBo,etal.Atime-intervalbasedprobabilisticproductionsimulationofpowersystemwithgrid-connectedphotovoltaicgeneration[J].PowerSystemTechnology,2013,37(6):1499-1505.[9]馬洲俊，程浩忠，丁昊，等.含不確定性電源的電力系統(tǒng)柔性生產(chǎn)模擬[J].電力系統(tǒng)控制與保護(hù)，2013，41(17)：63-70.MAZhoujun,CHENGHaozhong,DINGHao,etal.Flexibleproductionsimulationforpowersystemwithuncertainenergy[J].PowerSystemProtectionandControl,2013,41(17):63-70.[10]張寧，康重慶，陳治坪，等.基于序列運(yùn)算的風(fēng)電可信容量計(jì)算方法[J].中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào)，2011，31(25)：1-9.ZHANGNing,KANGChongqing,CHENZhiping,etal.Windpowercrediblecapacityevaluationmodelbasedonsequenceoperation[J].ProceedingsoftheCSEE,2011,31(25):1-9.[11]電力規(guī)劃設(shè)計(jì)總院.電力系統(tǒng)設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].北京：中國(guó)電力出版社，1998.[12]中國(guó)電力企業(yè)聯(lián)合會(huì).2015年全國(guó)電力可靠性指標(biāo)[EB/OL].(2016-08-23)[2017-03-13]./zhibiaofabu/linianzhibiao/2016-08-23/157341.html.[13]郭永基.電力系統(tǒng)可靠性分析[M].北京：清華大學(xué)出版社，2003.[14]ALLANRN,BILLINTONR,ABDEL-GAWADNMK.TheIEEEreliabilitytestsystem-extensionstoandevaluation