含光热电站的新能源发电系统调峰效能评价方法及系统

技术领域

本发明涉及光热发电技术领域，特别是涉及一种含光热电站的新能源发电系统调峰效能评价方法及系统。

背景技术

全球化石能源危机与环境污染的双重压力促使电力系统向清洁化转型，而高比例可再生能源成为未来电力系统的主要场景。由于可再生能源出力不确定性和波动性的特征，风电与光伏的大量接入将影响电力系统的预测与调度准确性，给系统灵活运行带来新问题。如何解决高比例可再生能源电力系统中风光出力波动性与系统运行灵活性间的矛盾，提升系统的消纳水平是高比例可再生能源电力系统运行中面临的重要挑战。近年来，快速发展的储能技术成为解决可再生能源消纳问题新的突破口，作为集储能与发电于一身的可再生能源发电方式，在新的能源大环境下，光热发电在电力系统中的地位需要被重新审视。与其他波动性发电相比，太阳能热发电最大优势是能够配备储热装置，通过与储热系统联合运行，显著平滑发电出力，减小出力波动，同时提高系统运行灵活性；另一方面，光热发电能够弥补风电、光伏发电的波动特性，提高系统稳定性及消纳波动电源的能力。

目前研究大多针对小规模光热发电，以最大化电站自身收益为目标，有的仅考虑新能源发电系统的经济性问题，或仅考虑新能源的就地消纳问题，未从改善系统调峰的角度建立光热电站灵活运行模型，未对其运行灵活性带来的综合调峰效能进行量化分析。

发明内容

本发明的目的是提供一种含光热电站的新能源发电系统调峰效能评价方法及系统，从调峰效果、调峰煤耗量以及弃电率3个角度对光热电站灵活运行的综合调峰效能进行量化评估，能够更直观地量化对调峰层面的贡献，有助于电力系统的清洁化转型。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种含光热电站的新能源发电系统调峰效能评价方法，包括：

获取负荷用电量、发电机组的并网功率和储能装置的并网功率，并根据所述负荷用电量、所述发电机组的并网功率和所述储能装置的并网功率采用欧式距离计算方法确定调峰效果指标；所述发电机组包括光热机组、风电机组、光伏机组和火电机组；

获取火电机组的出力值，并根据所述火电机组的出力值确定火电机组在三个阶段的调峰煤耗量；三个阶段分别为常规调峰阶段、不投油深度调峰阶段和投油深度调峰阶段；

获取风电机组的预测出力值和实际出力值以及光伏机组的预测出力值和实际出力值，并根据所述风电机组的预测出力值和实际出力值以及光伏机组的预测出力值和实际出力值确定弃电率指标；

根据所述调峰效果指标、所述调峰煤耗量和所述弃电率指标进行调峰效能评价。

可选的，所述根据所述负荷用电量、所述发电机组的并网功率和所述储能装置的并网功率采用欧式距离计算方法确定调峰效果指标，具体包括：

根据如下公式确定调峰效果指标：

其中，

P

式中，I

可选的，所述根据所述火电机组的出力值确定火电机组在三个阶段的调峰煤耗量，具体包括：

根据如下公式确定火电机组在三个阶段的调峰煤耗量：

其中，

式中，C

可选的，所述根据所述风电机组的预测出力值和实际出力值以及光伏机组的预测出力值和实际出力值确定弃电率指标，具体包括：

根据如下公式确定弃电率指标：

式中，I

本发明还提供一种含光热电站的新能源发电系统调峰效能评价系统，包括：

调峰效果指标确定模块，用于获取负荷用电量、发电机组的并网功率和储能装置的并网功率，并根据所述负荷用电量、所述发电机组的并网功率和所述储能装置的并网功率采用欧式距离计算方法确定调峰效果指标；所述发电机组包括光热机组、风电机组、光伏机组和火电机组；

调峰煤耗量确定模块，用于获取火电机组的出力值，并根据所述火电机组的出力值确定火电机组在三个阶段的调峰煤耗量；三个阶段分别为常规调峰阶段、不投油深度调峰阶段和投油深度调峰阶段；

弃电率指标确定模块，用于获取风电机组的预测出力值和实际出力值以及光伏机组的预测出力值和实际出力值，并根据所述风电机组的预测出力值和实际出力值以及光伏机组的预测出力值和实际出力值确定弃电率指标；

调峰效能评价模块，用于根据所述调峰效果指标、所述调峰煤耗量和所述弃电率指标进行调峰效能评价。

可选的，所述调峰效果指标确定模块，具体包括：

调峰效果指标确定单元，用于根据如下公式确定调峰效果指标：

其中，

P

式中，I

可选的，所述调峰煤耗量确定模块，具体包括：

调峰煤耗量确定单元，用于根据如下公式确定火电机组在三个阶段的调峰煤耗量：

其中，

式中，C

可选的，所述弃电率指标确定模块，具体包括：

弃电率指标确定单元，用于根据如下公式确定弃电率指标：

式中，I

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明提出了一种含光热电站的新能源发电系统调峰效能评价方法及系统，根据负荷用电量、发电机组的并网功率和储能装置的并网功率采用欧式距离计算方法确定调峰效果指标；根据火电机组的出力值确定火电机组在三个阶段的调峰煤耗量；根据风电机组的预测出力值和实际出力值以及光伏机组的预测出力值和实际出力值确定弃电率指标；根据调峰效果指标、调峰煤耗量和弃电率指标进行调峰效能评价。本发明从调峰效果、调峰煤耗量以及弃电率3个角度对光热电站灵活运行的综合调峰效能进行量化评估，能够更直观地量化对调峰层面的贡献，有助于电力系统的清洁化转型，为含高比例可再生能源电力系统的规划和改革提供参考意见。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例中含光热电站的新能源发电系统调峰效能评价方法流程图；

图2为本发明实施例中含光热电站的高比例新能源发电系统结构图；

图3为本发明实施例中光热电站的内部结构示意图；

图4为本发明实施例中含光热电站的新能源发电系统调峰效能评价系统结构图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的是提供一种含光热电站的新能源发电系统调峰效能评价方法及系统，从调峰效果、调峰煤耗量以及弃电率3个角度对光热电站灵活运行的综合调峰效能进行量化评估，能够更直观地量化对调峰层面的贡献，有助于电力系统的清洁化转型。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

实施例

图1为本发明实施例中含光热电站的新能源发电系统调峰效能评价方法流程图，如图1所示，一种含光热电站的新能源发电系统调峰效能评价方法，包括：

步骤101：获取负荷用电量、发电机组的并网功率和储能装置的并网功率，并根据负荷用电量、发电机组的并网功率和储能装置的并网功率采用欧式距离计算方法确定调峰效果指标；发电机组包括光热机组、风电机组、光伏机组和火电机组。

步骤101，具体包括：

根据如下公式确定调峰效果指标：

其中，

P

式中，I

步骤102：获取火电机组的出力值，并根据火电机组的出力值确定火电机组在三个阶段的调峰煤耗量；三个阶段分别为常规调峰阶段、不投油深度调峰阶段和投油深度调峰阶段。

步骤102，具体包括：

根据如下公式确定火电机组在三个阶段的调峰煤耗量：

其中，

式中，C

步骤103：获取风电机组的预测出力值和实际出力值以及光伏机组的预测出力值和实际出力值，并根据风电机组的预测出力值和实际出力值以及光伏机组的预测出力值和实际出力值确定弃电率指标。

步骤103，具体包括：

根据如下公式确定弃电率指标：

式中，I

步骤104：根据调峰效果指标、调峰煤耗量和弃电率指标进行调峰效能评价。

本发明含光热电站的高比例新能源发电系统的运行场景如图2所示。高比例新能源发电系统除了光热电站外、还包括风电、光伏、储能以及火电机组，是一个典型新能源高占比的综合能源发电系统，经输电线路满足负荷需求。

光热电站如图3所示，主要由聚光集热环节、储热环节和发电环节三个子系统组成。通过导热工质实现各个环节直接能量的传递。聚光集热环节通过反射镜将太阳光汇聚到太阳能收集装置，进而加热收集装置内的导热工质；导热介质进入发电环节再加热水形成过热蒸汽后带动发电机发电；导热工质也可以流入储热环节进行热交换实现热存储或热释放。

光热发电最大优势在于配备储热装置，通过与储热系统联合运行，减小出力波动，同时提高系统运行灵活性；同时减小火电机组的出力峰谷差，降低煤耗量；同时弥补风电、光伏发电的波动特性，提高系统稳定性及消纳波动电源的能力。因此，含光热电站的高比例新能源发电系统的调峰效能可以从调峰效果、调峰煤耗量和弃电率3个方面体现。

下面结合一个实例，对具体实施方式作详细说明。

采用西北某地区电网规划为例，各能源装机容量均依照规划数据成比例构造，其中风电场装机容量400MW，光伏电站装机容量400MW，光热电站装机容量100MW，储能装机容量50MW，火电机组装机容量900MW，其中设400MW机组可参与深度调峰。深度调峰相关参数如下：常规调峰阶段的最低负荷率为50％，不投油深度调峰阶段的最低负荷率为40％，投油深度调峰阶段的最低负荷率为30％。

对含光热电站的高比例新能源发电系统进行优化调度，使用本发明对该高比例新能源发电系统的调峰效能进行评价，同时选取不含光热电站的高比例新能源发电系统进行对照，此对照系统中光热机组用同等装机容量的光伏机组进行替代，结果如下表1所示。

表1调峰效能评价结果

根据各指标结果进行分析：

调峰效果指标表示新能源系统各机组出力之和与总负荷曲线的拟合程度，含光热电站系统与不含光热电站系统相比降低23.06％，含光热电站系统基于净负荷数据来优化自身储热系统的充放状态与热功率，可以在净负荷高峰时期降低火电机组出力，在净负荷低谷时期增加火电机组需求，提高火电机组调峰空间；调峰煤耗量指标表示火电机组总调峰时段煤耗量，光热电站参与电力系统调峰可以有效降低系统火电机组总调峰煤耗量，降低约10.1％，同时通过减少不经济深度调峰的次数与时间减少火电机组损耗，延长机组寿命；弃电率指标表示系统在新能源消纳方面的调峰效能，含光热电站系统的弃电率明显低于不含光热电站系统的弃电率，降低约63.79％，光热机组通过自身灵活储热系统缓解因火电机组的调峰能力不足而导致的弃电，促进新能源的消纳。

本发明以含光热电站的高比例可再生能源发电系统经输电线路送到负荷中心为研究对象，从系统调峰角度出发，提出体现光热电站灵活运行调峰效能的方法，来量化评估光热电站的接入在调峰效果、调峰煤耗量以及弃电率3个方面对系统调峰层面的贡献，以此来体现光热电站与其他新能源的竞争中的诸多优势，未来光热电站既可以作为灵活的调峰电源，辅助新能源和火电机组调峰，平抑新能源基地出力；还能作为配套电源与高比例可再生能源打捆供特高压直流外送，提高新能源利用和保障直流送电可靠性。同时本发明为含光热电站的新能源联合发电系统的规划提供可靠依据，为我国电力的清洁化转型和高比例可再生能源系统的构建提供新的发展思路。

图4为本发明实施例中含光热电站的新能源发电系统调峰效能评价系统结构图。如图4所示，一种含光热电站的新能源发电系统调峰效能评价系统，包括：

调峰效果指标确定模块201，用于获取负荷用电量、发电机组的并网功率和储能装置的并网功率，并根据负荷用电量、发电机组的并网功率和储能装置的并网功率采用欧式距离计算方法确定调峰效果指标；发电机组包括光热机组、风电机组、光伏机组和火电机组。

调峰效果指标确定模块201，具体包括：

调峰效果指标确定单元，用于根据如下公式确定调峰效果指标：

其中，

P

式中，I

调峰煤耗量确定模块202，用于获取火电机组的出力值，并根据火电机组的出力值确定火电机组在三个阶段的调峰煤耗量；三个阶段分别为常规调峰阶段、不投油深度调峰阶段和投油深度调峰阶段。

调峰煤耗量确定模块202，具体包括：

调峰煤耗量确定单元，用于根据如下公式确定火电机组在三个阶段的调峰煤耗量：

其中，

式中，C

弃电率指标确定模块203，用于获取风电机组的预测出力值和实际出力值以及光伏机组的预测出力值和实际出力值，并根据风电机组的预测出力值和实际出力值以及光伏机组的预测出力值和实际出力值确定弃电率指标。

弃电率指标确定模块203，具体包括：

弃电率指标确定单元，用于根据如下公式确定弃电率指标：

式中，I

调峰效能评价模块204，用于根据调峰效果指标、调峰煤耗量和弃电率指标进行调峰效能评价。

对于实施例公开的系统而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。