专利名称：一种高海拔地区电网光伏发电接纳能力计算方法
技术领域：
本发明涉及源网协调技术，具体地说是涉及一种高海拔地区电网光伏发电接纳 能力计算方法。
背景技术：
能源是国民经济的基本动力。在严峻的能源形势和人类生态环境(气候变暖)的 压力下，世界各国都把开发利用可持续的清洁能源作为未来的能源发展战略，其中太阳 能以资源丰富、没有地域界线、清洁等独特优点而成为人们关注的热点之一。太阳能光 伏发电是利用太阳电池的光伏效应原理将太阳辐射能直接转换为电能的一种发电形式。 在技术进步和法规政策的强力推动下，太阳能光伏发电产业呈现出快速发展的势头。青海省位处青藏高原，全省均属于太阳能资源丰富区，太阳能资源仅次于西 藏，位居全国第二。全年日照时数在2500 3650小时，年辐照总量5860 7540MJ/ m%特别是海西地区，年辐照总量在7000 MJ/Hf以上，也有柴达木盆地大量的荒漠化土 地资源可供光伏发电利用。为将资源优势转化为经济发展动力，青海省制定了宏大的光 伏发展规划，提出了在2010年安装200MW，2015年3200MW，2030年20000MW的光 伏发展目标。由于光伏电站都远离青海省电网中心，电网结构薄弱，大量波动性光伏电源的 接入将对当地电网带来较大冲击。青海省电力公司非常关注目前规划电网的光伏发电接 纳能力等问题。另外，西北地区大规模的风电发展，也需要青海省水电参与调节，也将 对青海省的光伏发电接纳能力带来严重制约。电网光伏电站接纳能力方法国外本世纪初开始进行研究，国内学者未开展这方 面的研究，资料极少，数据量及其有限。而在高海拔地区开展电网光伏电站接纳能力方 法处于空白，尚未见记载。
发明内容
本发明要解决的技术问题是针对现有技术中存在的不足，提供一种针对高海拔 地区电网光伏发电接纳能力计算方法，并应用于青海电网，项目紧密结合青海省柴达木 盆地“千万千瓦级”光伏发电产业规划，得出2010年、2015年青海电网光伏发电接纳能 力，并已应用于青海省政府审批、规划光伏电站建设，本发明为青海电网安全稳定运行 和青海省政府光伏规划、审批提供了科学依据。本发明一种针对高海拔地区电网光伏电站接纳能力计算方法通过下述技术方案 予以实现
1、一种针对高海拔地区电网光伏电站接纳能力计算方法，其特征是所述的计算方法 包括如下步骤
1)首先确定计算条件步骤计算依据高海拔地区光伏电站接入系统的设计方案、 光伏电站本体相关技术参数、光伏发电及电网运行要求、高海拔地区拟建光伏电站场址
3多年每小时一点的太阳能总辐照、直射、反射、散射辐照和温度数据、电网负荷数据、 电网规划、电源出力数据、电网调度运行方式、电网PSASP (或BPA)数据包、电网结构 2)针对高海拔地区太阳能资源特性及光伏电站出力特性进行分析步骤是指针对 高海拔地区太阳能资源特性及拟建光伏电站地区辐照度数据进行分析，再结合高海拔地 区光伏电站出力模型进行光伏电站出力特性分析，并针对高海拔地区光伏电站出力特性 与负荷变化相关性进行分析的过程，所述的高海拔地区光伏电站出力模型是由高海拔地 区气象数据、光伏电池组件模型、光伏电站逆变器模型、无功补偿装置模型、太阳位置 模型等部分共同组成；所述的高海拔地区光伏电站出力特性与负荷变化相关性进行分析 是指高海拔地区光伏电站出力与电网月平均负荷变化的相关性，高海拔地区光伏电站出 力与电网日平均负荷变化的相关性；所述的高海拔地区气象数据是指太阳能总辐照、直 射、反射、散射辐照和温度数据；
3)根据电网调峰特性及其对电网光伏发电接纳能力的影响进行计算分析步骤是指 高海拔地区电网调峰特性、高海拔地区电网调峰能力对光伏接纳能力的影响性分析的过 程；高海拔地区电网的电源调峰特性、高海拔地区电网的负荷特性分析、高海拔地区光 伏电站出力对电网的负荷峰谷差的影响；光伏出力对高海拔地区电网峰谷差率的影响、 可用于平衡光伏出力的调峰容量分析；
4)得出高海拔地区电网光伏发电接纳能力的结论步骤首先如果高海拔电网具备 接纳规划光伏电站的调峰容量，通过仿真分析规划光伏电站接入电网的潮流、暂态、稳 态特性，确定是否可接纳相应规模的光伏电站，如可以，那么接纳能力可确定，如不可 以，再调整光伏电站接入规模，其次，如果高海拔电网不具备接纳规划光伏电站的调峰 容量，那么通过高海拔地区光伏电站出力对电网的负荷峰谷差的影响来确定光伏电站的 接纳能力。本发明一种针对高海拔地区电网光伏电站接纳能力计算方法与现有技术相比较 有如下有益效果本发明方法可针对高海拔地区电网运行区域内进行光伏电站接纳能力 计算方法进行应用，确保规模化光伏电站与电网之间安全、稳定运行，本发明方法可应 用于高海拔各类电压等级电网并网型光伏电站接纳能力计算的技术支持。本发明提供一 种针对高海拔地区电网光伏发电接纳能力计算方法，并应用于青海电网，项目紧密结合 青海省柴达木盆地“千万千瓦级”光伏发电产业规划，得出2010年、2015年青海电网光 伏发电接纳能力，并已应用于青海省政府审批、规划光伏电站建设，本发明为青海电网 安全稳定运行和青海省政府光伏规划、审批提供了科学依据。
本发明一种高海拔地区电网光伏发电接纳能力计算方法有如下附图
图1为本发明一种高海拔地区电网光伏发电接纳能力计算方法太阳能总辐射空间变 化统计示意图2为本发明一种高海拔地区电网光伏发电接纳能力计算方法光伏电池等效电路的 理想形式示意图；图3为本发明一种高海拔地区电网光伏发电接纳能力计算方法光伏电池等效电路的 实际形式示意图4为本发明一种高海拔地区电网光伏发电接纳能力计算方法光伏电池输出特性曲 线示意图5为本发明一种高海拔地区电网光伏发电接纳能力计算方法典型晴天光伏电站出 力曲线示意图6为本发明一种高海拔地区电网光伏发电接纳能力计算方法典型多云天光伏电站 出力曲线示意图7为本发明一种高海拔地区电网光伏发电接纳能力计算方法典型一周光伏电站出 力曲线示意图8为本发明一种高海拔地区电网光伏发电接纳能力计算方法典型全年光伏电站出 力曲线示意图9为本发明一种高海拔地区电网光伏发电接纳能力计算方法典型全年光伏电站出 力概率示意图10为本发明一种高海拔地区电网光伏发电接纳能力计算方法光伏电站出力不考虑 夜间的概率统计示意图11为本发明一种高海拔地区电网光伏发电接纳能力计算方法2010年月平均负荷与 规划光伏电站出力比较曲线示意图12为本发明一种高海拔地区电网光伏发电接纳能力计算方法2010年日平均负荷与 规划光伏电站出力无相关性比较曲线示意图13为本发明一种高海拔地区电网光伏发电接纳能力计算方法2010年日平均负荷与 规划光伏电站出力有相关性比较曲线示意图14为本发明一种高海拔地区电网光伏发电接纳能力计算方法峰谷差最大的典型日 负荷曲线示意图15为本发明一种高海拔地区电网光伏发电接纳能力计算方法电网最小负荷出现 时刻统计图16为本发明一种高海拔地区电网光伏发电接纳能力计算方法电网最大负荷出现时 刻统计图17为本发明一种高海拔地区电网光伏发电接纳能力计算方法电网最大负荷时光伏 电站出力百分比统计示意图18为本发明一种高海拔地区电网光伏发电接纳能力计算方法电网最大负荷时光伏 电站出力概率统计示意图19为本发明一种高海拔地区电网光伏发电接纳能力计算方法电网2010年规划 200MW时光伏装机原负荷、等效负荷与光伏电站出力关系示意图20为本发明一种高海拔地区电网光伏发电接纳能力计算方法电网2010年规划 200MW时光伏装机峰谷差统计示意图21为本发明一种高海拔地区电网光伏发电接纳能力计算方法电网2010年规划 200MW时光伏装机峰谷差变化曲线示意图22为本发明一种高海拔地区电网光伏发电接纳能力计算方法电网2010年规划
5200MW时光伏装机峰谷差统计示意图23为本发明一种高海拔地区电网光伏发电接纳能力计算方法电网2010年规划 200MW光伏装机时峰谷差率变化曲线示意图24为本发明一种高海拔地区电网光伏发电接纳能力计算方法电网2015年规划 3200MW光伏装机时原负荷、等效负荷与光伏电站出力关系示意图25为本发明一种高海拔地区电网光伏发电接纳能力计算方法电网2015年规划 3200MW光伏装机时峰谷差统计示意图26为本发明一种高海拔地区电网光伏发电接纳能力计算方法电网2015年规划 3200MW光伏装机时峰谷差变化曲线示意图27为本发明一种高海拔地区电网光伏发电接纳能力计算方法电网2015年规划 3200MW光伏装机时峰谷差统计示意图28为本发明一种高海拔地区电网光伏发电接纳能力计算方法电网2015年规划 3200MW光伏装机时峰谷差率变化曲线示意图29为本发明一种高海拔地区电网光伏发电接纳能力计算方法2010年等效负荷最大 峰谷差率随光伏穿透功率变化曲线示意图30为本发明一种高海拔地区电网光伏发电接纳能力计算方法2015年等效负荷最大 峰谷差率随光伏穿透功率变化曲线示意图31为本发明一种高海拔地区电网光伏发电接纳能力计算方法2015年1010MW光 伏装机时峰谷差变化分布曲线示意图32为本发明一种高海拔地区电网光伏发电接纳能力计算方法2015年1010MW光 伏装机时峰谷差变化直方图33为本发明一种高海拔地区电网光伏发电接纳能力计算方法2015年1010MW光 伏装机时峰谷差率变化分布曲线示意图34为本发明一种高海拔地区电网光伏发电接纳能力计算方法2015年1010MW光 伏装机时峰谷差率变化直方图35为本发明一种高海拔地区电网光伏发电接纳能力计算方法2010年西北地区原负 荷曲线示意图36为本发明一种高海拔地区电网光伏发电接纳能力计算方法2010年西北地区叠加 风电后的等效负荷曲线示意图37为本发明一种高海拔地区电网光伏发电接纳能力计算方法2010年规划200MW 时光伏装机接入对西北电网叠加风电后等效负荷的影响分析曲线示意图38为本发明一种高海拔地区电网光伏发电接纳能力计算方法2010年规划规划 200MW时光伏装机接入对西北地区峰谷差率影响统计直方图39为本发明一种高海拔地区电网光伏发电接纳能力计算方法2015年西北地区原负 荷曲线示意图40为本发明一种高海拔地区电网光伏发电接纳能力计算方法2015年西北地区叠加 风电后的等效负荷曲线示意图41为本发明一种高海拔地区电网光伏发电接纳能力计算方法2015年规划3200MW 时光伏装机接入对西北电网叠加风电后等效负荷的影响分析曲线示意图；图42为本发明一种高海拔地区电网光伏发电接纳能力计算方法2015年规划3200MW 时光伏装机接入对西北地区峰谷差率影响统计直方图43为本发明一种高海拔地区电网光伏发电接纳能力计算方法2010年规划规划 200MW时光伏装机对西北地区峰谷差率的影响分析示意图44为本发明一种高海拔地区电网光伏发电接纳能力计算方法2015年1010MW时 光伏装机对西北地区峰谷差率的影响分析示意图。
具体实施例方式下面结合附图和实施例对本发明一种针对高海拔地区电网光伏电站接纳能力方 法作进一步描述。本发明一种针对高海拔地区电网光伏电站接纳能力计算方法通过下述技术方 案予以实现本发明一种针对高海拔地区电网光伏电站接纳能力计算方法包括计算条件 确定、高海拔地区太阳能资源特性及光伏电站出力特性分析、电网调峰特性及其对电网 光伏发电接纳能力的影响，最终得到高海拔地区电网光伏发电接纳能力的结论，所述的 方法包括如下步骤
实施例1
本发明一种针对高海拔地区电网光伏电站接纳能力计算方法包括如下步骤 一、计算条件确定
计算依据高海拔地区光伏电站接入系统的设计方案、光伏电站本体相关技术参数、 光伏发电及电网运行要求、高海拔地区拟建光伏电站场址多年每小时一点的太阳能总辐 照、直射、反射、散射辐照和温度数据、电网负荷数据、电网规划、电源出力数据、电 网调度运行方式、电网PSASP(或BPA)数据包、电网结构图。二、太阳能资源特性及光伏电站出力特性分析 1)青海省太阳能资源特性
1 根据青海省气象局提供的高海拔地区太阳能总辐照、直射、反射、散射辐照和 温度实测数据，得出如图1所示的青海省总辐射空间变化统计图及青海省太阳能资源分 布特点。1 根据青海省格尔木气象局20年监测到的水平面每小时辐射量数据，用公式 1-1可以计算该地区的散射辐射度，由计算结果可得出，水平面总辐照度夏季最高，而直 射辐照度没有明显季节性，全年一半以上天数的最大直射辐照度超过1000W/m2，由于 空气透明指数好，散射辐射也很大。4 = 4c 4+4(W/m2)(1-1)
其中4为阳光直射辐照度，4为散射辐照度 力水平面总辐照度“为太阳高度 2)光伏电站模型 1 太阳位置模型
太阳直射点在南北回归线士23.45°之间移动，太阳直射点的纬度，即太阳中心和地 心的连线与赤道平面的夹角称为赤纬角，以 表示，用Cooper方程近似计算可得
权利要求
1. 一种针对高海拔地区电网光伏电站接纳能力计算方法，其特征是所述的计算方法 包括如下步骤1)首先确定计算条件步骤计算依据高海拔地区光伏电站接入系统的设计方案、光 伏电站本体相关技术参数、光伏发电及电网运行要求、高海拔地区拟建光伏电站场址多 年每小时一点的太阳能总辐照、直射、反射、散射辐照和温度数据、电网负荷数据、电 网规划、电源出力数据、电网调度运行方式、电网PSASP或BPA数据包、电网结构图；2)针对高海拔地区太阳能资源特性及光伏电站出力特性进行分析步骤是指针对 高海拔地区太阳能资源特性及拟建光伏电站地区辐照度数据进行分析，再结合高海拔地 区光伏电站出力模型进行光伏电站出力特性分析，并针对高海拔地区光伏电站出力特性 与负荷变化相关性进行分析的过程，所述的高海拔地区光伏电站出力模型是由高海拔地 区气象数据、光伏电池组件模型、光伏电站逆变器模型、无功补偿装置模型、太阳位置 模型等部分共同组成；所述的高海拔地区光伏电站出力特性与负荷变化相关性进行分析 是指高海拔地区光伏电站出力与电网月平均负荷变化的相关性，高海拔地区光伏电站出 力与电网日平均负荷变化的相关性；所述的高海拔地区气象数据是指太阳能总辐照、直 射、反射、散射辐照和温度数据；3)根据电网调峰特性及其对电网光伏发电接纳能力的影响进行计算分析步骤是指 高海拔地区电网调峰特性、高海拔地区电网调峰能力对光伏接纳能力的影响性分析的过 程；高海拔地区电网的电源调峰特性、高海拔地区电网的负荷特性分析、高海拔地区光 伏电站出力对电网的负荷峰谷差的影响；光伏出力对高海拔地区电网峰谷差率的影响、 可用于平衡光伏出力的调峰容量分析；4)得出高海拔地区电网光伏发电接纳能力的结论步骤首先如果高海拔电网具备 接纳规划光伏电站的调峰容量，通过仿真分析规划光伏电站接入电网的潮流、暂态、稳 态特性，确定是否可接纳相应规模的光伏电站，如可以，那么接纳能力可确定，如不可 以，再调整光伏电站接入规模，其次，如果高海拔电网不具备接纳规划光伏电站的调峰 容量，那么通过高海拔地区光伏电站出力对电网的负荷峰谷差的影响来确定光伏电站的 接纳能力。
全文摘要
本发明涉及源网协调技术，具体地说是涉及一种高海拔地区电网光伏发电接纳能力计算方法。本发明一种针对高海拔地区电网光伏电站接纳能力计算方法包括如下步骤1)首先确定计算条件步骤；2)针对高海拔地区太阳能资源特性及光伏电站出力特性进行分析步骤；3)根据电网调峰特性及其对电网光伏发电接纳能力的影响进行计算分析步骤；4)得出高海拔地区电网光伏发电接纳能力的结论步骤。本发明方法可针对高海拔地区电网运行区域内进行光伏电站接纳能力计算方法进行应用，确保规模化光伏电站与电网之间安全、稳定运行，本发明方法可应用于高海拔各类电压等级电网并网型光伏电站接纳能力计算的技术支持。
文档编号H02N6/00GK102013701SQ20101057445
公开日2011年4月13日 申请日期2010年12月6日 优先权日2010年12月6日
发明者何国庆, 刘纯, 吕政 , 吴克胜, 孔祥鹏, 宋锐, 李军, 李春来, 杨小库, 薛俊茹, 郭顺宁 申请人:青海电力科学试验研究院