一种水电站周边新能源站点的配置方法及系统与流程

本发明涉及电力系统规划领域，具体涉及一种水电站周边新能源站点的配置方法及系统。

背景技术：

1、近年来，我国积极发展风电、光伏等清洁可再生能源，新能源装机容量快速增长，在国家能源体系中发挥着日益重要的作用。

2、新能源的出力具有显著的间歇性、随机性与波动性，如水电的季节性变化，任一新能源都难以单独提供稳定的电力输出。

3、水风光多能互补系统可以充分发挥水电站的水库调节作用，同时发挥水风光在季节性资源上的互补优势，弥补水电站在枯水期的电力输出不足。互补开发能提高水风光联合基地在枯水期的供电能力，同时结合投资成本拟定水电站的新能源配置方案对实现经济合理的能源结构具有重要意义。

4、目前水风光多能互补相关专利，如“cn 116667395 b-基于梯级水电改造的水风光蓄互补泵站容量配置方法”、“cn 116805804 b-一种水风光互补运行方法、装置、计算机设备及存储介质”等，均未考虑水电站接入风光新能源前后调峰深度误差、系统盈亏控制时刻与调峰控制时刻差值误差、全年新增弃电率。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种水电站周边新能源站点的配置方法及系统，它能充分利用资源的天然互补性以及水电机组的灵活性有效地平抑风光输出的波动，提高新能源的消纳利用效率，同时实现投资最小。

2、本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种水电站周边新能源站点的配置方法及系统

3、包括以下步骤：

4、根据以水电站为圆心，拟定半径为周边的区域内新能源站点及装机容量，选取站点数量及位置并确定接入容量；以优先消纳水电、其次消纳新能源为原则，拟定并确定水电站新能源接入容量的初值，测算接入新能源前后水电站及多能互补项目整体出力情况，从而得到接入新能源前后调峰深度误差、系统盈亏控制时刻与调峰控制时刻差值误差、全年新增弃电率，新能源容量初值向下搜索更新直至整体出力使误差及弃电率满足约束；

5、水电站接入新能源前后调峰深度误差约束条件为：

6、

7、其中，是原始系统盈亏控制时刻水电站出力，是原始系统调峰控制时刻水电站出力，是接入新能源后系统盈亏控制时刻水电站出力，是接入新能源后系统盈亏控制时刻光伏电站出力，是接入新能源后系统盈亏控制时刻风电站出力，是接入新能源后系统调峰控制时刻水电站出力，是接入新能源后系统调峰控制时刻光伏电站出力，是接入新能源后系统调峰控制时刻风电站出力，ε是水电站接入新能源前后调峰深度误差限值；

8、水电站接入新能源前后系统盈亏控制时刻与调峰控制时刻差值误差约束条件为：

9、|m-n-(m′-n′)|≤ξ

10、其中，m是原始系统盈亏控制时刻，n是原始系统调峰控制时刻，m′是接入新能源后系统盈亏控制时刻，n′是接入新能源后系统调峰控制时刻；ξ是水电站接入新能源前后系统盈亏控制时刻与调峰控制时刻差值限值；

11、全年新增弃电率约束条件为：

12、

13、其中，分别是接入新能源后光伏电站年发电电量、年消纳电量，接入新能源后的风电电站年发电量、年消纳电量；分别是接入新能源后水电站年发电量、年消纳电量，接入新能源前水电站年发电量、年消纳电量，δ是接入新能源后新增弃电率限值；

14、确定新能源接入容量后，在此基础上选取不同新能源站点数量及位置确定不同的配置方案，筛选得到最优配置方案，构建满足外送需求的水风光多能互补系统。

15、所述新能源确定接入容量，具体包括：

16、a1：设置水电站接入新能源前后调峰深度误差限值为ε，系统盈亏控制时刻与调峰控制时刻差值误差为ξ，全年新增弃电率限值为δ；

17、a2：基于原始水电站24小时出力序列其中i＝1，2，3，...，24；测算原始水电站24小时出力序列中调峰深度为：

18、

19、a3：测算原始水电站出力序列中，系统盈亏控制时刻与调峰控制时刻差值为：

20、t＝m-n

21、a4：令水电站接入风光新能源容量的初值等于水电站装机容量sn，风电、光伏容量按水电站区域内风电、光伏资源比例进行分配得到按照步长δsn向下搜索更新，风电、光伏容量步长按水电站区域内风电、光伏资源比例进行分配，下标n表示额定量，上标w表示风电站，pv表示光伏电站；

22、a5：基于风电、光伏一天中24小时出力特性得到风电、光伏24小时出力序列{piw}、{pipv}，所述出力根据近3年实际数据分析得到；

23、a6：基于负荷序列{pil}，通过优化水电站出力使得水风光多能互补系统出力跟踪负荷曲线效果最优，得到优化后的水电站出力序列{pih}，所述负荷序列根据近3年外送需求实际数据分析得到；

24、a7：测算水风光多能互补系统出力调峰深度为：

25、

26、a8：测算水风光多能互补系统出力系统盈亏控制时刻与调峰控制时刻差值为：

27、t′＝m′-n′

28、a9：基于所拟定的水风光多能互补系统各电站出力序列{piw+pipv+pih}，按照优先消纳水电、其次消纳风光新能源的原则测算全年新增弃电率：

29、

30、a10：比较水电站接入风光新能源前后调峰深度误差是否在ε范围内，系统盈亏控制时刻与调峰控制时刻差值误差是否在ξ范围内，全年新增弃电率是否在δ范围内；

31、若均在误差范围内，则水电站接入风光新能源容量等于水电站装机容量sn，风电、光伏容量按水电站周围区域内风电、光伏资源比例进行分配得到优化后的水电站出力序列为{pih}；

32、若不在误差范围内，返回a4，按照步长δsn向下搜索更新，其中步长按水电站区域内风电、光伏资源比例进行分配；重新计算直至满足约束要求。

33、同时所述各出力序列满足如下约束：

34、b1：所述风电24小时出力序列{piw}满足约束：

35、

36、式中，表示风电站在i时刻最大出力；

37、b2：所述光伏24小时出力序列{piw}满足约束：

38、

39、式中，表示光伏电站在i时刻最大出力；

40、b3：所述优化后的水电站出力序列{pih}满足约束：

41、

42、b4：所述拟定的水风光多能互补系统出力序列{piw+pipv+pih}满足约束：

43、pi，min≤piw+pipv+pih≤pi，max

44、式中，pi，min表示水风光多能互补系统i时刻出力下限，按水电站生态流量并避开水电机组振动区取值，pi，max表示水风光多能互补系统i时刻出力上限，按水电装机容量取值。

45、满足水电站接入风光新能源前后调峰深度误差在ε范围内、系统盈亏控制时刻与调峰控制时刻差值误差在ξ范围内、全年新增弃电率在δ范围内的每一方案，分别求解新能源站点的投资费用，具体包括：

46、满足所述约束条件中的第n种新能源站点配置方案，水电站接入风光新能源场站个数为nn，计算得到新能源站点的投资费用为：

47、

48、式中，cp1为第p个风光新能源站点采购及装配投资费用，cp2为第p个风光新能源站点集电线路投资费用，cp3为水电站打捆第p个风光新能源站点集电线路网损费用。

49、区域内水电站新能源站点配置方案的目标函数为：

50、c＝min{c1，c2，c3，l，cn，l cm}

51、式中，m表示满足所述约束条件中的方案总数目。

52、所述输出水电站接入风光新能源容量sn、其中包括风电、光伏容量按水电站区域内风电、光伏资源比例进行分配得到的优化后的水电站出力序列{pih}、水风光多能互补系统出力序列{piw+pipv+pih}；所述输出满足所述约束条件且投资最小的水电站新能源站点配置方案，方案内容包括所选取的水电站接入新能源具体站点，其装机容量由规划清单唯一确定。

53、基于相同的发明构思，一种水电站周边新能源站点的配置系统，包括：

54、d1：数据集获取模块，获取原始水电站24小时出力序列其中i＝1，2，3，...，24；获取水电站装机容量sn，水电站区域内风电、光伏资源比例；获取风电、光伏一天中24小时出力特性所得的风电、光伏24小时出力序列{piw}、{pipv}；获取负荷序列{pil}；获取水电站区域内新能源规划站点数量、位置及装机容量；获取风光新能源场站采购及装配单位投资费用、集电线路单位投资费用、集电线路单位网损费用；

55、d2：新能源容量配置模块，用于构建满足接入新能源前后调峰深度误差约束、系统盈亏控制时刻与调峰控制时刻差值误差约束、全年新增弃电率约束的风光配置容量，包括：

56、d2a1：设置水电站接入新能源前后调峰深度误差限值为ε，系统盈亏控制时刻与调峰控制时刻差值误差为ξ，全年新增弃电率限值为δ；

57、d2a2：基于原始水电站24小时出力序列其中i＝1，2，3，...，24；测算原始水电站24小时出力序列中调峰深度为：

58、

59、d2a3：测算原始水电站出力序列中，系统盈亏控制时刻与调峰控制时刻差值为：

60、t＝m-n

61、d2a4：令水电站接入风光新能源容量的初值等于水电站装机容量sn，风电、光伏容量按水电站区域内风电、光伏资源比例进行分配得到按照步长δsn向下搜索更新，风电、光伏容量步长按水电站区域内风电、光伏资源比例进行分配；

62、d2a5：基于风电、光伏一天中24小时出力特性得到风电、光伏24小时出力序列{piw}、{pipv}；

63、d2a6：基于负荷序列{pil}，通过优化水电站出力使得水风光多能互补系统出力跟踪负荷曲线效果最优，得到优化后的水电站出力序列{pih}；

64、d2a7：测算水风光多能互补系统出力调峰深度为：

65、

66、d2a8：测算水风光多能互补系统出力系统盈亏控制时刻与调峰控制时刻差值为：

67、t′＝m′-n′

68、d2a9：基于所拟定的水风光多能互补系统各电站出力序列{piw+pipv+pih}，按照优先消纳水电、其次消纳风光新能源的原则测算全年新增弃电率：

69、

70、d2a10：比较水电站接入风光新能源前后调峰深度误差是否在ε范围内，系统盈亏控制时刻与调峰控制时刻差值误差是否在ξ范围内，全年新增弃电率是否在δ范围内；

71、若均在误差范围内，则水电站接入风光新能源容量等于水电站装机容量sn，风电、光伏容量按水电站周围区域内风电、光伏资源比例进行分配得到优化后的水电站出力序列为{pih}；

72、若不在误差范围内，返回d2a4，按照步长δsn向下搜索更新，其中步长按水电站区域内风电、光伏资源比例进行分配；重新计算直至满足约束要求；

73、d3：数据集控制模块，用于控制所获取的数据集满足约束要求。

74、d4：数据集约束模块，用于约束出力序列，包括：

75、d4b1：所述风电24小时出力序列{piw}满足约束：

76、

77、式中，表示风电场在i时刻最大出力；

78、d4b2：所述光伏24小时出力序列{piw}满足约束：

79、

80、式中，表示光伏电站在i时刻最大出力；

81、d4b3：所述优化后的水电站出力序列{pih}满足约束：

82、

83、d4b4：所述拟定的水风光多能互补系统出力序列{piw+pipv+pih}满足约束：

84、pi，min≤piw+pipv+pih≤pi，max

85、式中，pi，min表示水风光多能互补系统i时刻出力下限，按水电站生态流量并避开水电机组振动区取值，pi，max表示水风光多能互补系统i时刻出力上限，按水电装机容量取值；

86、d5：构建新能源配置模块，用于构建满足接入新能源前后调峰深度误差约束、系统盈亏控制时刻与调峰控制时刻差值误差约束、全年新增弃电率约束且投资最小的水电站新能源站点配置，包括：

87、满足水电站接入风光新能源前后调峰深度误差在ε范围内、系统盈亏控制时刻与调峰控制时刻差值误差在ξ范围内、全年新增弃电率在δ范围内的每一方案，分别求解各站点投资费用，具体包括：满足约束条件中的第n种方案，水电站接入风光新能源场站个数为nn，计算得到新能源站点投资费用为：

88、

89、式中，cp1为第p个风光新能源站点采购及装配投资费用，cp2为第p个风光新能源站点集电线路投资费用，cp3为水电站打捆第p个风光新能源站点集电线路网损费用。

90、区域内水电站新能源配置目标函数为：

91、c＝min{c1，c2，c3，l，cn，l cm}

92、式中，m表示满足所述约束条件中的新能源站点总数目。

93、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

94、一、本发明可利用资源的天然互补性以及水电机组的灵活性，用以对冲风、光新能源的随机波动性；

95、二、本发明可确定水电站接入风光新能源的容量，拟定风光新能源汇集接入水电站后多能互补系统出力序列，并测算全年新增弃电率；

96、三本发明可实现拟定方案满足水电站接入风光新能源前后调峰深度误差在限值范围内、系统盈亏控制时刻与调峰控制时刻差值误差在限值范围内、全年新增弃电率在限值范围内，且投资最小。