一种提高区域新能源集中并网消纳能力的稳定控制方法与流程

本发明涉及新能源，具体为一种提高区域新能源集中并网消纳能力的稳定控制方法。

背景技术：

1、新能源一般是指在新技术基础上加以开发利用的可再生能源，包括太阳能、生物质能、风能、地热能、波浪能、洋流能和潮汐能，以及海洋表面与深层之间的热循环等；此外，还有氢能、沼气、酒精、甲醇等，而已经广泛利用的煤炭、石油、天然气、水能等能源，称为常规能源。随着常规能源的有限性以及环境问题的日益突出，以环保和可再生为特质的新能源越来越得到各国的重视，在中国可以形成产业的新能源主要包括水能(主要指小型水电站)、风能、生物质能、太阳能、地热能等，是可循环利用的清洁能源。新能源产业的发展既是整个能源供应系统的有效补充手段，也是环境治理和生态保护的重要措施，是满足人类社会可持续发展需要的最终能源选择，新能源通常是指尚未大规模利用、正在积极研究开发的能源。因此，煤、石油、天然气以及大中型水电都被看作常规能源，而把太阳能、风能、现代生物质能、地热能、海洋能以及氢能等作为新能源。

2、新能源的波动性严重限制了电网对新能源的接纳能力，存在一定量的“弃风”和“弃光”等现象，新能源随机波动性强，高比例新能源并网将导致发电波动大幅增加，在电源跟随负荷变化调节的运行要求下，其他常规电源必须跟随新能源波动调节。然而，我国电源结构以火电为主，可随新能源波动灵活调节的电源较少，未来高比例新能源并网将导致电力平衡非常困难。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明提供了一种提高区域新能源集中并网消纳能力的稳定控制方法，解决了现有新能源的波动性严重限制了电网对新能源的接纳能力，存在一定量的“弃风”和“弃光”等现象，新能源随机波动性强，高比例新能源并网将导致发电波动大幅增加，在电源跟随负荷变化调节的运行要求下，其他常规电源必须跟随新能源波动调节。然而，我国电源结构以火电为主，可随新能源波动灵活调节的电源较少，未来高比例新能源并网将导致电力平衡非常困难的问题。

2、为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种提高区域新能源集中并网消纳能力的稳定控制方法，包括以下步骤；

3、s1、获取新能源发电的并网运行数据。

4、s2、收集区域线路的历史负荷数据，将线路负荷数据叠加得出区域负荷数据，对区域内的聚合电网的总负荷进行预测。

5、s3、通过计算调峰能力得到新能源电力的消纳能力，基于调峰能力约束得到新能源电力接纳能力范围。

6、s4、建立新能源消纳能力与新能源出力的关系模型。

7、s5、获取电网新能源消纳能力影响变量的值。

8、s6、将新能源消纳能力影响变量的值输入预先建立的新能源消纳能力与新能源出力的关系模型，得到所述电网中各分区出力的预测值，并作为新能源消纳能力评估结果。

9、所述s1采用电网调控系统对不同时段的电力消耗、用电区域、发电场能源类型、消纳比例和调配比例参数按权执行调控和监控记录；用电电网电力监测系统分为工业用电子电网、非工业用电子电网和配网，工业用电子电网为峰谷用户启用，非工业用电子电网为峰值用户启用，配网用于调控发电场系统并网至工业用电子电网、非工业用电子电网中，并将数据记录在互联网云端，进行实时更新和调用。

10、所述s2，通过对发电站往年的区域线路的历史负荷数据进行调阅并将线路负荷数据叠加得出区域负荷数据，然后对负荷进行预测，其中包括基于指数平滑、套索回归、时间序列方式中的一种或多种方式进行预测，采用多种方式进行预测时采用多种预测方式时，得到的预测结果互相校核。

11、所述s3，所述采用二分循环逼近法获取电网对新能源的最大消纳能力，初始化三个消纳能力，包括大、中、小值px，1、px,2和px，3，其中，pj，1＝0，pj，3，应取得很大，pj,2＝(pj,1+pj,3)/2；网架各个节点的原始总负荷计算如下：式中，pq(y)为第q个节点y时刻的原始总负荷；pf(y)为配电网总负荷；l为负荷节点个数。

12、所述s4，所述的消纳能力是指配电网允许增建新能源设备的容量，单位为kw，设区域消纳能力为px，第y时刻允许承载的新能源出力为px(y)，则pxo和px(y)满足以下关系：px＝min[px(1),px(2),...,px(95),px(96)]；pxny(y)＝pxp*xny(y)式中，px为一天各时刻可允许消纳新能源出力的最小值；pxny(y)为新能源出力幅值；为新能源出力归一值，然后对总负荷特性和新能源出力特性做归一化处理，因数据采集时间间隔为15min，则一天内采集数据点为96个，所以归一处理如下式：式中p*(y)为y时刻的负荷/出力归一值；p(y)为y时刻的负荷值/出力；pmax和pmin分别为一天内的最大负荷/出力和最小负荷/出力。

13、所述s5，所述对历史时段的电网各分区新能源消纳能力影响变量的值进行处理得到输入模型；基于所述输入模型以及所述历史时段的新能源出力的实际序列作为训练样本集；以训练样本集中的输入模型为输入，对应下一时刻新能源出力的实际序列为输出，得到新能源消纳评估模型；所述新能源消纳能力影响变量包括：风电理论功率、光伏理论功率、电网负荷、分区间断面限额以及各类常规机组最大和最小技术总出力

14、所述s6，所述获取另一历史时段的电网各分区新能源消纳能力影响变量的值以及对应下一时刻新能源出力的实际值作为测试样本集；将测试样本集中电网各分区新能源消纳能力影响变量的值输入所述新能源消纳评估模型，得到对应下一时刻新能源出力的模拟值；根据新能源出力的实际值和模拟值间的误差，对新能源消纳评估模型进行评价并采用自适应矩估计方法对所述新能源消纳评估模型进行优化，直到所述误差满足要求，得到新能源消纳能力评估结果。

15、本发明提供了一种提高区域新能源集中并网消纳能力的稳定控制方法。具备以下有益效果：

16、本发明提供的新能源并网稳定控制方法中，对新能源的消纳能力的分析，消纳能力的分析评估可针对性对新能源并网运行的转换率和利用率提升带来极大帮助，能够从年度、月度和日内等多个时间尺度，对全网各时段进行电力平衡分析，从而优化常规机组和新能源运行方式。

17、本发明通过获取电网新能源消纳能力影响变量的值；将新能源消纳能力影响变量的值输入预先建立的新能源消纳预测模型，得到电网中各分区出力的预测值，并作为新能源消纳能力评估结果；本发明构建的新能源消纳预测模型基于电网各分区新能源消纳能力影响变量的历史值训练而成，可评估未来一段时间内多区域电网的新能源消纳能力。

技术特征：

1.一种提高区域新能源集中并网消纳能力的稳定控制方法，其特征在于：包括以下步骤；

2.根据权利要求1所述的一种提高区域新能源集中并网消纳能力的稳定控制方法，其特征在于：所述s1采用电网调控系统对不同时段的电力消耗、用电区域、发电场能源类型、消纳比例和调配比例参数按权执行调控和监控记录；用电电网电力监测系统分为工业用电子电网、非工业用电子电网和配网，工业用电子电网为峰谷用户启用，非工业用电子电网为峰值用户启用，配网用于调控发电场系统并网至工业用电子电网、非工业用电子电网中，并将数据记录在互联网云端，进行实时更新和调用。

3.根据权利要求1所述的一种提高区域新能源集中并网消纳能力的稳定控制方法，其特征在于：所述s2，通过对发电站往年的区域线路的历史负荷数据进行调阅并将线路负荷数据叠加得出区域负荷数据，然后对负荷进行预测，其中包括基于指数平滑、套索回归、时间序列方式中的一种或多种方式进行预测，采用多种方式进行预测时采用多种预测方式时，得到的预测结果互相校核。

4.根据权利要求1所述的一种提高区域新能源集中并网消纳能力的稳定控制方法，其特征在于：所述s3，所述采用二分循环逼近法获取电网对新能源的最大消纳能力，初始化三个消纳能力，包括大、中、小值px，1、px，2和px，3，其中，pj，1＝0，pj，3，应取得很大，pj，2＝(pj，1+pj，3)/2；网架各个节点的原始总负荷计算如下：式中，pq(y)为第q个节点y时刻的原始总负荷；pf(y)为配电网总负荷；l为负荷节点个数。

5.根据权利要求1所述的一种提高区域新能源集中并网消纳能力的稳定控制方法，其特征在于：s4，所述的消纳能力是指配电网允许增建新能源设备的容量，单位为kw，设区域消纳能力为px，第y时刻允许承载的新能源出力为px(y)，则pxo和px(y)满足以下关系：px＝min[px(1)，px(2)，...，px(95)，px(96)]；pxny(y)＝·xny(y)式中，px为一天各时刻可允许消纳新能源出力的最小值；pxny(y)为新能源出力幅值；为新能源出力归一值，然后对总负荷特性和新能源出力特性做归一化处理，因数据采集时间间隔为15min，则一天内采集数据点为96个，所以归一处理如下式：(y)＝式中p*(y)为y时刻的负荷/出力归一值；p(y)为y时刻的负荷值/出力；pmax和pmin分别为一天内的最大负荷/出力和最小负荷/出力。

6.根据权利要求1所述的一种提高区域新能源集中并网消纳能力的稳定控制方法，其特征在于：s5，所述对历史时段的电网各分区新能源消纳能力影响变量的值进行处理得到输入模型；基于所述输入模型以及所述历史时段的新能源出力的实际序列作为训练样本集；以训练样本集中的输入模型为输入，对应下一时刻新能源出力的实际序列为输出，得到新能源消纳评估模型；所述新能源消纳能力影响变量包括：风电理论功率、光伏理论功率、电网负荷、分区间断面限额以及各类常规机组最大和最小技术总出力。

7.根据权利要求1所述的一种提高区域新能源集中并网消纳能力的稳定控制方法，其特征在于：s6，所述获取另一历史时段的电网各分区新能源消纳能力影响变量的值以及对应下一时刻新能源出力的实际值作为测试样本集；将测试样本集中电网各分区新能源消纳能力影响变量的值输入所述新能源消纳评估模型，得到对应下一时刻新能源出力的模拟值；根据新能源出力的实际值和模拟值间的误差，对新能源消纳评估模型进行评价并采用自适应矩估计方法对所述新能源消纳评估模型进行优化，直到所述误差满足要求，得到新能源消纳能力评估结果。

技术总结
本发明公开了一种提高区域新能源集中并网消纳能力的稳定控制方法，涉及新能源技术领域，包括以下步骤；S1、获取新能源发电的并网运行数据。S2、收集区域线路的历史负荷数据，将线路负荷数据叠加得出区域负荷数据，对区域内的聚合电网的总负荷进行预测。S3、通过计算调峰能力得到新能源电力的消纳能力，基于调峰能力约束得到新能源电力接纳能力范围，对新能源的消纳能力的分析，消纳能力的分析评估可针对性对新能源并网运行的转换率和利用率提升带来极大帮助，能够从年度、月度和日内等多个时间尺度，对全网各时段进行电力平衡分析，从而优化常规机组和新能源运行方式。

技术研发人员：贾耀坤,孙朝霞,张晓煜,李毅,张登旭,王亮,兰玉梅,冷爽,刘继兵,邹明继,熊一帆,吉雅雯,艾欣琦
受保护的技术使用者：国网湖北省电力有限公司随州供电公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13