一种梯级水电站群受端电量消纳空间分析方法与流程

本发明涉及水电系统调度，具体地指一种梯级水电站群受端电量消纳空间分析方法。

背景技术：

1、随着我国新一轮电力体制改革帷幕的拉开，通过改革输配方式和电价机制，发挥市场在资源配置中的决定性作用，促进清洁能源持续健康发展。电力体制改革不断推进的同时，我国清洁能源领域也得到了快速发展，有力推动了我国能源结构优化转型，并逐步替代传统能源，构建清洁低碳能源体系。然而，水电在电力市场面临着来水不确定性、径流年内年际分布不均、水库调节性能差异大且梯级发电相互制约、水库综合利用需求等因素限制，加上外送通道建设滞后和挤占等原因，极大地影响水电的大规模消纳，特别是汛期来水较大时，消纳调度策略不合理极易导致不合理弃水弃电。

2、对于我国西南金沙江、雅砻江、澜沧江等水电基地，大多需要利用特高压交直流外送通道跨省跨区输送至华东、华南等经济中心和沿海地区，这是解决西南特大流域梯级水电消纳的有效途径。然而，这些受端地区的电网大多以火电为主，系统调节能力较弱，在负荷低谷期间以煤电为主的火电机组很难有效调减出力，而特大流域梯级汛期送电计划大多以满功率直流馈入受端电网，无法响应受端电网负荷调节需求，加剧了受端电网负荷调节压力，同时影响西南清洁水电的大规模消纳，长此以往必然降低受端电网对外来水电的接纳意愿。因此，很有必要研究受端电网不同时空接纳外来电量的空间范围，以合理安排西南流域梯级水电的逐月消纳调度策略，促进水电跨省跨区有效消纳。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服上述不足，提供一种梯级水电站群受端电量消纳空间分析方法，以确定梯级水电站群各受端电网在不同月份的电量消纳范围，促进清洁水电合理消纳。

2、本发明为解决上述技术问题，所采用的技术方案是：一种梯级水电站群受端电量消纳空间分析方法，它包括如下步骤：

3、s1、根据典型日负荷过程构建等效负荷；

4、s2、确定受端电网最大消纳空间；

5、s3、确定受端电网最小消纳空间。

6、优选地，所述步骤s1具体包括：

7、根据受端省份实际负荷数据选择负荷峰谷差最大日为典型日，典型日考虑事故备用容量后作为典型日负荷过程，省外输电以不抢占受端省份本地清洁能源消纳空间为前提，考虑受端省份电源季节性和供电能力，核电以装机容量按固定出力方式运行，典型日负荷过程扣除水、风、光及核电站出力即为等效负荷过程；

8、βpt-ptsolar-ptwind＝ptequ

9、式中：β表示事故备用容量系数，pt表示某月选取的典型日负荷过程，mw；ptsolar表示受端电网典型日太阳能时段t的出力，mw；ptwind表示受端电网典型日风能时段t的出力，mw；ptequ表示典型日负荷过程考虑事故备用容量及扣减本地清洁能源发电过程后的等效负荷过程，mw。

10、优选地，在确定最大和最小消纳空间时，需要满足以下约束条件：

11、

12、

13、

14、式中：ptfire表示火电站在时段t的出力，mw；表示火电站机组的最小技术出力，通常与火电站调峰深度有关，mw；α表示火电站的每分钟爬坡速率，mw/min；表示火电站机组的最大出力，mw；nfire表示火电站机组的装机容量，mw；γ表示火电站调峰深度；μ表示火电站机组运行状态，采用二进制变量；

15、

16、式中：0.25为单位转化系数；efire表示火电站最小年利用小时分配到各月典型日后的火电发电量，mw·h，采用各受端省份各月利用小时数和年总利用小时数按按比例分配至各月后按各月天数平均分配到各典型日；

17、ptnuclear＝pcons

18、式中：ptnuclear表示核电站在时段t的出力，mw；pcons表示核电站各时段出力通常可取为受端核电装机容量，mw；

19、

20、0≤ptgas≤ngas

21、式中：ptgas表示气电站在时段t的出力，mw；△t表示出力时段取15min；egas表示各气电站在各月典型日的发电量，mw·h；ngas表示气电站的装机容量，mw；

22、0≤ptline≤nline

23、ptrich≥0

24、ptlack≥0

25、式中：ptline表示省外输电线路在典型日各时段t的出力，mw；nline表示输电线路的输送容量，mw；ptrich表示受端电网在低谷时段t富余电力，mw；ptlack表示高峰时段电力缺口，mw；

26、ptequ＝ptfire+ptgas+pthydo+ptnuclear

27、ptequ＝ptline+ptfire+ptgas+ptnuclear+pthydo+ptlack-ptrich

28、式中：pthydo表示受端水电典型日各时段t的出力，mw；上述两式分别用于计算受端省份最小、最大消纳空间时的等效负荷平衡约束；在最小消纳空间计算时通常不会出现高峰或低谷负荷无法平衡问题，由此无需考虑ptlack,ptrich项。

29、优选地，所述步骤s2具体包括：

30、s21：根据受端省外输电线路季节性特征确定省外输电最大电力；考虑来水、汛枯期等季节性因素，根据有关受端省份省外输电线路的数据，考虑季节性输送特征，确定受端电网省外输电各月的最大输送电力。

31、s22：根据高峰低谷时段电力电量平衡调整省外输电过程；等效负荷高峰时段扣除当月省外最大输电电力后计算满足电力电量平衡的火电最大开机数量，在负荷低谷时段，火电按60％调峰深度运行，判断低谷时段剩余等效负荷的电力电量平衡情况。若在低谷时段，火电按60％调峰深度运行满足低谷时段电力电量平衡，则省外输电线路按照全天最大电力运行；若在低谷时段，火电按60％调峰深度运行无法通过低谷时段电力电量平衡，则需要按照低谷时段电力电量平衡情况确定省外输电线路典型日输电过程。

32、s23：由典型日省外输电过程确定各月最大消纳空间；根据上述步骤确定的全天省外输电过程，进而对时间积分可得到典型日最大消纳电量，典型日最大消纳电量与各月天数的乘积则为各月的最大消纳空间，具体目标如下：

33、

34、

35、

36、式中n表示各月天数；目标f1表示最大化省外输电量，mw·h；f2和f3用于将负荷与出力的偏差最小化，mw·h；其中目标f2可实现最小化低谷时段出力大于负荷的情况，目标f3可实现最小化高峰时段负荷大于出力的情况；采用多目标函数求解方式将典型日梯级送电过程最大化的同时将典型日负荷与出力之间的偏差最小化。

37、优选地，所述步骤s3具体包括：

38、s31：默认火电以最大开机运行方式运行，若按照最大开机运行方式火电能够通过低谷时段电力电量平衡，则确定火电开机方式为全部机组开机运行；若在低谷时段火电按60％调峰深度运行仍不能通过低谷时段的电力电量平衡，则在低谷时段根据低谷时段负荷和火电最小技术出力确定典型日火电机组开机台数；

39、s32：当经过本地火电充分调节后，在等效负荷高峰时段若任然存在电力电量不平衡，则省外输电用于满足受端电网电力电量缺口；

40、s33：根据上述步骤得到的全天省外输电过程，进一步积分可得到典型日最小消纳电量，典型日最小消纳电量与各月天数的乘积则表示各月的最小消纳空间，具体目标如下：

41、

42、本发明有益效果：与以往未分析受端电网消纳空间的方法相比，首先需要确定等效负荷，结合受端电网的原始负荷需求，以及受端本地风电、光伏电、核电等新能源发电运行方式和消纳原则，需要从原始负荷中扣除这些新能源发电出力得到受端主要调节电源以及送端水电面临的等效负荷；以此为基础，进而分别考虑受端主要调节电源不同运行方式以及送端水电最大调节能力等参数，确定各个受端电网的最大和最小消纳空间；采用本发明思路能够得到精细化的各个受端电网、各月的理论最大消纳电量和最小消纳电量，同时结合具体送端水电站群的发电水平，推算得到其在受端电网的电量消纳范围，更有利于精细化确定送端梯级水电站的消纳调度策略。