[发明专利]一种电网中新能源容量配比分层优化方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种电网中新能源容量配比优化方法，尤其涉及一种电网中新能源容量配比分层优化方法，属于节能减排技术领域。

背景技术

电力行业低碳化是应对全球气候变暖、实现我国社会经济可持续发展的关键。在此背景下，中国推出了一系列能源发展政策，鼓励可再生能源，特别是风能和太阳能资源的大规模开发与利用。在经过风电产业迅猛发展后，近年来正掀起太阳能产业开发热潮，许多新能源发电大省同时规划了大容量的风能和太阳能发电，但目前各地仅以风能和太阳能资源为依据对风电、光伏发展各自进行粗放的规划，并没有考虑风电、光伏发电运行特性协调优化其最佳配比容量。由于风能和太阳能发电的规划和建设周期短，开发过程中与地区常规电源规划、电网规划脱节，导致实际运行中“弃风”、“弃光”现象严重。为了更好的提升电网在发展低碳经济中的作用，充分发挥太阳能与风能在时间上和地域上天然具有的互补性优势，最大限度提高大容量风能和太阳能发电接纳能力，使得规划结果更加贴近电力系统实际运行情况，必须以风能和太阳能发电年度接纳能力为基础，统一协调规划风电和光伏的装机容量，发挥其最大效益。

目前已有文献对省（区）电网的风光配比进行了研究。文献一《Size optimization for a hybrid photovoltaic-wind energy system》（Electrical Power and Energy Systems第42卷第448页）建立了风光联合系统的容量优化模型，基于此模型对于不同约束条件进行了容量配置计算。但该方法是在负荷峰谷差最大情况下的风、光接纳情况，不能体现每日风电、光伏出力特性以及全网运行方式，如果将其用来指导地区风电、光伏装机容量，计算结果必将过于保守，不利于提升电网的节能减排效益。文献二《Multicriteria Optimal Sizing of Photovoltaic-Wind Turbine Grid Connected Systems》（IEEE Trans on Energy Conversion第28卷第2期第370页）采用基于时序仿真的改进粒子群算法求解了某地区风光最优容量配置，并对风速大小、光照强度进行了灵敏度分析，得到了不同自然条件下的风光装机容量配置。由于模型采用随机模拟得到风速大小和光照强度，不能准确反映该地区风、光出力时序特性以及电力时序平衡，从而不能为该地区实际电网规划和风光建设提供有效的技术支持。文献三《A New Methodology for Optimizing the Size of Hybrid PV/wind System》（IEEE International Conference on Sustainable Energy Technologies第922页）采用差异进化算法求解某区域电网的最佳风光配比，证明风光联合发电系统比单独的风力发电系统具有更好的经济性和可靠性。但是，在建立数学模型的过程中，并没有考虑常规机组的启停机特性和供热机组的热电耦合特性，导致常规机组的运行结果与实际电力系统偏差较大，影响风光配比计算结果的可信性。

综上所述，现有方法多采用基于典型日的电力电量平衡方法，给出的是在最严重情况下的新能源发电平衡情况，不能体现每日风电和光伏出力特性以及全网应如何优化机组启停和检修安排，且对电网生产模拟进行建模时考虑不够全面。如果将其用来指导规划风电和光伏的装机容量，计算结果必将过于保守，不利于提高电网的节能减排效益。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术不足，提供一种电网中新能源容量配比分层优化方法，考虑电力系统的实际工况变化，进一步提高了优化结果的可信度，具有适应性强、可靠性高的优点。

本发明采用以下技术方案解决上述技术问题：

一种电网中新能源容量配比分层优化方法，所述电网中的电能来源包括火电以及至少一种新能源，所述优化方法包括以下步骤：

步骤1、初始化电网中各类新能源的装机容量，作为外层优化模型的初始值；

步骤2、将外层优化模型得到的当前各类新能源的装机容量输入内层优化模型；内层优化模型通过求解以下模型，得到在当前各类新能源的装机容量下，使得二氧化碳排放量F最小的火电机组的全年运行状态：