[发明专利]区域电网灵活性需求分析方法

说明书

本发明公开了属于电力系统规划、运行与分析领域的一种区域电网灵活性需求分析方法，包括：研究电力系统灵活性资源和灵活性需求的基本定义和分类；对电力系统灵活性需求进行详细分析，并建立灵活性需求模型，引入随机变量对灵活性需求进行描述；研究灵活性需求的求解计算方法，应用概率序列运算的方法进行求解，计算灵活性需求的概率分布函数；计算不同场景和不同时间尺度的灵活性需求的概率分布。本发明提出的方法适用于电力系统中长期规划，能够为系统的灵活性资源优化配置和火电机组的灵活性改造提供一定的参考依据。

技术领域

本发明涉及电力系统规划、运行与分析领域，尤其涉及一种区域电网灵活性需求分析方法。

背景技术

高比例可再生能源并网是当今世界电网的主要发展趋势，也是我国电网的主要特征。由于风电、光伏等新能源出力的波动性和不确定性，以及大规模充电汽车等不确定性负荷接入电网，加剧了系统净负荷的波动性，从而使电网调峰更加困难。我国新能源电力发展得非常迅速，装机容量已位居世界第一，但新能源渗透率较低。新能源在发展过程中伴随着大规模弃风、弃光的现象，尤其“三北”地区在冬季供暖时期，大量热电机组“以热定电”运行，夜间供热量大，风电出力大，而电负荷需求小，导致电网调峰困难，从而大量风电无法并网，弃风问题非常严重。

目前，导致我国新能源大量弃电问题的原因主要有以下两点：第一，外送通道不足；第二，电网调峰能力弱。我国“三北”地区的主要问题是缺少灵活的调峰电源，电网调峰能力弱。东北地区火电的比重近80％，快速灵活的调节电源较少，固有的电源结构，使系统调峰问题突出，不利于消纳风电。由于先天资源限制，在东北开展调峰燃气电站、抽水蓄能电站和储能电站均无法实现广泛应用。特别在冬季，火电供热期、水电枯水期和风电大发期之间相互叠加，导致调峰困难突出，弃风情况频出。为解决东北电网调峰的实际困难，应立即开展火电灵活性改造，通过技术手段提升火电机组的调峰能力，增加电网可灵活调节电源的比重，以接纳更多的新能源电力并网。

燃煤火电机组灵活性改造旨在提高已有煤电机组的调峰幅度、爬坡能力以及启停速度。但是火电机组的灵活性调节需求要跟随负荷、风光等新能源的随机波动而确定。机组灵活性改造在改造成本、调峰市场交易成本、售电损失成本、深度调峰发电成本上升和系统弃电成本等方面具有影响，所以，为提高新能源上网空间，火电厂纷纷进行灵活性改造，容易陷入过度投资的境地。因此，迫切需要确定电力系统对灵活性资源的需求，从而对火电机组灵活性改造进行科学的规划和安排，以防止过度投资造成资源浪费。

综上所述，本发明针对电力系统应如何确定对灵活性资源的需求问题，进行了分析和定量计算。通过对电力系统灵活性资源和需求的基本概念进行归纳定义，确定灵活性需求的计算方法，以指导电力系统灵活性电源的中长期规划，提高新能源的渗透率。

发明内容

本发明的目的是提出一种区域电网灵活性需求分析方法，其特征在于，包括：

步骤1：研究电力系统灵活性资源和灵活性需求的基本定义和分类；

步骤2：对电力系统灵活性需求进行详细分析，并建立灵活性需求模型，引入随机变量对灵活性需求进行描述；

步骤3：研究灵活性需求的求解计算方法，应用概率序列运算的方法进行求解，计算灵活性需求的概率分布函数；

步骤4：计算不同场景和不同时间尺度的灵活性需求概率分布。

所述步骤2中的负荷灵活性需求为负荷波动量与负荷预测误差的随机变量的卷和，如公式(1)所示：

新能源出力灵活性需求为新能源出力波动量与新能源出力预测误差的卷和，如公式(2)所示：

系统灵活性需求如公式(3)所示：