[发明专利]一种流域水风光清洁能源走廊支撑能力评估方法

说明书

本发明公开一种流域水风光清洁能源支撑能力评估方法，首先以全年发电量最大为目标，构建长周期高时间分辨率水风光互补调度模型来评估新能源支撑能力。该模型考虑了水电发电函数的非线性和梯级上下游的水力联系，以1小时为调度步长，对水风光全年互补运行进行精细化仿真；然后提出“恒功率运行”和“调峰运行”两种水风光互补运行模式，并分别耦合到调度模型中，以评估不同互补运行模式对支撑能力和清洁能源利用效率的影响。相比传统评估方法，本发明利用长周期、高时间分辨率、精细化仿真模型能够保证评估结果更加合理、有效，可为流域清洁能源走廊规划提供新能源装机容量边界。此外，本发明可为流域清洁能源走廊运行模式的选择提供决策依据。

技术领域

本发明涉及多能源电力系统规划领域，特别涉及一种流域水风光清洁能源走廊支撑能力评估方法。

技术背景

在碳达峰和碳中和目标的推动下，我国将建设以新能源为主体新型电力系统(本发明中，新能源指风电和光伏)。在此背景下，我国电力系统面临着新能源跨区集中消纳和系统灵活性缺乏的问题。水电具有启停迅速，爬坡能力强，具备多周期调节能力，环境友好，是目前公认优质灵活性资源。我国世界上水电资源最为丰富的国家，且大多数流域也具有丰富的新能源资源。因此，依托大型水电基地和输送通道，建设一批流域水风光清洁能源走廊，实现水风光储多能互补协调发展，解决清洁能源大规模跨区集中消纳和新能源巨大灵活性需求问题。目前，已规划的流域水风光清洁能源走廊主要分布在我国雅砻江、黄河上游、澜沧江上游、金沙江下游、乌江和北盘江等流域。但是，关于流域水风光清洁能源走廊的建设和运行，有以下两个关键问题亟待回答：(1)在现有梯级存量水电和输送通道的支撑下，流域水风光清洁能源走廊对新能源的最大承载能力是多少？(2)流域水风光清洁能源应该采取何种水风光互补运行模式来保证清洁能源利用效率最大化？

从量化对象来看，目前类似技术主要集中在以下两类：

一类是水风光孤岛能源系统，如文献：Mahmoudimehr J,Shabani M.Optimaldesign of hybrid photovoltaic-hydroelectric standalone energy system fornorth and south of Iran[J].Renewableenergy.2018；115:238-251.该文献以投资成本和电能损耗最小为目标函数，并通过遗传算法求解，确定了离网孤岛水电-光伏系统中的光伏的装机容量等参数。但是由于规模和运行模式的差异，该类方法难以适用于大规模集中并网式水风光互补能源系统。尤其难以适用于本专利关注的需要跨区集中消纳的流域水风光清洁能源走廊。

另一类是关注单个大型水电站与风电光伏组成的能源系统。如文献：Ming B,LiuP,Guo S,Zhang X,Feng M,Wang X.Optimizing utility-scale photovoltaic powergeneration for integration into a hydropower reservoir by incorporating long-and short-term operational decisions[J].Applied energy.2017；204:432-445.该文献采用长短期嵌套模型，考虑了对我国龙羊峡大型水光电站中光伏最佳装机容量进行了探讨。但是该类方法关注的是单个大型水电站，不需要考虑梯级水电之间复杂的水力电力联系。因此上述方法难以适用于本专利关注的具有梯级水力联系的流域水风光清洁能源走廊。综上，从量化对象来看，鲜有文献对流域水风光清洁能源走廊的新能源支撑能力进行量化。