一種計(jì)及靜態(tài)電壓穩(wěn)定性的光伏發(fā)電接納能力計(jì)算方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了電力系統(tǒng)光伏發(fā)電規(guī)劃領(lǐng)域的一種計(jì)及靜態(tài)電壓穩(wěn)定性的光伏發(fā)電接納能力計(jì)算方法。其技術(shù)方案是，首先，確定計(jì)算條件；其次，對(duì)擬建光伏電站場(chǎng)址地區(qū)光照強(qiáng)度數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，求出該地區(qū)光伏陣列輸出功率的概率密度函數(shù)，從而確定光伏電站的實(shí)際出力；再次，建立基于機(jī)會(huì)約束規(guī)劃理論的概率最優(yōu)潮流模型；同時(shí)將雅克比矩陣最小模特征值作為衡量系統(tǒng)靜態(tài)電壓穩(wěn)定性的指標(biāo)作為不等式約束條件的一部分引入概率最優(yōu)潮流模型；最后，通過利用智能優(yōu)化算法求解最優(yōu)潮流模型，從而得到光伏發(fā)電接納能力。本發(fā)明方法能考慮光伏出力隨機(jī)性，無需太陽直射、反射、散射輻射和溫度數(shù)據(jù)，模型簡(jiǎn)潔準(zhǔn)確。引入靜態(tài)電壓穩(wěn)定裕度指標(biāo)，結(jié)果更合理。
【專利說明】一種計(jì)及靜態(tài)電壓穩(wěn)定性的光伏發(fā)電接納能力計(jì)算方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)光伏發(fā)電規(guī)劃領(lǐng)域，尤其涉及一種計(jì)及靜態(tài)電壓穩(wěn)定性的光伏發(fā)電接納能力計(jì)算方法。
【背景技術(shù)】
[0002]能源是人類生存和發(fā)展的重要物質(zhì)基礎(chǔ)，近幾十年人類對(duì)能源的消費(fèi)達(dá)到空前的水平，傳統(tǒng)能源逐漸不能滿足人們的需求。太陽能作為一種可再生能源，潔凈無污染，并可持續(xù)利用，有著廣闊的應(yīng)用前景。到2012年底，全球累計(jì)光伏裝機(jī)容量已達(dá)96.5GW，占全球電力的0.5%。排名前三的分別是德國(guó)32GW、中國(guó)16GW、意大利7GW，我國(guó)青海省累計(jì)光伏裝機(jī)容量已達(dá)1.5GW。
[0003]光伏發(fā)電主要分為兩種方式:大型光伏電站和分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)。隨著全球大型光伏電站數(shù)量的迅速增加、容量急劇增大，大規(guī)模及超大規(guī)模光伏高壓并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)已成為光伏發(fā)電的一個(gè)重要發(fā)展方向。然而，當(dāng)并網(wǎng)光伏電站容量達(dá)到較高水平時(shí)，將對(duì)電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行帶來新的挑戰(zhàn)。我國(guó)豐富的光照資源多分布在西北部地區(qū)，其網(wǎng)架結(jié)構(gòu)薄弱、負(fù)荷水平低，需要遠(yuǎn)距離高壓輸送，其對(duì)電網(wǎng)的影響更為嚴(yán)重。因此，對(duì)光伏發(fā)電接納能力計(jì)算變得十分迫切。
[0004]電網(wǎng)光伏接納能力方法國(guó)外本世紀(jì)初開始進(jìn)行研究，國(guó)內(nèi)學(xué)者近幾年剛開展研究，成果仍然較少。對(duì)光伏接納能力的計(jì)算分兩種角度:長(zhǎng)期調(diào)峰能力的角度和區(qū)域電網(wǎng)安全運(yùn)行的角度。前者是通過對(duì)電網(wǎng)和光伏特性進(jìn)行分析，利用電力平衡原理得出可接納光伏容量；后者是建立電網(wǎng)和光伏數(shù)學(xué)優(yōu)化模型，直接考慮電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行指標(biāo)，通過優(yōu)化算法計(jì)算得出可接納光伏容量。
[0005]本發(fā)明是一種從區(qū)域電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行角度考慮的計(jì)算方法。從此種角度出發(fā)的計(jì)算方法仍不完善，主要有以下兩種:一是采用確定性方法計(jì)算光伏發(fā)電接納能力，忽略光伏的隨機(jī)性，考慮在特殊條件甚至極端條件下，滿足電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的光伏發(fā)電接入電網(wǎng)極限容量。一種是借鑒風(fēng)力發(fā)電接納能力計(jì)算中已有應(yīng)用的機(jī)會(huì)約束規(guī)劃理論，對(duì)光伏發(fā)電接入電網(wǎng)極限容量進(jìn)行計(jì)算，引入太陽輻射隨機(jī)時(shí)間序列模型來表征光伏的隨機(jī)性。考慮隨機(jī)性后比前者更為準(zhǔn)確合理，但其地表太陽輻射時(shí)間序列模型需要大量的地外輻射數(shù)據(jù)以及模型參數(shù)，輻射數(shù)值與經(jīng)緯度和時(shí)間有關(guān)，由時(shí)間積分得出，數(shù)據(jù)較難獲取。由于建模較復(fù)雜，工作量大，因而易導(dǎo)致最終計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確性降低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]針對(duì)【背景技術(shù)】中提到的現(xiàn)有兩種方法中各自存在的不足，本發(fā)明提供了一種計(jì)及靜態(tài)電壓穩(wěn)定性的光伏發(fā)電接納能力計(jì)算方法。
[0007]一種計(jì)及靜態(tài)電壓穩(wěn)定性的光伏發(fā)電接納能力計(jì)算方法，其特征在于，所述方法具體包括以下步驟:
[0008]步驟1:確定擬建光伏電站場(chǎng)址地區(qū)電網(wǎng)結(jié)構(gòu)圖、光伏發(fā)電及電網(wǎng)運(yùn)行方式、常規(guī)機(jī)組出力數(shù)據(jù)、負(fù)荷數(shù)據(jù)、擬建光伏電站場(chǎng)址多年小時(shí)級(jí)光照強(qiáng)度數(shù)據(jù)；
[0009]步驟2:對(duì)擬建光伏電站場(chǎng)址地區(qū)光照強(qiáng)度數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，求出該地區(qū)光伏陣列輸出功率的概率密度函數(shù)，從而確定光伏電站的實(shí)際出力；
[0010]步驟3:建立基于機(jī)會(huì)約束規(guī)劃理論的概率最優(yōu)潮流模型；所述模型包括目標(biāo)函數(shù)、等式約束和不等式約束；同時(shí)將雅克比矩陣最小模特征值作為衡量系統(tǒng)靜態(tài)電壓穩(wěn)定性的指標(biāo)作為不等式約束條件的一部分引入概率最優(yōu)潮流模型；
[0011]步驟4:通過利用智能優(yōu)化算法求解最優(yōu)潮流模型，從而得到光伏發(fā)電接納能力。
[0012]步驟2中，對(duì)擬建光伏電站場(chǎng)址地區(qū)光照強(qiáng)度數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，求出該地區(qū)光伏陣列輸出功率的概率密度函數(shù)，從而確定光伏電站的實(shí)際出力的具體過程為:
[0013]步驟201:根據(jù)一個(gè)光伏方陣的輸出功率Pp/ =rA η Jlinv和光照強(qiáng)度的概率密度函數(shù)得到光伏陣列輸出功率的概率密度函數(shù)；
[0014]所述光照強(qiáng)度的概率密度函數(shù)為:
[0015]
【權(quán)利要求】
1.一種計(jì)及靜態(tài)電壓穩(wěn)定性的光伏發(fā)電接納能力計(jì)算方法，其特征在于，所述方法具體包括以下步驟: 步驟1:確定擬建光伏電站場(chǎng)址地區(qū)電網(wǎng)結(jié)構(gòu)圖、光伏發(fā)電及電網(wǎng)運(yùn)行方式、常規(guī)機(jī)組出力數(shù)據(jù)、負(fù)荷數(shù)據(jù)、擬建光伏電站場(chǎng)址多年小時(shí)級(jí)光照強(qiáng)度數(shù)據(jù)； 步驟2:對(duì)擬建光伏電站場(chǎng)址地區(qū)光照強(qiáng)度數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，求出該地區(qū)光伏陣列輸出功率的概率密度函數(shù)，從而確定光伏電站的實(shí)際出力； 步驟3:建立基于機(jī)會(huì)約束規(guī)劃理論的概率最優(yōu)潮流模型；所述模型包括目標(biāo)函數(shù)、等式約束和不等式約束；同時(shí)將雅克比矩陣最小模特征值作為衡量系統(tǒng)靜態(tài)電壓穩(wěn)定性的指標(biāo)作為不等式約束條件的一部分引入概率最優(yōu)潮流模型； 步驟4:通過利用智能優(yōu)化算法求解最優(yōu)潮流模型，從而得到光伏發(fā)電接納能力。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟2中，對(duì)擬建光伏電站場(chǎng)址地區(qū)光照強(qiáng)度數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，求出該地區(qū)光伏陣列輸出功率的概率密度函數(shù)，從而確定光伏電站的實(shí)際出力的具體過程為: 步驟201:根據(jù)一個(gè)光伏方陣的輸出功率Pp/ =rA n n inv和光照強(qiáng)度的概率密度函數(shù)得到光伏陣列輸出功率的概率密度函數(shù)； 所述光照強(qiáng)度的概率密度函數(shù)為:
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟3中，所述目標(biāo)函數(shù)為:

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟4中，通過利用智能優(yōu)化算法求解最優(yōu)潮流模型，從而得到光伏發(fā)電接納能力的過程為: 步驟401:讀取電力系統(tǒng)原始網(wǎng)絡(luò)和新增光伏電站信息，輸入粒子群體規(guī)模，設(shè)定初始參數(shù)，以及迭代次數(shù)； 步驟402:隨機(jī)生成各光伏電站光照強(qiáng)度，進(jìn)行潮流計(jì)算，檢驗(yàn)約束條件是否滿足，即粒子的可行性； 步驟403:將初始群體中粒子的個(gè)體最好位置設(shè)置為當(dāng)前位置，群體的全局最好位置設(shè)置為初始群體的最佳粒子位置； 步驟404:更新群體中所有粒子的速度和位置，得到下一代群體； 步驟405:計(jì)算可行粒子的目標(biāo)函數(shù)值，獲得個(gè)體極值及其最優(yōu)位置、全局極值及其最優(yōu)位置，根據(jù)粒子比較準(zhǔn)則，更新群體中各粒子的個(gè)體最好位置和群體的全局最好位置；步驟406:計(jì)算最優(yōu)粒子的目標(biāo)值，即光伏電站的極限容量； 步驟407:重復(fù)步驟404-406，直至迭代達(dá)到預(yù)定次數(shù)，給出最優(yōu)解，即系統(tǒng)可以接受的光伏電站極限容量。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述方法，其特征在于，所述檢驗(yàn)約束條件是否滿足的具體過程為: 步驟4021:判斷電壓穩(wěn)定裕度Omin是否滿足約束條件的方法，具體步驟為:
【文檔編號(hào)】G06F19/00GK103678889SQ201310632821
【公開日】2014年3月26日 申請(qǐng)日期:2013年12月2日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月2日
【發(fā)明者】李暉, 周明, 王智冬, 杜汪洋, 李庚銀, 郭飛, 黃怡 申請(qǐng)人:國(guó)家電網(wǎng)公司, 華北電力大學(xué), 國(guó)網(wǎng)北京經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究院