流域风光水多能互补系统捆绑容量配置

摘要

发展风光水等可再生能源已成为推进能源转型的核心内容和应对气候变化的重要途径，为充分发挥风光水多能互补特性，亟需在规划层面做好与相应水电站匹配的风光捆绑容量设计。同时，风电与光电具有随机性、间歇性以及波动性，单独的风电与光电并网后易对电网造成巨大冲击。而水电具有良好的调节能力，其启停迅速、运行灵活、跟踪负荷能力强，作为调峰电源时可以较好调节风光出力的不确定性，从而促进风光电源的消纳。当前，如何根据系统送出端与受端的不同需求，设计合理的风电、光电匹配容量是流域风光水多能互补开发的重难点之一。因此，本文从系统运行角度上分析了多能互补系统的可接纳新能源容量，以四川省雅砻江流域为例，构建了已有水电站基础上配置合理的风光装机容量的容量规划模型。文章主要研究内容与结论如下： （1）构建了风光捆绑容量评价指标体系：分别从风电出力与光电出力之间的互补特征、风光联合出力自身变化特征、风光联合出力相对于目标负荷之间的偏差特征三个方面分别定义了风光捆绑容量配置的互补性、平稳性及偏差性指标。之后利用多准则决策分析中的ELECTRE法进行求解，由于风光容量配比以出力尽量平稳为首要任务，而对负荷的匹配程度更多通过后期的调节，因此，将平稳性和互补性在整体权重所占的比例放大之后，在本文所给定的负荷水平下，可得出二滩附近最优风光装机容量比即为光电装机占总风光装机容量的0.34。此时风光联合出力互补性强，平稳性高，对负荷跟踪效果好。 （2）构建了两种匹配已有水电站的风光捆绑容量配置模型，一种系统以平稳出力的形式输出，即以保证出力方式承担电力系统的基荷。二是以电力系统要求的出力过程并网，即可承担电力系统腰荷与峰荷。在基于保证出力最大的容量模型中，水量及流量过程起主导地位；而在考虑电网调峰约束的匹配容量模型中，负荷以及水电调峰能力对结果的影响程度较高。 （3）在基于保证出力最大的容量模型中量化了相应同一容量下不同来水典型的全年总出力变化，以及不同代表年下系统弃风光率和弃水量随风光捆绑容量的变化。模型在规划阶段能向电网提供不同水电代表年以及不同风光捆绑容量下全年系统最大保证出力，并可通过控制弃风光率和弃水量两个不同系统评价指标，作为确定合适的风光捆绑容量的决策依据。 （4）在基于全年保证出力最大的匹配容量研究基础上，考虑了水电站年内不同时段的运行特征，以及系统实时运行调峰需求，建立了考虑电网调峰约束的匹配容量模型。同时建立了不同负荷下系统弃风光率、弃水量、系统全年总电量和全年水电发电量随风光捆绑容量的定量关系。 （5）若风光水系统在全年承担峰荷和腰荷时，则在只有二滩水电站且不考虑工程成本核算的前提下，配置的风光装机容量不宜超过95万kW；若系统在全年承担基荷时，则在同等条件下，配置的风光装机容量不宜超过110万kW。在实际规划中，选取的风光捆绑容量较大时系统总发电量多，总体经济效益高；而选取的风光捆绑容量较小时弃风光率小，系统风光资源利用率高。故决策者可在分析不同指标对系统的影响程度的基础上，根据规划需求选定合理的风光捆绑容量。

目录

声明

1 绪论

1.1 研究背景与意义

1.2 国内外研究进展

1.2.1 风光容量配比研究进展

1.2.2多能互补系统匹配容量规划研究进展

1.3 本文主要研究思路

1.4 论文组织架构

2 流域概况及资料收集整编

2.1 雅砻江流域概况

2.1.1 流域概况

2.1.2资源分布情况

2.1.3研究区域情况

2.2 风光资料获取与处理

2.2.1基于拉丁超立方抽样的风光场景生成

2.2.2风光资料的抽样处理

2.3 流量资料获取与处理

2.4 小结

3 风光水电出力模型及出力特性分析

3.1 风光水电出力模型

3.1.1 风光联合出力模型

3.1.2水电出力模型

3.2 风光水互补特性分析

3.2.1风光互补特性

3.2.2风光水互补特性

3.3 小结

4 风光捆绑容量配置评价指标体系

4.1 基于ELECTRE的风光容量配比

4.2 风光容量配置评价指标体系

4.2.1 互补性指标

4.2.2平稳性指标

4.2.3偏差性指标

4.3 算例分析

4.4 小结

5 基于系统保证出力最大的容量匹配优化研究

5.1 基于系统保证出力最大的容量匹配模型

5.1.1系统容量匹配优化模型

5.1.2系统评价指标

5.2 算例分析

5.2.1不同代表年及风光容量下的系统全年总出力

5.2.2 风光水系统中各电源承担负荷的情况

5.2.3 不同代表年下系统运行特性随风光捆绑容量的变化

5.3 小结

6 考虑电网调峰约束的容量匹配优化研究

6.1 考虑电网调峰约束的容量匹配模型

6.1.1系统容量匹配模型

6.1.2系统评价指标

6.2 算例分析

6.2.1系统工作位置随风光捆绑容量的变化

6.2.2风光水系统中各电源承担负荷情况

6.2.3 不同代表年下系统运行特性随风光捆绑容量的变化

6.2.4 模型结果对比分析

6.3 小结

7 结论与展望

7.1 结论

7.2 展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表学术论文情况

致谢