分析可再生能源接入孤立电网后的运行方式集合法

摘要

本发明涉及一种分析可再生能源接入孤立电网后的运行方式集合法，即首先列举所有的开机组合，依靠经济性原则筛选掉一部分开机方式，然后根据电源和需求情况确定电网可能带的最大、最小负荷，在最大、最小负荷之间均匀地选取若干典型负荷值，最后考虑供电可靠性选择运行方式集合，在保证有足够的代表性和涵盖面，提出选取运行方式集合来分析孤立电网运行特性的方法，能够较为全面的反应电网的运行情况。

说明书

技术领域

本发明涉及一种控制方法，特别涉及一种用于分析可再生能源接入孤立电网后运行特性的运行方式集合法。

背景技术

在稳定计算前必须事先明确电网的运行方式，包括电网的负荷水平及其与之相适应的开机组合。在传统的大电网中，一般考虑选择大方式、小方式，或选择典型日的方法来确定运行方式。但是孤立电网一般具有电网规模小，电源数量少，负荷变化大等特点，是典型的“大机小网”结构，在这样的电网中，运行方式的改变对电网的稳定性影响巨大。当可再生能源接入孤立电网后，电网的运行特性将更加复杂。在这种情况下如果参照大电网仅选取大方式、小方式作为典型运行方式的做法，则代表性和涵盖面都显不够；如果用选取典型日的方法来确定电网运行方式，也无法反映电网在不同季节的负荷情况和开机组合。

发明内容

本发明是针对可再生能源接入孤立电网后电网的稳定性的问题，提出了一种分析可再生能源接入孤立电网后的运行方式集合法，能够较为全面的反应电网的运行情况。

本发明的技术方案为：一种分析可再生能源接入孤立电网后的运行方式集合法，针对具有规模小、电源少、负荷变化大的孤立电网，可再生能源接入孤立电网后的运行方式集合法，方法具体步骤如下：

（1）列举所有的开机组合；

（2）根据经济性原则筛选掉不经济的开机方式；

（3）根据电源和需求情况确定电网可能带的最大、最小负荷，根据电网的运行数据，可以确定电网的最小负荷，再根据现有电网的最大开机容量，在没有新建电源投运的情况下，可以确定电网可带的最大负荷；

（4）以电网中的最小单机电源容量为间隔，在最大、最小负荷之间均匀地选取典型负荷值；

（5）按照可靠性从高到低，分别根据以下三个原则选择旋转备用、确定开机容量，进而确定开机组合和运行方式，

原则1按可再生能源全部退出运行，现有开机容量依然能够满足全部负荷需求来确定开机容量；

原则2按可再生能源出力失去70%以后，现有开机容量能够满足全部负荷需求来选择开机容量；

原则3按可再生能源出力失去50%以后，现有开机容量能够满足全部负荷需求来选择开机容量。

本发明的有益效果在于：本发明一种分析可再生能源接入孤立电网后的运行方式集合法，在保证有足够的代表性和涵盖面，提出选取运行方式集合来分析孤立电网运行特性的方法，能够较为全面的反应电网的运行情况。

具体实施方式

针对孤立电网的运行特性分析，要求电网具有规模小、电源少、负荷变化大的特点分析可再生能源接入孤立电网后的运行方式集合法，主要内容如下：

（1）列举所有的开机组合，因为电网规模小，电源数量少，因此可以列举发电机的所有开机组合。

（2）依靠经济性原则筛选掉一部分开机方式，电网中的电源种类很多，发电成本也不尽相同，因此要根据经济性考虑，筛选掉不经济的开机方式。

（3）根据电源和需求情况确定电网可能带的最大、最小负荷，根据电网的运行数据，可以确定电网的最小负荷，再根据现有电网的最大开机容量，在没有新建电源投运的情况下，可以确定电网可带的最大负荷。

（4）在最大、最小负荷之间均匀地选取若干典型负荷值，以电网中的最小单机电源容量（为方便，选择取整数）为间隔，在最大、最小负荷之间均匀地选取若干典型负荷值。

（5）考虑供电可靠性选择运行方式集合，分布式发电建设成本很高，而且分布式发电具有无污染、低排放、运行成本低的特点，当可再生能源投运后一般希望其满发。但是可再生能源出力同时又具有间歇性、随机性，现阶段又较难预测。因此为保证系统的安全可靠运行，还需适当考虑系统的旋转备用，以此来选择与负荷值相适应的开机方式，最后构成基本运行方式集合。

在不同的负荷情况下，按照可靠性从高到低，分别根据以下三个原则考虑旋转备用、确定开机容量，进而确定开机组合和运行方式。（此处的旋转备用是什么？）

原则1按可再生能源全部退出运行，现有开机容量依然能够满足全部负荷需求来确定开机容量；

原则2按可再生能源出力失去70%以后，现有开机容量能够满足全部负荷需求来选择开机容量；

原则3按可再生能源出力失去50%以后，现有开机容量能够满足全部负荷需求来选择开机容量。

上述原则分别对应如下三个公式：

原则1                                                  

原则2   

原则3   

其中为所带负荷值，为开机容量，为可再生能源出力。

按原则1确定的运行方式考虑到严重故障后可再生能源完全切除，开机容量依旧能够满足全部负荷需求，因此供电可靠性最高。然而实际运行中可再生能源出力发生扰动的可能性更高，突然退出的情况却较少发生，因此按原则2和3来选择运行方式可以降低系统旋转备用，提高系统运行的经济性。

下面以一个具体实例介绍如何确定运行方式集合，以现实中的某个孤立电网（阿里电网）为例。阿里电网现有四台水轮机、四台柴油机，水轮机出力为1.6MW，柴油机出力为1.0MW。预计在阿里新建一座光伏电站，出力为2.4MWp。阿里电网2010度最小负荷为2.5MW、最大负荷为4.3MW。

1、确定开机组合：阿里电网现有四台水轮机和四台柴油机，开机自然组合有24种，如表1所示水轮机和柴油机所有开机组合，单位：MW。

表1

 水轮机开机数柴油机开机数开机容量组合1011.2组合2022.4组合3033.6组合4044.8组合5101.6组合6112.8组合7124组合8135.2组合9146.4组合10203.2组合11214.4组合12225.6组合13236.8组合14248组合15304.8组合16316组合17327.2组合18338.4组合19349.6组合20406.4组合21417.6组合22428.8组合234310组合244411.2

2、开机方式筛选：由于柴油油价很高，导致柴油机的发电成本远大于水力发电，因此，在相同的开机情况下，不选择多开柴油机，少开水轮机。故基于经济性考虑可以筛除10种组合方式。筛选后的水轮机和柴油机开机组合如下表2所示，共有14种。

表2

 水轮机柴油机开机容量组合1101.6组合2112.8组合3203.2组合4214.4组合5225.6组合6304.8组合7316组合8327.2组合9338.4组合10406.4组合11417.6组合12428.8组合134310组合144411.2

3、确定负荷：阿里电力公司2010年最小负荷为2.1MW，最大负荷4.3MW。根据上面确定阿里电网开机组合，可知现有机组可用的总发电容量为11.2MW，预计在没有新的电源建设投运的情况下，阿里电网机组可能带的最大负荷为11.2MW。因此我们在2.1MW和11.2MW之间选取一组数，作为典型的负荷值。选取值如下：2.5MW，3MW，4MW，5MW，6MW，7MW，8MW，9MW，10MW，11MW。因为多开一台机（柴油机）至少增加1.2MW开机容量，所以以1MW为间隔选取负荷。

4、根据旋转备用确定运行方式：在不同的负荷情况下，分别根据以下三个原则考虑旋转备用、确定开机容量，进而确定开机组合和运行方式。

原则1按光伏电源全部退出运行，现有开机容量依然能够满足全部负荷需求来确定开机容量；

原则2按光伏出力失去70%以后，现有开机容量能够满足全部负荷需求来选择开机容量；

原则3按光伏出力失去50%以后，现有开机容量能够满足全部负荷需求来选择开机容量。

上述原则分别对应如下三个公式：

原则1   

原则2   

原则3   

其中为所带负荷值，为开机容量，为光伏出力。

按原则1确定的运行方式考虑到严重故障后光伏完全切除，开机容量依旧能够满足全部负荷需求，因此供电可靠性最高。然而实际运行中光伏出力发生扰动的可能性更高，突然退出的情况却较少发生，因此按原则2和3来选择运行方式可以降低系统旋转备用，提高系统运行的经济性。

按原则1、2、3，根据负荷值选择开机组合、分配负荷，可分别得到三个不同的运行方式集合，如表3，4，5所示。阿里光伏电站出力为2.4MWp，即=2.4MW。

 

综合以上所有的运行方式，去除重复的，可以得到30种运行方式，如下表6所示，表中的“对应方式”列其方式号与表3，4，5中方式号之间的对应关系。