一种保守计算发电受限风电场的短期弃风的方法

摘要

本发明涉及一种保守计算发电受限风电场短期弃风的方法，属于电力系统运行和控制技术领域。首先对风电场过去一年中的历史短期预测数据和发电受限情况下的历史实际有功功率数据进行统计，然后得到历史短期预测数据和发电受限情况下的历史实际有功功率数据的关系，进而保守计算发电受限风电场的短期弃风功率，并更新历史短期预测数据和发电受限情况下的历史实际有功功率数据。本方法解决了电力系统计算发电受限风电场的弃风功率问题，为高载能企业参与新能源消纳提供了基础。

说明书

技术领域

本发明涉及一种保守计算发电受限风电场的短期弃风的方法，属于电力系统运行 和控制技术领域。

背景技术

近年来随着新能源装机容量的不断增长和新能源发电基地的建设，甘肃等新能源 发电装机容量富裕的区域出现严重的弃风弃光问题。该问题的成因主要为本地负荷不足导 致的电力系统下旋转备用不足。由于国家政策支持，在甘肃等新能源发电装机容量富裕地 区建有高载能产业园区，在生产过程中使用大量电能，且设备对自身的用电负荷有一定的 调节能力，若参与电力系统调度消纳原本受限的风电，可以提高电力系统下旋转备用水平， 促进风光电消纳。由于风电的随机性，风电场短期(未来24小时)预测功率与实际风电功率 相比会有一定的偏差，对于并网发电的风电场，该偏差值的准确性处在电力系统允许的范 围内。但是由于甘肃地区风电场长期处于较严重的限电生产状态，限电生产使得风电场的 实际输出功率与风电场实际可发功率之间有较大偏差，风电短期预测功率无法真实反映风 电场的实际可发功率。因此，当高载能产业参与电力系统调度时，电力系统难以准确预测风 电场短期可发功率，从而无法计算风电场的短期受限风电功率。本方法提出了一种保守计 算发电受限风电场短期弃风的方法，利用历史风电预测和限电生产状态下历史发电功率数 据库，滚动修正短期预测数据与实际数据的偏差，从而使电力系统可以计算风电场的短期 受限风电功率。

发明内容

本发明的目的是提出一种保守计算发电受限风电场短期弃风的方法，针对发电受 限风电场的短期风功率预测与实际可发功率之间的偏差，滚动修正风电场短期预测误差， 为电力系统计算风电场短期受限功率，促进高载能协调消纳风电提供基础。

本发明提出的保守计算发电受限风电场的短期弃风的方法，包括以下步骤：

(1)对风电场过去一年中的历史短期预测数据和发电受限情况下的历史实际有功 功率进行统计，得到历史短期预测数据与发电受限情况下历史实际有功功率之间的关系， 具体步骤为：

(1-1)从风电场数据库读取过去一年中风电场历史短期预测数据的预测有功功率 F_{yy-mm-dd-hour-min}，其中yy-mm-dd-hour-min为数据时标，该数据时标表示预测有功功率实现时 刻，格式为“年-月-日-小时-分钟”；

(1-2)将步骤(1-1)中风电场历史短期预测数据按照预测有功功率F_{yy-mm-dd-hour-min}从小到大进行排列，记风电场历史短期预测数据中的最小值为F_min，最大值为F_max；

(1-3)将步骤(1-2)中的最小值F_min和最大值F_max表示为一个区间[F_min,F_max]，风电 场历史短期预测数据的预测有功功率数值F_{yy-mm-dd-hour-min}均在区间[F_min,F_max]中，将区间划 分为100段，记第r段区间的表达式为：

$\begin{array}{c}[F_{\min }+\frac{F_{\max }-F_{\min }}{100}·(r-1),F_{\min }+\frac{F_{\max }-F_{\min }}{100}·r]\\ r=1,2,\mathrm{...},100\end{array},$

(1-4)从风电场数据库读取风电场发电受限情况下的历史实际有功功率 P_{yy-mm-dd-hour-min}，其中yy-mm-dd-hour-min为数据时标，数据时标表示实际有功功率的量测时 刻，格式为“年-月-日-小时-分钟”；

(1-5)根据步骤(1-3)中的区间个数，建立集合Ω_r和集合Φ_r，r＝1,2,...,100，当 风电场历史短期预测数据中预测的有功功率F_{yy-mm-dd-hour-min}落在第r个区间 中时，将该预测有功功率F_{yy-mm-dd-hour-min}放入集合Ω_r中，并将与F_{yy-mm-dd-hour-min}时标相对应的风电场发电受限情况下的历史实际有 功功率P_{yy-mm-dd-hour-min}放入集合Φ_r中；

(2)根据步骤(1)中历史短期预测数据与发电受限情况下历史实际有功功率之间 的关系，计算发电受限风电场的短期弃风功率，具体过程如下：

(2-1)从风电场数据库读取未来24小时内任一预测时刻的短期预测数据，记该数 值为FP_{yy'-mm'-dd'-hour'-min'}，yy'-mm'-dd'-hour'-min'为数据时标，该数据时标表示预测有功 功率实现时刻，格式为“年-月-日-小时-分钟”；

(2-2)根据步骤(1-3)的区间划分方法，确定步骤(2-1)的FP_{yy'-mm'-dd'-hour'-min'}所属 区间，记该区间的编号为r'；

(2-3)根据步骤(1-5)中的集合Φ_r，令r＝r'，读取该集合中发电受限情况下的历 史实际有功功率，计算读取的所有历史实际有功功率的均值μ和标准差σ；

(2-4)将μ+σ作为风电场在步骤(2-1)中与短期预测数据相对应的实现时刻的基本 限电功率H_{yy'-mm'-dd'-hour'-min'}；

(2-5)判断FP_{yy'-mm'-dd'-hour'-min'}与H_{yy'-mm'-dd'-hour'-min'}之间的关系，若 FP_{yy'-mm'-dd'-hour'-min'}≤H_{yy'-mm'-dd'-hour'-min'}，则判定在时刻yy'-mm'-dd'-hour'-min'，风电场 短期受限功率为0，若FP_{yy'-mm'-dd'-hour'-min'}≥H_{yy'-mm'-dd'-hour'-min'}，则计算P'＝ FP_{yy'-mm'-dd'-hour'-min'}-H_{yy'-mm'-dd'-hour'-min'}，将αP'作为时刻yy'-mm'-dd'-hour'-min'的发电受 限风电场的短期弃风功率，其中α为风电场运行人员设定的保守度系数，该系数取值在0到1 之间；

(3)遍历风电场未来24小时内所有时刻，重复步骤(2)，得到该风电场未来24小时 的短期弃风功率。

本发明提出的保守计算发电受限风电场的短期弃风的方法，其优点是：本发明方 法充分考虑风电场的历史统计数据，给出保守的风电场短期弃风功率，从而为高载能产业 参与电力系统协调调度建立基础。

附图说明

图1是本发明提出的保守计算发电受限风电场短期弃风的方法的流程框图。

具体实施方式

本发明提出的保守计算发电受限风电场的短期弃风的方法，其流程框图如图1所 示，包括以下步骤：

(1)对风电场过去一年中的历史短期预测数据和发电受限情况下的历史实际有功 功率进行统计，得到历史短期预测数据与发电受限情况下历史实际有功功率之间的关系， 具体步骤为：

(1-1)从风电场数据库读取过去一年中风电场历史短期预测数据的预测有功功率 F_{yy-mm-dd-hour-min}，其中yy-mm-dd-hour-min为数据时标，该数据时标表示预测有功功率实现时 刻，格式为“年-月-日-小时-分钟”；

(1-2)将步骤(1-1)中风电场历史短期预测数据按照预测有功功率F_{yy-mm-dd-hour-min}从小到大进行排列，记风电场历史短期预测数据中的最小值为F_min，最大值为F_max；

(1-3)将步骤(1-2)中的最小值F_min和最大值F_max表示为一个区间[F_min,F_max]，风电 场历史短期预测数据的预测有功功率数值F_{yy-mm-dd-hour-min}均在区间[F_min,F_max]中，将区间划 分为100段，记第r段区间的表达式为：

$\begin{array}{c}[F_{\min }+\frac{F_{\max }-F_{\min }}{100}·(r-1),F_{\min }+\frac{F_{\max }-F_{\min }}{100}·r]\\ r=1,2,\mathrm{...},100\end{array},$

(1-4)从风电场数据库读取风电场发电受限情况下的历史实际有功功率 P_{yy-mm-dd-hour-min}，其中yy-mm-dd-hour-min为数据时标，数据时标表示实际有功功率的量测时 刻，格式为“年-月-日-小时-分钟”；

(1-5)根据步骤(1-3)中的区间个数，建立集合Ω_r和集合φ_r，r＝1,2,...,100，当 风电场历史短期预测数据中预测的有功功率F_{yy-mm-dd-hour-min}落在第r个区间 中时，将该预测有功功率F_{yy-mm-dd-hour-min}放入集合Ω_r中，并将与F_{yy-mm-dd-hour-min}时标相对应的风电场发电受限情况下的历史实际有 功功率P_{yy-mm-dd-hour-min}放入集合Φ_r中；

(2)根据步骤(1)中历史短期预测数据与发电受限情况下历史实际有功功率之间 的关系，计算发电受限风电场的短期弃风功率，具体过程如下：

(2-1)从风电场数据库读取未来24小时内任一预测时刻的短期预测数据，记该数 值为FP_{yy'-mm'-dd'-hour'-min'}，yy'-mm'-dd'-hour'-min'为数据时标，该数据时标表示预测有功 功率实现时刻，格式为“年-月-日-小时-分钟”；

(2-2)根据步骤(1-3)的区间划分方法，确定步骤(2-1)的FP_{yy'-mm'-dd'-hour'-min'}所属 区间，记该区间的编号为r'；

(2-3)根据步骤(1-5)中的集合φ_r，令r＝r'，读取该集合中发电受限情况下的历 史实际有功功率，计算读取的所有历史实际有功功率的均值μ和标准差σ；

(2-4)将μ＝σ作为风电场在步骤(2-1)中与短期预测数据相对应的实现时刻的基 本限电功率H_{yy'-mm'-dd'-hour'-min'}；

(2-5)判断FP_{yy'-mm'-dd'-hour'-min'}与H_{yy'-mm'-dd'-hour'-min'}之间的关系，若 FP_{yy'-mm'-dd'-hour'-min'}≤H_{yy'-mm'-dd'-hour'-min'}，则判定在时刻yy'-mm'-dd'-hour'-min'，风电场 短期受限功率为0，若FP_{yy'-mm'-dd'-hour'-min'}≥H_{yy'-mm'-dd'-hour'-min'}，则计算P'＝ FP_{yy'-mm'-dd'-hour'-min'}-H_{yy'-mm'-dd'-hour'-min'}，将αP'作为时刻yy'-mm'-dd'-hour'-min'的发电受 限风电场的短期弃风功率，其中α为风电场运行人员设定的保守度系数，该系数取值在0到1 之间；

(3)遍历风电场未来24小时内所有时刻，重复步骤(2)，得到该风电场未来24小时 的短期弃风功率。