集群風(fēng)光聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)輸出功率波動(dòng)特性描述方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種集群風(fēng)光聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)輸出功率波動(dòng)特性描述方法，針對(duì)現(xiàn)有的時(shí)序分析方法無(wú)法直觀精確地刻畫可再生能源發(fā)電輸出功率波動(dòng)性的問(wèn)題，以風(fēng)電場(chǎng)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)及光伏電站模型計(jì)算數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，對(duì)比分析了時(shí)序分析方法的不足，提出了利用持續(xù)出力特性的最大輸出功率、最大發(fā)電小時(shí)數(shù)、等效滿發(fā)小時(shí)數(shù)等指標(biāo)詳細(xì)刻畫集群風(fēng)光聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)輸出功率的波動(dòng)特性，為分析集群風(fēng)光聯(lián)合發(fā)電輸出功率的匯聚機(jī)理研究提供了一種有效的評(píng)估方法，對(duì)提高大規(guī)模可再生能源發(fā)電聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行性能具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。具有方法科學(xué)合理，評(píng)價(jià)準(zhǔn)確，適用性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。
【專利說(shuō)明】集群風(fēng)光聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)輸出功率波動(dòng)特性描述方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種集群風(fēng)光聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)輸出功率波動(dòng)特性描述方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 能源是人類發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)和基本保障，對(duì)傳統(tǒng)化石能源的大規(guī)模開(kāi)發(fā)利用加速 了人類社會(huì)的發(fā)展，但同時(shí)也造成了能源短缺，環(huán)境污染等極其嚴(yán)峻的世界性問(wèn)題。隨著 化石能源的枯竭以及其造成的環(huán)境危害日趨嚴(yán)重，各種方式的可再生能源發(fā)電發(fā)展快速增 長(zhǎng)。
[0003] 光伏發(fā)電是實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)能大規(guī)模開(kāi)發(fā)利用的有效途徑,風(fēng)力發(fā)電是實(shí)現(xiàn)風(fēng)能大規(guī)模 開(kāi)發(fā)利用的有效途徑。我國(guó)太陽(yáng)能資源豐富的地區(qū)多為偏遠(yuǎn)的荒漠地區(qū)，該地區(qū)一般風(fēng)能 資源也較為豐富，且太陽(yáng)能資源與風(fēng)能資源在時(shí)間分布上具有很強(qiáng)的互補(bǔ)性，因此將光伏 發(fā)電與風(fēng)力發(fā)電相結(jié)合，研究集群風(fēng)光聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)能夠更好地利用太陽(yáng)能與風(fēng)能資源。 但是受氣候環(huán)境等因素影響，光伏發(fā)電和風(fēng)力發(fā)電輸出功率具有波動(dòng)性，大規(guī)模輸出功率 波動(dòng)將給所接入電網(wǎng)功率供需平衡造成不利影響，電網(wǎng)需要預(yù)留更多的備用電源來(lái)應(yīng)對(duì)其 波動(dòng)性。準(zhǔn)確評(píng)估集群光伏發(fā)電-風(fēng)力發(fā)電聯(lián)合輸出功率特性，對(duì)提高大規(guī)?？稍偕茉?發(fā)電聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行性能具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。
[0004] 目前評(píng)價(jià)光伏發(fā)電等可再生能源發(fā)電出力特性的方法多為時(shí)序分析法，基于時(shí)序 的分析方法是在一段時(shí)間內(nèi)把握輸出功率隨時(shí)序變化的趨勢(shì)，由于可再生能源發(fā)電受自然 條件影響較大，該方法只能對(duì)其輸出功率進(jìn)行初步分析，而無(wú)法把握其輸出功率在某一時(shí) 段內(nèi)的整體變化趨勢(shì)和波動(dòng)程度。迄今，未見(jiàn)有關(guān)基于持續(xù)出力特性分析的集群風(fēng)光聯(lián)合 發(fā)電系統(tǒng)輸出功率波動(dòng)特性描述方法的文獻(xiàn)報(bào)道和實(shí)際應(yīng)用。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是，提供一種科學(xué)合理，充分考慮最大輸出功率、最大 發(fā)電小時(shí)數(shù)、等效滿發(fā)小時(shí)數(shù)等因素，評(píng)價(jià)準(zhǔn)確，適用性強(qiáng)的集群風(fēng)光聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)輸出功 率波動(dòng)特性描述方法
[0006] 本發(fā)明的目的是由以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的：一種集群風(fēng)光聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)輸出功率 波動(dòng)特性描述方法，其特征是，它包括以下步驟：
[0007] 1)集群風(fēng)光聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)輸出功率數(shù)據(jù)獲取
[0008] 風(fēng)電場(chǎng)群輸出功率由既有風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)行實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)提供，光伏電站群輸出功率由光伏 電站穩(wěn)態(tài)模型計(jì)算得到；
[0009] 根據(jù)所選太陽(yáng)能電池板參數(shù)及光伏電站所在地太陽(yáng)能輻射強(qiáng)度，計(jì)算出伏電站的 輸出功率，由以下公式得：
[0010] P = RM η (1)
[0011] Ρ--光伏電站輸出功率（kw)，
[0012] R--太陽(yáng)能輻射強(qiáng)度（kW/m2)，
[0013] Μ-太陽(yáng)能光伏陣列面積（m2)，
[0014] η-太陽(yáng)能電池板轉(zhuǎn)換效率；
[0015] 集群風(fēng)光聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)由風(fēng)電場(chǎng)群和光伏電站群匯聚而成，其輸出功率波動(dòng)特性 由兩者共同決定；
[0016] 2)集群風(fēng)光聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)輸出功率基礎(chǔ)時(shí)序分析
[0017] 以既有風(fēng)電場(chǎng)群實(shí)際運(yùn)行時(shí)序輸出功率數(shù)據(jù)、規(guī)劃光伏電站群計(jì)算數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)， 繪制集群風(fēng)光聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)輸出功率時(shí)序曲線，輸出功率的時(shí)序分析只能對(duì)集群風(fēng)光聯(lián)合 發(fā)電系統(tǒng)的輸出功率進(jìn)行大體地描述，是進(jìn)一步精確刻畫其波動(dòng)特性的基礎(chǔ)；
[0018] 3)集群風(fēng)光聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)輸出功率持續(xù)出力特性分析
[0019] 從規(guī)劃的角度出發(fā)，使用輸出功率時(shí)序曲線來(lái)描述和刻畫集群風(fēng)光聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng) 輸出功率并不能較好地反映其波動(dòng)特性；通過(guò)構(gòu)建集群風(fēng)光聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)輸出功率持續(xù)出 力曲線，將時(shí)序曲線相對(duì)應(yīng)的輸出功率按照降序排列，選取每小時(shí)初始時(shí)刻的輸出功率作 為本小時(shí)的輸出功率，得到集群風(fēng)光聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)輸出功率持續(xù)出力曲線；集群風(fēng)光聯(lián)合 發(fā)電系統(tǒng)輸出功率的持續(xù)出力曲線是一條持續(xù)遞減的非線性曲線；定義集群風(fēng)光聯(lián)合發(fā)電 系統(tǒng)最大輸出功率用以衡量實(shí)際最大出力與額定裝機(jī)容量的差值，體現(xiàn)輸出功率的分散性 特征；定義集群風(fēng)光聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)最大發(fā)電小時(shí)數(shù)用以衡量發(fā)電系統(tǒng)年能夠利用的運(yùn)行時(shí) 間；定義集群風(fēng)光聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)等效滿發(fā)小時(shí)數(shù)用以衡量發(fā)電系統(tǒng)的總體發(fā)電利用程度； 在持續(xù)出力曲線平面中，持續(xù)出力曲線是以最大輸出功率和最大發(fā)電小時(shí)數(shù)為起止點(diǎn)的非 線性遞減曲線，與橫縱坐標(biāo)軸所占面積為集群風(fēng)光聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)的年發(fā)電量，以最大輸出 功率和最大發(fā)電小時(shí)數(shù)為邊界確定矩形區(qū)域，該矩形區(qū)域面積為以最大輸出功率為額定功 率在最大發(fā)電小時(shí)數(shù)時(shí)段內(nèi)的額定發(fā)電量；定義發(fā)電量豐富度為持續(xù)出力曲線第一象限面 積在矩形區(qū)域中所占面積比例，發(fā)電量豐富度反映了集群風(fēng)光聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)輸出功率的整 體發(fā)電水平；利用定義的具體評(píng)價(jià)指標(biāo)確定輸出功率的波動(dòng)程度，得出集群風(fēng)光聯(lián)合發(fā)電 系統(tǒng)風(fēng)光容量比例的合理區(qū)間，刻畫集群風(fēng)光聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)輸出功率的匯聚效應(yīng)程度。
[0020] 本發(fā)明的集群風(fēng)光聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)輸出功率波動(dòng)特性描述方法與現(xiàn)有的基于時(shí)序 的分析方法相比，由于基于持續(xù)出力特性的集群風(fēng)光聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)輸出功率波動(dòng)性分析， 充分考慮最大輸出功率、最大發(fā)電小時(shí)數(shù)、等效滿發(fā)小時(shí)數(shù)等因素，能夠描述輸出功率在一 段時(shí)間內(nèi)的整體變化趨勢(shì)；通過(guò)提出的評(píng)價(jià)指標(biāo)，能夠具體刻畫輸出功率的波動(dòng)程度，提高 了評(píng)價(jià)集群風(fēng)光聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)輸出功率波動(dòng)性的精度，為可再生能源發(fā)電輸出功率匯聚外 送輸電容量規(guī)劃提供了重要的決策依據(jù)。具有方法科學(xué)合理，評(píng)價(jià)準(zhǔn)確，適用性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0021] 圖1為1432麗風(fēng)電場(chǎng)群實(shí)測(cè)時(shí)序輸出功率曲線示意圖；
[0022] 圖2為140(MW光伏電站群計(jì)算時(shí)序輸出功率曲線示意圖；
[0023] 圖3為集群風(fēng)光聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)時(shí)序輸出功率曲線示意圖；
[0024] 圖4為1432MW風(fēng)電場(chǎng)群持續(xù)出力特性曲線示意圖；
[0025] 圖5為1400MW光伏電站群持續(xù)出力特性曲線示意圖；
[0026] 圖6為集群風(fēng)光聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)持續(xù)出力特性曲線示意圖；
[0027] 圖7為不同容量光伏電站注入的集群風(fēng)光聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)持續(xù)出力曲線示意圖；
[0028] 圖8為隨光伏電站群裝機(jī)容量比例的增加，集群風(fēng)光聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)最大輸出功率 的變化趨勢(shì)示意圖；
[0029] 圖9為隨光伏電站群裝機(jī)容量比例的增加，集群風(fēng)光聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)等效滿發(fā)小時(shí) 數(shù)的變化趨勢(shì)示意圖；
[0030] 圖10為隨光伏電站群裝機(jī)容量比例的增加，集群風(fēng)光聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)發(fā)電量豐富 度的變化趨勢(shì)示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0031] 下面利用附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明集群風(fēng)光聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)輸出功率波動(dòng)特性描述 方法作進(jìn)一步說(shuō)明。
[0032] 本實(shí)施例將對(duì)某省級(jí)電網(wǎng)集群風(fēng)光聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)輸出功率進(jìn)行波動(dòng)特性分析，所 用數(shù)據(jù)為該地區(qū)既有風(fēng)電場(chǎng)群實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)及規(guī)劃光伏電站群計(jì)算數(shù)據(jù)，光伏電站群計(jì)算數(shù)據(jù) 由所建立的光伏電站穩(wěn)態(tài)模型得到。
[0033] 實(shí)施例條件如下：
[0034] 實(shí)施例所涉及既有風(fēng)電場(chǎng)群由8個(gè)既有風(fēng)電場(chǎng)匯聚而成，總裝機(jī)容量為1432MW， 光伏電站群由3個(gè)規(guī)劃光伏電站匯聚而成，總裝機(jī)容量逐漸增加，在既有風(fēng)電場(chǎng)群的基礎(chǔ) 上，規(guī)劃不同容量的光伏電站，組成集群風(fēng)光聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)。
[0035] 風(fēng)電場(chǎng)群實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)取自某省級(jí)電網(wǎng)2012年運(yùn)行數(shù)據(jù)。
[0036] 光伏電站穩(wěn)態(tài)模型太陽(yáng)能輻射度數(shù)據(jù)取自美國(guó)國(guó)家航空和太空管理局（NASA)數(shù) 據(jù)庫(kù)中關(guān)于某省光伏電站群預(yù)計(jì)建設(shè)地區(qū)1983?2005年地表輻射強(qiáng)度數(shù)據(jù)。
[0037] 在上述計(jì)算條件下，應(yīng)用本發(fā)明的方法對(duì)實(shí)施例集群風(fēng)光聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)輸出功率 波動(dòng)特性進(jìn)行刻畫分析如下：
[0038] 1.集群風(fēng)光聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)輸出功率數(shù)據(jù)獲取
[0039] 風(fēng)電場(chǎng)群輸出功率由既有風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)行實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)提供，光伏電站群輸出功率由所建 光伏電站穩(wěn)態(tài)模型計(jì)算預(yù)測(cè)得到。
[0040] 選取GDM-235PE03型多晶硅太陽(yáng)電池組件，以500kW容量組成一個(gè)方陣，20塊組件 組成一串，一個(gè)方陣共108串，2160個(gè)組件。則額定容量為100MW的光伏電站需要太陽(yáng)能電 池板組件432000個(gè)，即太陽(yáng)能電池板組件面積為705672m 2,以此類推。根據(jù)式（1)，結(jié)合太 陽(yáng)能輻射強(qiáng)度可得光伏電站年出力預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)。
[0041] 2.集群風(fēng)光聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)輸出功率基礎(chǔ)時(shí)序分析
[0042] 結(jié)合既有風(fēng)電場(chǎng)群運(yùn)行實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)及規(guī)劃總裝機(jī)容量為1400MW的光伏電站群預(yù)測(cè) 數(shù)據(jù)，選取每小時(shí)初始時(shí)刻的輸出功率作為本小時(shí)的輸出功率，分別得到時(shí)序出力曲線，如 附圖1和圖2所示。
[0043] 由圖1可以看出，風(fēng)電場(chǎng)群出力波動(dòng)性比較劇烈，季節(jié)差異明顯，春秋輸出功率較 大，夏冬較小，且風(fēng)電場(chǎng)輸出功率數(shù)值較小的時(shí)段很多。
[0044] 由圖2可以看出，光伏電站群輸出功率波動(dòng)性也比較劇烈，這是由于光伏發(fā)電受 天氣影響非常明顯，在陰雨天出力較小，夜晚則完全沒(méi)有出力；光伏電站群年輸出功率分布 與當(dāng)?shù)靥?yáng)能輻射強(qiáng)度年分布基本一致，這是由于光伏發(fā)電出力與太陽(yáng)能輻射強(qiáng)度呈正比 關(guān)系，且其總體分布與風(fēng)電場(chǎng)群互補(bǔ)性強(qiáng)。
[0045] 由風(fēng)電場(chǎng)群和光伏電站群的出力數(shù)據(jù)可得集群風(fēng)光聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)的時(shí)序出力曲 線，如圖3所示。與單一風(fēng)電場(chǎng)群或光伏電站群相比，集群風(fēng)光聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)輸出功率波動(dòng) 幅度有所改善，輸出功率年分布更加平均，且風(fēng)電場(chǎng)輸出功率數(shù)值較小的時(shí)段減少，但依然 無(wú)法精確地把握其波動(dòng)特性。
[0046] 3.集群風(fēng)光聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)輸出功率持續(xù)出力特性分析
[0047] 首先對(duì)比一下集群風(fēng)光聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)與單一風(fēng)電場(chǎng)群、光伏電站群的輸出功率波 動(dòng)特性。將時(shí)序曲線相對(duì)應(yīng)的輸出功率按照降序排列，就得到了風(fēng)電場(chǎng)群、光伏電站群輸出 功率持續(xù)出力曲線，如圖4,5所示；將風(fēng)電場(chǎng)群與光伏電站群輸出功率按容量比例疊加按 照降序排列則得到了集群風(fēng)光聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)輸出功率持續(xù)功率曲線，如圖6所示。
[0048] 由圖4可以看出風(fēng)電場(chǎng)群輸出功率的分布特征：風(fēng)電場(chǎng)群輸出功率在0?0. 778 倍額定裝機(jī)容量間波動(dòng)，沒(méi)有出力超出額定容量的時(shí)刻，且出力超出〇. 7倍額定容量的時(shí) 亥IJ僅為8小時(shí)；其最大發(fā)電小時(shí)數(shù)為8459小時(shí)，相當(dāng)于滿發(fā)運(yùn)行1316小時(shí)。
[0049] 由圖5可以看出光伏電站群輸出功率的分布特征：光伏電站群輸出功率在0? 1. 087倍額定裝機(jī)容量間波動(dòng)，有出力超出額定容量的時(shí)刻，但其持續(xù)時(shí)間很小，大部分集 中在0.8倍額定裝機(jī)容量以下；其最大發(fā)電小時(shí)數(shù)為4799小時(shí)，占全年的一半左右，相當(dāng)于 滿發(fā)運(yùn)行1537小時(shí)。
[0050] 風(fēng)電場(chǎng)群風(fēng)電出力最大發(fā)電小時(shí)數(shù)為8459小時(shí)，高于光伏發(fā)電的4799小時(shí)，且風(fēng) 電場(chǎng)最大功率標(biāo)么值小于光伏發(fā)電。由圖6可知，將風(fēng)電與光伏發(fā)電聯(lián)合考慮之后，其最 大聯(lián)合輸出功率為0.785,與單一光伏發(fā)電和風(fēng)電相比，分別下降27. 8%和升高0.4%，與 單一光伏電站群相比大幅下降且與單一風(fēng)電場(chǎng)群基本持平；其最大發(fā)電小時(shí)數(shù)為8721小 時(shí)，與單一光伏發(fā)電及風(fēng)電相比，增加幅度分別達(dá)到81. 7%和3. 1%，其最大發(fā)電小時(shí)數(shù)明 顯增加。集群風(fēng)光聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)整體輸出功率更加集中，表明了集群風(fēng)光聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)輸 出特性的波動(dòng)性均弱于單一光伏電站群和風(fēng)電場(chǎng)群，而且對(duì)光伏發(fā)電的波動(dòng)性改善更加明 顯。
[0051] 集群風(fēng)光聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)的輸出波動(dòng)性要弱于單一風(fēng)電場(chǎng)群和單一光伏電站群，如 何分配風(fēng)電與光伏發(fā)電在聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)的裝機(jī)容量比例，使集群風(fēng)光聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)輸出波 動(dòng)性進(jìn)一步平穩(wěn)，是進(jìn)一步要解決的問(wèn)題。為了解決上述問(wèn)題，不斷提高光伏電站群在集群 風(fēng)光聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)中的裝機(jī)比例，評(píng)價(jià)集群風(fēng)電聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)輸出的波動(dòng)特性，找到合理 的風(fēng)光比例區(qū)間。
[0052] 圖7為不同光伏電站注入比例的集群風(fēng)光聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)持續(xù)出力曲線，由圖7可 知，雖然集群風(fēng)光聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)與單一風(fēng)電場(chǎng)群、光伏電站群相比，波動(dòng)性均呈減小趨勢(shì)， 但是隨著光伏電站群裝機(jī)容量比例的提高，集群風(fēng)光聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)輸出功率波動(dòng)性總體上 呈惡化趨勢(shì)。因此必須通過(guò)具體的評(píng)價(jià)指標(biāo)來(lái)判斷最佳的光伏電站注入容量，選取合理的 風(fēng)光容量比例，以得到波動(dòng)性最平穩(wěn)的集群風(fēng)光聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)。
[0053] 1)最大輸出功率
[0054] 集群風(fēng)光聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)的最大輸出功率是輸出功率的峰值,它體現(xiàn)了實(shí)際出力與 裝機(jī)容量之間的差異，最大輸出功率與額定輸出功率差距越小，則發(fā)電系統(tǒng)輸出波動(dòng)性越 劇烈，因此最大輸出功率不宜過(guò)大。圖8為隨著光伏電站群裝機(jī)容量比例的增加，集群風(fēng)光 聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)最大輸出功率的變化趨勢(shì)。
[0055] 如圖8可知，光伏電站群裝機(jī)容量以100MW趨勢(shì)逐漸遞增，隨著光伏電站裝機(jī)容量 比例的增加，最大輸出功率呈先減小后增大的趨勢(shì)，在光伏電站群裝機(jī)容量占比為12. 3% 時(shí)，達(dá)到最小值0. 698 ;在12. 3%到41. 1 %區(qū)間緩慢下降；在41. 1 %之后增大趨勢(shì)加劇，當(dāng) 光伏電站群裝機(jī)容量比例與風(fēng)電場(chǎng)群相當(dāng)時(shí)，最大輸出功率剛好超過(guò)了無(wú)光伏發(fā)電注入時(shí) 的風(fēng)電場(chǎng)群最大輸出功率。因此，僅考慮最大輸出功率的評(píng)估，認(rèn)為光伏電站群裝機(jī)容量在 集群風(fēng)光發(fā)電系統(tǒng)中的比例不宜超過(guò)41 %，S卩1000MW。
[0056] 2)最大發(fā)電小時(shí)數(shù)
[0057] 集群風(fēng)光聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)最大發(fā)電小時(shí)數(shù)反映了資源的可利用時(shí)間，最大發(fā)電小時(shí) 數(shù)越大，說(shuō)明發(fā)電系統(tǒng)輸出功率越具有連續(xù)性且趨于平穩(wěn)。由于風(fēng)能資源與太陽(yáng)能資源在 時(shí)序上存在較強(qiáng)的互補(bǔ)性，與單一風(fēng)電場(chǎng)群或光伏電站群相比，集群風(fēng)光聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)最 大發(fā)電小時(shí)數(shù)有較大提升。但是隨著光伏電站群裝機(jī)容量比例的增加，集群風(fēng)光聯(lián)合發(fā)電 系統(tǒng)最大發(fā)電小時(shí)數(shù)基本不變。
[0058] 3)等效滿發(fā)小時(shí)數(shù)
[0059] 等效滿發(fā)小時(shí)數(shù)用于衡量發(fā)電系統(tǒng)發(fā)電設(shè)備利用程度。等效滿發(fā)小時(shí)數(shù)越大，表 示發(fā)電設(shè)備利用率越高。圖9為隨著光伏電站群裝機(jī)容量比例的增加，集群風(fēng)光聯(lián)合發(fā)電 系統(tǒng)等效滿發(fā)小時(shí)數(shù)的變化趨勢(shì)。
[0060] 圖9顯示隨著光伏電站群裝機(jī)容量比例的增加，集群風(fēng)光聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)等效滿發(fā) 小時(shí)數(shù)隨之增加，但增加趨勢(shì)逐漸減小。僅考慮等效滿發(fā)小時(shí)數(shù)的評(píng)估，認(rèn)為光伏電站群裝 機(jī)容量比例越高越好，但也不宜過(guò)大。因?yàn)槠湓黾于厔?shì)逐漸減小，說(shuō)明其對(duì)光伏電站群容量 比例增加的敏感度逐漸降低。
[0061] 4)發(fā)電量豐富度
[0062] 通過(guò)上述評(píng)價(jià)指標(biāo)可以看出，最大輸出功率越小,最大發(fā)電小時(shí)數(shù)越大，則輸出功 率的波動(dòng)性越平穩(wěn)。然而，在最大發(fā)電小時(shí)數(shù)基本不變時(shí)，最大輸出功率越小，則其年發(fā)電 量越小，等效滿發(fā)小時(shí)數(shù)越小。雖然波動(dòng)性較為平穩(wěn)，但是整體發(fā)電量減少，發(fā)電效率較低 對(duì)集群風(fēng)光發(fā)電系統(tǒng)是不利的。因此有必要引入發(fā)電量豐富度這一評(píng)價(jià)指標(biāo)，綜合評(píng)價(jià)集 群風(fēng)光聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)輸出的波動(dòng)性。圖10為隨著光伏電站群裝機(jī)容量比例的增加，集群風(fēng) 光聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)發(fā)電量豐富度的變化趨勢(shì)。
[0063] 由圖10可知，隨著光伏電站裝機(jī)容量比例的增加，集群風(fēng)光聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)發(fā)電量 豐富度先增大后減小，在光伏電站群裝機(jī)容量占比為12. 3%時(shí)達(dá)到最大，但此時(shí)等效滿發(fā) 小時(shí)數(shù)較低；在12. 3%到41. 1%區(qū)間緩慢下降，下降幅度不超過(guò)1%，而且等效滿發(fā)小時(shí)數(shù) 持續(xù)增加；在41. 1%之后下降加劇，達(dá)到58. 3%時(shí)基本下降至與單一風(fēng)電場(chǎng)群持平。因此， 僅考慮集群風(fēng)光聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)發(fā)電量豐富度的評(píng)估，認(rèn)為光伏電站群裝機(jī)容量在集群風(fēng)光 發(fā)電系統(tǒng)中的比例不宜超過(guò)41%，S卩1000MW。
[0064] 綜合考慮上述評(píng)價(jià)指標(biāo)對(duì)輸出功率波動(dòng)性的評(píng)估，在12. 3%到41. 1%區(qū)間內(nèi)，集 群風(fēng)光聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)等效滿發(fā)小時(shí)數(shù)逐漸增加，且最大輸出功率和發(fā)電量豐富度均維持在 較為穩(wěn)定的合理區(qū)間內(nèi)，輸出功率處在最為穩(wěn)定的波動(dòng)范圍內(nèi)。綜上所述，在本算例中， 光伏電站群裝機(jī)容量在集群風(fēng)光聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)所占的比例應(yīng)控制在12. 3 %?41. 1%，即 200MW?1000MW區(qū)間內(nèi)。
[0065] 從分析結(jié)果可以看出，持續(xù)出力特性分析能夠精確描述集群風(fēng)光聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)輸 出功率波動(dòng)特性，可用于分析集群風(fēng)光聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)輸出功率的匯聚效應(yīng)，為其輸出功率 匯聚外送輸電容量規(guī)劃提供重要的決策依據(jù)。
【權(quán)利要求】
1. 一種集群風(fēng)光聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)輸出功率波動(dòng)特性描述方法，其特征是，它包括以下步 驟： 1) 集群風(fēng)光聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)輸出功率數(shù)據(jù)獲取 風(fēng)電場(chǎng)群輸出功率由既有風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)行實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)提供，光伏電站群輸出功率由光伏電站 穩(wěn)態(tài)模型計(jì)算得到； 根據(jù)所選太陽(yáng)能電池板參數(shù)及光伏電站所在地太陽(yáng)能輻射強(qiáng)度，計(jì)算出伏電站的輸出 功率，由以下公式得： P = RMn (1) P--光伏電站輸出功率（kW)， R--太陽(yáng)能輻射強(qiáng)度（kW/m2)， Μ-太陽(yáng)能光伏陣列面積（m2)， η-太陽(yáng)能電池板轉(zhuǎn)換效率； 集群風(fēng)光聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)由風(fēng)電場(chǎng)群和光伏電站群匯聚而成，其輸出功率波動(dòng)特性由兩 者共同決定； 2) 集群風(fēng)光聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)輸出功率基礎(chǔ)時(shí)序分析 以既有風(fēng)電場(chǎng)群實(shí)際運(yùn)行時(shí)序輸出功率數(shù)據(jù)、規(guī)劃光伏電站群計(jì)算數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，繪制 集群風(fēng)光聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)輸出功率時(shí)序曲線，輸出功率的時(shí)序分析只能對(duì)集群風(fēng)光聯(lián)合發(fā)電 系統(tǒng)的輸出功率進(jìn)行大體地描述，是進(jìn)一步精確刻畫其波動(dòng)特性的基礎(chǔ)； 3) 集群風(fēng)光聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)輸出功率持續(xù)出力特性分析 從規(guī)劃的角度出發(fā)，使用輸出功率時(shí)序曲線來(lái)描述和刻畫集群風(fēng)光聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)輸出 功率并不能較好地反映其波動(dòng)特性；通過(guò)構(gòu)建集群風(fēng)光聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)輸出功率持續(xù)出力曲 線，將時(shí)序曲線相對(duì)應(yīng)的輸出功率按照降序排列，選取每小時(shí)初始時(shí)刻的輸出功率作為本 小時(shí)的輸出功率，得到集群風(fēng)光聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)輸出功率持續(xù)出力曲線；集群風(fēng)光聯(lián)合發(fā)電 系統(tǒng)輸出功率的持續(xù)出力曲線是一條持續(xù)遞減的非線性曲線；定義集群風(fēng)光聯(lián)合發(fā)電系 統(tǒng)最大輸出功率用以衡量實(shí)際最大出力與額定裝機(jī)容量的差值，體現(xiàn)輸出功率的分散性特 征；定義集群風(fēng)光聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)最大發(fā)電小時(shí)數(shù)用以衡量發(fā)電系統(tǒng)年能夠利用的運(yùn)行時(shí) 間；定義集群風(fēng)光聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)等效滿發(fā)小時(shí)數(shù)用以衡量發(fā)電系統(tǒng)的總體發(fā)電利用程度； 在持續(xù)出力曲線平面中，持續(xù)出力曲線是以最大輸出功率和最大發(fā)電小時(shí)數(shù)為起止點(diǎn)的非 線性遞減曲線，與橫縱坐標(biāo)軸所占面積為集群風(fēng)光聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)的年發(fā)電量，以最大輸出 功率和最大發(fā)電小時(shí)數(shù)為邊界確定矩形區(qū)域，該矩形區(qū)域面積為以最大輸出功率為額定功 率在最大發(fā)電小時(shí)數(shù)時(shí)段內(nèi)的額定發(fā)電量；定義發(fā)電量豐富度為持續(xù)出力曲線第一象限面 積在矩形區(qū)域中所占面積比例，發(fā)電量豐富度反映了集群風(fēng)光聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)輸出功率的整 體發(fā)電水平；利用定義的具體評(píng)價(jià)指標(biāo)確定輸出功率的波動(dòng)程度，得出集群風(fēng)光聯(lián)合發(fā)電 系統(tǒng)風(fēng)光容量比例的合理區(qū)間，刻畫集群風(fēng)光聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)輸出功率的匯聚效應(yīng)程度。
【文檔編號(hào)】H02J3/38GK104158217SQ201410418497
【公開(kāi)日】2014年11月19日 申請(qǐng)日期:2014年8月22日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月22日
【發(fā)明者】李軍徽, 王澤輝, 嚴(yán)干貴, 馮利民, 姚志忠 申請(qǐng)人:東北電力大學(xué), 國(guó)網(wǎng)吉林省電力有限公司, 國(guó)家電網(wǎng)公司