一种风电消纳能力计算方法及系统技术领域
本发明涉及风电消纳能力计算方法，特别涉及一种风电消纳能力计算方法
及系统。
背景技术
现有技术中，对研究区域电网风电消纳能力主要集中在系统不限制风电出
力情况下的最大允许风电装机容量，以此来表征系统消纳风电能力，且计算为
单点平衡计算。这种方法采集电网系统一定时间内的负荷功率、机组数据、区
外来电功率，综合考虑高峰和低谷两个负荷水平下电网系统的功率平衡和每台
机组的开停机状态及出力范围，将上述因素统一优化，得到风电消纳能力。其
缺点在于仅分析高峰、低谷两个时刻的电力平衡情况，得到风电消纳电力，却
无法计算一段时间内的风电消纳电量，未从合理弃风的角度提出风电消纳能力。
发明内容
本发明提供了一种风电消纳能力计算方法及系统，其目的是为了合理利用
热电机组的调峰能力，计算逐日小时级风电消纳水平。
为了达到上述目的，本发明的实施例提供了一种风电消纳能力计算方法，
包括：
采集电力系统在一预设时间内的电网用电负荷数据，电网常规机组数据，
电网与外电网电力交换数据，以及电网风电出力特性数据；
通过采集到的数据计算所述电力系统的开机容量及备用容量；
根据计算出的开机容量，结合机组检修情况，确定机组的开机方式；
根据所述开机方式，计算出所述电力系统的调峰裕度；
根据所述电力系统的调峰裕度，在不考虑弃风限电情况时，计算电网消纳
风电电量，并输出不弃风情况下的电网可消纳的风电能力。
其中，根据所述电力系统的调峰裕度，在考虑弃风限电情况时，计算电网
消纳风电电量及弃风电量，并输出弃风情况下的电网可消纳的风电能力。
其中，所述常规机组数据包括机组类型、装机容量、最大技术出力、最小
技术出力。
其中，所述计算方法还用于供热机组，针对供热机组，所述常规机组数据
还包括所述机组供热期内供热负荷数据。
其中，所述风电出力特性数据包括风电装机容量、历史运行数据、分布区
域风资源情况。
其中，所述根据所述开机方式，计算出所述电力系统的调峰裕度的步骤还
包括：针对供热机组的调峰能力随供热负荷波动而变化的情况，计算供热机组
随热负荷波动的调峰能力。
本发明还提供了一种风电消纳能力计算系统，包括：
采集模块，用于采集电力系统在一预设时间内的电网用电负荷数据，电网
常规机组数据，电网与外电网电力交换数据，以及电网风电出力特性数据；
第一计算模块，用于通过采集到的数据计算所述电力系统的开机容量及备
用容量；
控制模块，用于根据计算出的开机容量，结合机组检修情况，确定机组的
开机方式；
第二计算模块，用于根据所述开机方式，计算出所述电力系统的调峰裕度；
第三计算模块，用于根据所述电力系统的调峰裕度，在不考虑弃风限电情
况时，计算电网消纳风电电量，并输出不弃风情况下的电网可消纳的风电能力。
其中，所述第三计算模块还用于根据所述电力系统的调峰裕度，在考虑弃
风限电情况时，计算电网消纳风电电量及弃风电量，并输出弃风情况下的电网
可消纳的风电能力。
其中，所述第二计算模块还用于针对供热机组的调峰能力随供热负荷波动
而变化的情况，计算供热机组随热负荷波动的调峰能力。
本发明的上述方案的有益效果如下：
本发明的上述实施例所述的方法，能够合理利用热电机组的调峰能力，计
算逐日小时级风电消纳水平，得到全年消纳风电电量及合理的弃风比例，结果
可对规划装机容量进行合理性评价，提出合理的促进风电消纳的电网运行调度
方式，针对不同研究需求进行消纳能力计算，为风电规划研究、消纳风电调度
模式研究提供支撑；本发明所述的系统，在进行软件化开发后，可实现与目前
调度系统联动，系统计算分析结果可用于指导电网运行方式优化，实现提升电
网消纳风电能力。
附图说明
图1为本发明所述方法的流程图；
图2为本发明所述方法以地区电网为例的流程图；
图3为本发明所述方法以某风电密集地区为例的流程图；
图4为本发明所述系统的结构框图。
具体实施方式
为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附
图及具体实施例进行详细描述。
本发明针对现有风电消纳能力计算方法中未考虑弃风情况的问题，提供了
一种风电消纳能力计算方法及系统。
如图1所示，本发明的实施例提供了一种风电消纳能力计算方法，包括：
步骤11，采集电力系统在一预设时间内的电网用电负荷数据，电网常规
机组数据，电网与外电网电力交换数据，以及电网风电出力特性数据；
步骤12，通过采集到的数据计算所述电力系统的开机容量及备用容量；
步骤13，根据计算出的开机容量，结合机组检修情况，确定机组的开机
方式；
步骤14，根据所述开机方式，计算出所述电力系统的调峰裕度；
步骤15，根据所述电力系统的调峰裕度，在不考虑弃风限电情况时，计
算电网消纳风电电量，并输出不弃风情况下的电网可消纳的风电能力。
步骤16，根据所述电力系统的调峰裕度，在考虑弃风限电情况时，计算
电网消纳风电电量及弃风电量，并输出弃风情况下的电网可消纳的风电能力。
本发明的上述实施例所述的方法及系统能够合理利用热电机组的调峰能
力，计算逐日小时级风电消纳水平，得到全年消纳风电电量及合理的弃风比例，
结果可对规划装机容量进行合理性评价，提出合理的促进风电消纳的电网运行
调度方式，针对不同研究需求进行消纳能力计算，为风电规划研究、消纳风电
调度模式研究提供支撑。
如图2所示，本发明的上述实施例所述的方法以地区电网为例的具体方法
为：
步骤S101，采集地区电网用电负荷数据。采集负荷数据为小时级数据，
时间周期可根据实际情况确定。
步骤S102，采集地区电网常规机组数据，包括机组类型、装机容量、最
大技术出力、最小技术出力，针对供热机组，还需采集其供热期内供热负荷数
据。
步骤S103，采集地区电网与区外电网电力交换数据。采集电力交换数据
为小时级数据，时间周期可根据实际情况确定。采集数据可为正值、负值与零。
步骤S104，采集地区电网风电出力特性数据，包括风电装机容量、历史
运行数据、分布区域风资源情况。
步骤S201，分析系统所需开机容量及备用容量。可通过如下公式实现该
步骤：
公式1：PLoad.adj＝PLoad.orig-PWind-PTrans
公式2：Pre＝Pre.load+Pre.wind＝k×PLoad.adjmax+l×Pre.windlmax
公式3：Psys＝PLoad.adjmax+Pre
其中，公式1中，PLoad.adj为网内净负荷功率曲线，PLoad.orig为网内原始用
电负荷功率曲线，PWind为风电出力曲线，PTrans为与区外电网联络线交换电力。
公式2中，Pre为电力系统的旋转备用容量，Pre.load为负荷及事故旋转备
用容量，Pre.wind为由于风电不稳定性而导致系统增加的旋转备用容量，
PLoad.adj.max为日净负荷曲线最大值，Pre.windlmax为净负荷曲线最大值时刻对应
的风电出力值，k、l为旋转备用系数。
公式3中，Psys为电力系统所需开机容量。
步骤S301，结合机组检修情况，安排机组开机方式。可通过如下公式实
现该步骤：
公式4： P Load . adj max + P re ≤ Σ i = 1 n P i max P Load . adj max + P re ≥ Σ i = 1 n P i max - P i max ]]>
公式4中，Pimax为所开第i台机组的最大技术出力。
步骤S401，基于开机方式与机组最小技术出力，分析计算系统调峰裕度。
可通过如下公式实现该步骤：
公式5： T - P Load . adj min - Σ i = 1 n P i min ]]>
公式5中，T为系统调峰裕度，PLoad.adj.min为日净负荷曲线最小值，Pimin
为所开第i台机组的最小技术出力。
步骤S501，不考虑弃风限电情况，根据逐日小时级电力平衡，计算电网
消纳风电电力及电量。
当调峰裕度T≥0，说明在此时段不存在弃风或停机调峰需要，风电全部
可消纳，输入的风电出力即为可消纳电力；
当调峰裕度T＜0，说明在此时段风电消纳困难，且考虑不弃风情况，需
调节风电装机容量，设定风电规划增量△M，修正风电规划装机容量
M0＝M0-△M,进行迭代计算，直至调峰裕度大于0，得到合理风电规划装机容量。
步骤S502，调峰裕度T＜0，且考虑弃风限电情况，进行时段内逐小时
的电力平衡分析，得到逐小时的调峰裕度缺口情况，设定弃风比例，根据逐小
时级电力平衡，计算电网消纳风电电量及弃风电量。
步骤S601，输出不弃风情况下的电网可消纳的风电能力。
步骤S602，输出弃风情况下的电网可消纳的风电能力，包括全年风电消
纳电量、弃风比例。
其中，所述常规机组数据包括机组类型、装机容量、最大技术出力、最小
技术出力。
其中，所述计算方法还用于供热机组，针对供热机组，所述常规机组数据
还包括所述机组供热期内供热负荷数据。
其中，所述风电出力特性数据包括风电装机容量、历史运行数据、分布区
域风资源情况。
其中，所述根据所述开机方式，计算出所述电力系统的调峰裕度的步骤还
包括：针对供热机组的调峰能力随供热负荷波动而变化的情况，计算供热机组
随热负荷波动的调峰能力。
其中，针对供热机组的调峰能力随供热负荷波动而变化的情况，计算供热
机组随热负荷波动的调峰能力。可通过如下公式实现该步骤：
公式6：Pmin≤Pi≤Pmax
公式7：Pmax＝(D0max-βDci-φ)/α
公式8：Pmin＝(D0min-βDci-φ)/α
公式6中，Pi为供热机组出力，Pmax为供热机组最大技术出力，Pmin为
供热机组最小技术出力。
公式7-8中，α、β、φ为常数项系数，Dci为供热机组的供热抽汽量，D0max、
D0min为供热机组在Dci下最大主蒸汽流量、最小主蒸汽流量。
如图3所示，以某风电密集地区为例，利用本发明所述的计算方法计算得
到的风电消纳能力，具体步骤为：通过风电出力特性和风电规划容量M0得到
风电出力曲线，通过所述风电出力曲线、用电负荷曲线以及区外电力交换曲线
计算得到净负荷曲线，根据所述净负荷曲线计算得到电力系统所需的备用容量，
结合机组检修情况，安排机组开机，计算出机组最小技术出力，以及所述电力
系统的调峰裕度T。当T≥0时，计算不弃风情况下风电消纳电力；当T<0时，
判断是否弃风限电，若弃风限电，则风电装机不变，进行弃风限电，满足调峰
平衡，进而计算全年消纳风电电量及弃风比例；若不弃风限电，计算风电规划
装机增量△M,M0＝M0-△M。
如图4所示，本发明还提供了一种风电消纳能力计算系统，包括：
采集模块，用于采集电力系统在一预设时间内的电网用电负荷数据，电网
常规机组数据，电网与外电网电力交换数据，以及电网风电出力特性数据；
第一计算模块，用于通过采集到的数据计算所述电力系统的开机容量及备
用容量；
控制模块，用于根据计算出的开机容量，结合机组检修情况，确定机组的
开机方式；
第二计算模块，用于根据所述开机方式，计算出所述电力系统的调峰裕度；
第三计算模块，用于根据所述电力系统的调峰裕度，在不考虑弃风限电情
况时，计算电网消纳风电电量，并输出不弃风情况下的电网可消纳的风电能力。
其中，所述第三计算模块还用于根据所述电力系统的调峰裕度，在考虑弃
风限电情况时，计算电网消纳风电电量及弃风电量，并输出弃风情况下的电网
可消纳的风电能力。
其中，所述第二计算模块还用于针对供热机组的调峰能力随供热负荷波动
而变化的情况，计算供热机组随热负荷波动的调峰能力。
本发明的上述实施例所述的方法，能够合理利用常规机组(尤其是热电机
组)的调峰能力，计算逐日小时级风电消纳水平，得到全年消纳风电电量及合
理的弃风比例，结果可对规划装机容量进行合理性评价，提出合理的促进风电
消纳的电网运行调度方式，针对不同研究需求进行消纳能力计算，为风电规划
研究、消纳风电调度模式研究提供支撑；本发明所述的系统，在进行软件化开
发后，可实现与目前调度系统联动，系统计算分析结果可用于指导电网运行方
式优化，实现提升电网消纳风电能力。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技
术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，
这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。