風(fēng)光互補(bǔ)對(duì)電網(wǎng)輸電服務(wù)價(jià)格的影響

闞紅軍+章偉+荊博

摘 要： 風(fēng)電和光電各自出力的不穩(wěn)定性提高了輸電服務(wù)成本，制約了它們的發(fā)展.利用風(fēng)能和太陽(yáng)能的互補(bǔ)性可提高發(fā)電的可靠性.研究了風(fēng)光互補(bǔ)后對(duì)電網(wǎng)輸電服務(wù)價(jià)格的影響，提出了考慮可再生能源并網(wǎng)的輸電服務(wù)價(jià)格函數(shù)表達(dá)式，建立了以該函數(shù)值最小為目標(biāo)，以系統(tǒng)發(fā)電不足概率（LOLP）和能量缺失率（LPSP）為約束條件的輸電服務(wù)價(jià)格優(yōu)化模型.采用粒子群算法對(duì)目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行求解，對(duì)風(fēng)光互補(bǔ)前后的輸電服務(wù)價(jià)格進(jìn)行對(duì)比，并求出使輸電服務(wù)價(jià)格最低的風(fēng)光容量配比.通過(guò)對(duì)實(shí)例系統(tǒng)進(jìn)行計(jì)算，驗(yàn)證了該方法的有效性，指出風(fēng)光互補(bǔ)能有效地降低輸電服務(wù)價(jià)格.

關(guān)鍵詞： 風(fēng)光互補(bǔ)； 可靠性； 電力市場(chǎng)； 輸電服務(wù)

中圖分類號(hào)： TK 89文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A

文章編號(hào)： 1008-8857（2016）03-0138-05

Abstract： Costs of power transmission service have been increasing due to the instability of wind power and solar energy，which has become a barrier of their developments.Mutualcomplementing of wind and solar could improve their reliability.Influence of windsolar hybrid generation system on the transmission service price was discussed.Considering the grid connected operation of renewable energy，a transmission service price function was proposed.Taking the minimum function value as the objective and the loss of load probability（LOLP） and loss of power supply probability（LPSP） as the constraints，an optimal model for transmission service price was built.Particle swarm optimization was adopted to solve this objective function.Comparison of transmission service price was made before and after the combination of wind and solar and the optimum ratio of wind and solar was found when the lowest transmission service price reached.This case study verified the reliability of this method and pointed out that the windsolar hybrid generation system could effectively reduce the transmission service price.

Keywords： windsolar hybrid generation system； reliability； power market； transmission service

隨著可再生能源發(fā)電技術(shù)的不斷成熟，大規(guī)模并網(wǎng)型風(fēng)力和光伏發(fā)電將成為很有前景的發(fā)展方向[1-2].然而，新能源電廠一般建立在內(nèi)蒙古、甘肅等欠發(fā)達(dá)地區(qū)，當(dāng)?shù)責(zé)o法消納，必須通過(guò)遠(yuǎn)距離輸變電線路輸送到負(fù)荷中心區(qū)域，而單一的風(fēng)電和光伏出力的波動(dòng)性及間歇性更易給遠(yuǎn)距離輸電網(wǎng)絡(luò)帶來(lái)各種不穩(wěn)定性問(wèn)題，需要增強(qiáng)電網(wǎng)建設(shè)及維護(hù)以保證系統(tǒng)的可靠性，這極大地提高了輸電服務(wù)成本，因此，研究新能源發(fā)電對(duì)輸電服務(wù)價(jià)格的影響有著重要意義[3-5].

風(fēng)能和太陽(yáng)能有較強(qiáng)的互補(bǔ)性，大型并網(wǎng)風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)是新能源發(fā)電及有前途的利用形式[6].與單獨(dú)的風(fēng)力發(fā)電及光伏發(fā)電相比，風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)功率輸出更平穩(wěn)，增加了電網(wǎng)對(duì)間歇性能源發(fā)電的吸收接納程度[7].目前，很多學(xué)者對(duì)風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)自身的投資、運(yùn)行與維護(hù)費(fèi)用進(jìn)行了研究，然而少有研究外界因素對(duì)其經(jīng)濟(jì)性的影響.大規(guī)?？稍偕茉措娔軅鬏斔璧妮旊姺?wù)是電力市場(chǎng)關(guān)注的熱點(diǎn)，降低輸電服務(wù)價(jià)格對(duì)新能源的發(fā)展十分重要.

本文從發(fā)電出力的角度分析風(fēng)光互補(bǔ)后對(duì)電網(wǎng)輸電服務(wù)價(jià)格的影響.針對(duì)大規(guī)模風(fēng)光互補(bǔ)系統(tǒng)，基于風(fēng)速和光照條件的歷史數(shù)據(jù)，在不同風(fēng)光容量比例的條件下，得到為了維持系統(tǒng)規(guī)定的可靠性所需的備用容量，計(jì)算相應(yīng)的輸電服務(wù)價(jià)格，同時(shí)以輸電服務(wù)價(jià)格最低為目標(biāo)函數(shù)，以可靠性指標(biāo)為約束條件求解最經(jīng)濟(jì)風(fēng)光互補(bǔ)比例.利用風(fēng)光的互補(bǔ)特性減少輸電服務(wù)價(jià)格，為推動(dòng)風(fēng)能和太陽(yáng)能達(dá)到或接近常規(guī)電源的性能，以及進(jìn)一步評(píng)估風(fēng)能、太陽(yáng)能資源價(jià)值提供參考.

設(shè)η為終止條件，基于粒子群算法計(jì)算最優(yōu)風(fēng)光容量比例的流程為

（1） 對(duì)粒子群初始化，在風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)功率的取值范圍內(nèi)，隨機(jī)取每個(gè)粒子的值，以及初始化個(gè)體最優(yōu)解和全局最優(yōu)解.

（2） 對(duì)每個(gè)粒子中并網(wǎng)風(fēng)電容量、光電容量和需要備用容量進(jìn)行變更.

（3） 對(duì)每個(gè)粒子計(jì)算風(fēng)電和光電發(fā)出的功率以及相對(duì)應(yīng)的備用容量情況，由此判斷是否滿足電網(wǎng)的可靠性指標(biāo).若滿足則計(jì)算目標(biāo)函數(shù)Ft+1，并與粒子個(gè)體最優(yōu)解和全局最優(yōu)解進(jìn)行比較.粒子的當(dāng)前計(jì)算值優(yōu)于個(gè)體最優(yōu)解時(shí)，則粒子當(dāng)前計(jì)算值會(huì)替換個(gè)體最優(yōu)解；若同時(shí)優(yōu)于個(gè)體最優(yōu)解和全局最優(yōu)解，則全局最優(yōu)解也會(huì)被粒子當(dāng)前計(jì)算值替換，轉(zhuǎn)至步驟（4）；若不滿足，轉(zhuǎn)至步驟（2）.

（4） 判斷目標(biāo)函數(shù)是否滿足min Ft+1-min Ft≤η，若滿足則結(jié)束計(jì)算，若不滿足則轉(zhuǎn)至步驟（2）繼續(xù)計(jì)算.

4 算例分析

本文在已加入風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)的某地區(qū)電網(wǎng)測(cè)試模型的有效性.根據(jù)該地區(qū)（北緯37°25′）風(fēng)速和光照條件歷史數(shù)據(jù)，以1 a為研究周期，1 h為步長(zhǎng)，分別得到風(fēng)速、太陽(yáng)輻射量和負(fù)荷隨時(shí)間的變化曲線，如圖2所示.

針對(duì)本文算例，設(shè)風(fēng)電和光電的總裝機(jī)容量為100 MW，在光電容量比例k為0～1時(shí)，計(jì)算研究周期內(nèi)等可靠性下的輸電服務(wù)價(jià)格，得到的分布曲線如圖3所示.

由圖3可知，與單獨(dú)風(fēng)電和光電相比，風(fēng)光互補(bǔ)后，分?jǐn)偟娇稍偕茉措姀S的輸電服務(wù)價(jià)格明顯下降.當(dāng)接入風(fēng)電容量60 MW、光電容量40 MW時(shí)，其經(jīng)濟(jì)性最優(yōu).對(duì)比結(jié)果如表1所示.

光電系統(tǒng)、風(fēng)電系統(tǒng)及風(fēng)光互補(bǔ)系統(tǒng)所承擔(dān)的輸電服務(wù)費(fèi)用分別為0.27、0.29、0.22 元·（kW·h）-1.風(fēng)光互補(bǔ)彌補(bǔ)了獨(dú)立風(fēng)電和光電的不足，有效減少了輸出功率的波動(dòng)和電力供應(yīng)中斷的問(wèn)題，可向電網(wǎng)提供更加可靠的電能，同時(shí)減少了備用容量的使用.通過(guò)對(duì)比發(fā)現(xiàn)，相比于單一類型機(jī)組參與的發(fā)電系統(tǒng)，風(fēng)光互補(bǔ)系統(tǒng)輸電服務(wù)費(fèi)用分?jǐn)偟靡托?

5 結(jié) 論

單獨(dú)的風(fēng)電和光電系統(tǒng)很難保證穩(wěn)定的電能輸出，風(fēng)光互補(bǔ)后能有效提高出力的安全可靠性.輸電是影響可再生能源發(fā)電資源價(jià)值的重要因素之一.分別計(jì)算了光電系統(tǒng)、風(fēng)電系統(tǒng)及風(fēng)光互補(bǔ)系統(tǒng)三種情況下待定機(jī)組所分?jǐn)偟妮旊娰M(fèi)用，得出風(fēng)光互補(bǔ)后輸電服務(wù)費(fèi)用降低的結(jié)論，證明了本文所用模型的有效性.合理的輸電價(jià)格會(huì)給參與電力市場(chǎng)的各成員提供準(zhǔn)確的經(jīng)濟(jì)信號(hào)，有利于輸電資源的優(yōu)化使用，提高了風(fēng)電和光電資源的價(jià)值，在一定程度上提高了可再生能源發(fā)電進(jìn)入市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的能力，促進(jìn)了社會(huì)發(fā)展中新能源的推廣和普及.

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