舒印彪等：新能源消纳关键因素分析及解决措施研究

4.2 新能源消纳措施生产模拟

依托新能源消纳时序生产模拟系统,对4.1节提出的消纳措施进行生产模拟[14-15]。与消纳空间理论分析相比,时序生产模拟更接近实际电网真实运行情况,能够反映各子系统间网络约束以及风电、光伏出力特性,从而能够对西北、东北等区域电网场景进行详细分析。

新能源消纳生产模拟以新能源发电量最大为优化目标,即各区域全部时段风电和太阳能发电量总和最大。

式中：Pw(t,i)是时段t内风电场i的功率;Ps(t,i)是时段t内太阳能电站i的功率;ΔT为时段长度;T为总的时段数;Nw为风电场个数;Ns为太阳能电站个数。

考虑的主要约束条件：

1）电力平衡约束。

式中：Pg(t,i)是时段t内常规机组i的功率;Pline(t,i)为时段t内联络线i的功率,受入为正;PL(t)为时段t内负荷大小;Ng为常规机组个数;Nline为联络线条数。

2）电源调节性能约束。

式中：Pg,min(t,i)和Pg,max(t,i)分别为常规机组最小和最大出力限额;Pw,max(t,i)和Ps,max(t,i)为风电场和太阳能电站理论最大功率。

3）电源电量约束。

式中E(i)为时段T内机组发电量。

4）跨区联络线约束。

式中：Pline,min(t,i)和Pline,max(t,i)分别为时段t内联络线i的最小和最大功率限额;Eline(t)为时段t内联络线电量。

首先,在2020年用电负荷水平下,基于当前东北、西北电网火电机组调峰能力和外送能力计算新能源消纳情况。预计到2020年,东北电网全社会用电量458.4TW•h,西北电网850.5TW•h,其他计算场景参数见表5和表6。在不采取相关措施的情况下,2020年东北新能源发电量70.2TW•h,弃风、弃光电量25.7TW•h,弃风、弃光率26.8%;西北新能源发电量172.2TW•h,弃风、弃光电量72.4TW•h,弃风、弃光率为29.6%,消纳问题十分突出。

在基础场景上,对4.1节所提新能源消纳措施进行逐一计算,见表7和表8。