闞紅軍+章偉+荊博

摘 要： 風電和光電各自出力的不穩(wěn)定性提高了輸電服務成本，制約了它們的發(fā)展.利用風能和太陽能的互補性可提高發(fā)電的可靠性.研究了風光互補后對電網輸電服務價格的影響，提出了考慮可再生能源并網的輸電服務價格函數(shù)表達式，建立了以該函數(shù)值最小為目標，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價格優(yōu)化模型.采用粒子群算法對目標函數(shù)進行求解，對風光互補前后的輸電服務價格進行對比，并求出使輸電服務價格最低的風光容量配比.通過對實例系統(tǒng)進行計算，驗證了該方法的有效性，指出風光互補能有效地降低輸電服務價格.

關鍵詞： 風光互補； 可靠性； 電力市場； 輸電服務

中圖分類號： TK 89文獻標志碼： A

文章編號： 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)電技術的不斷成熟，大規(guī)模并網型風力和光伏發(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蒙古、甘肅等欠發(fā)達地區(qū)，當?shù)責o法消納，必須通過遠距離輸變電線路輸送到負荷中心區(qū)域，而單一的風電和光伏出力的波動性及間歇性更易給遠距離輸電網絡帶來各種不穩(wěn)定性問題，需要增強電網建設及維護以保證系統(tǒng)的可靠性，這極大地提高了輸電服務成本，因此，研究新能源發(fā)電對輸電服務價格的影響有著重要意義[3-5].

風能和太陽能有較強的互補性，大型并網風光互補發(fā)電系統(tǒng)是新能源發(fā)電及有前途的利用形式[6].與單獨的風力發(fā)電及光伏發(fā)電相比，風光互補發(fā)電系統(tǒng)功率輸出更平穩(wěn)，增加了電網對間歇性能源發(fā)電的吸收接納程度[7].目前，很多學者對風光互補發(fā)電系統(tǒng)自身的投資、運行與維護費用進行了研究，然而少有研究外界因素對其經濟性的影響.大規(guī)?？稍偕茉措娔軅鬏斔璧妮旊姺帐请娏κ袌鲫P注的熱點，降低輸電服務價格對新能源的發(fā)展十分重要.

本文從發(fā)電出力的角度分析風光互補后對電網輸電服務價格的影響.針對大規(guī)模風光互補系統(tǒng)，基于風速和光照條件的歷史數(shù)據(jù)，在不同風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，計算相應的輸電服務價格，同時以輸電服務價格最低為目標函數(shù)，以可靠性指標為約束條件求解最經濟風光互補比例.利用風光的互補特性減少輸電服務價格，為推動風能和太陽能達到或接近常規(guī)電源的性能，以及進一步評估風能、太陽能資源價值提供參考.

設η為終止條件，基于粒子群算法計算最優(yōu)風光容量比例的流程為

（1） 對粒子群初始化，在風光互補發(fā)電系統(tǒng)功率的取值范圍內，隨機取每個粒子的值，以及初始化個體最優(yōu)解和全局最優(yōu)解.

（2） 對每個粒子中并網風電容量、光電容量和需要備用容量進行變更.

（3） 對每個粒子計算風電和光電發(fā)出的功率以及相對應的備用容量情況，由此判斷是否滿足電網的可靠性指標.若滿足則計算目標函數(shù)Ft+1，并與粒子個體最優(yōu)解和全局最優(yōu)解進行比較.粒子的當前計算值優(yōu)于個體最優(yōu)解時，則粒子當前計算值會替換個體最優(yōu)解；若同時優(yōu)于個體最優(yōu)解和全局最優(yōu)解，則全局最優(yōu)解也會被粒子當前計算值替換，轉至步驟（4）；若不滿足，轉至步驟（2）.

（4） 判斷目標函數(shù)是否滿足min Ft+1-min Ft≤η，若滿足則結束計算，若不滿足則轉至步驟（2）繼續(xù)計算.

4 算例分析

本文在已加入風光互補發(fā)電系統(tǒng)的某地區(qū)電網測試模型的有效性.根據(jù)該地區(qū)（北緯37°25′）風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，分別得到風速、太陽輻射量和負荷隨時間的變化曲線，如圖2所示.

針對本文算例，設風電和光電的總裝機容量為100 MW，在光電容量比例k為0～1時，計算研究周期內等可靠性下的輸電服務價格，得到的分布曲線如圖3所示.

由圖3可知，與單獨風電和光電相比，風光互補后，分攤到可再生能源電廠的輸電服務價格明顯下降.當接入風電容量60 MW、光電容量40 MW時，其經濟性最優(yōu).對比結果如表1所示.

光電系統(tǒng)、風電系統(tǒng)及風光互補系統(tǒng)所承擔的輸電服務費用分別為0.27、0.29、0.22 元·（kW·h）-1.風光互補彌補了獨立風電和光電的不足，有效減少了輸出功率的波動和電力供應中斷的問題，可向電網提供更加可靠的電能，同時減少了備用容量的使用.通過對比發(fā)現(xiàn)，相比于單一類型機組參與的發(fā)電系統(tǒng)，風光互補系統(tǒng)輸電服務費用分攤得要低些.

5 結 論

單獨的風電和光電系統(tǒng)很難保證穩(wěn)定的電能輸出，風光互補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)電資源價值的重要因素之一.分別計算了光電系統(tǒng)、風電系統(tǒng)及風光互補系統(tǒng)三種情況下待定機組所分攤的輸電費用，得出風光互補后輸電服務費用降低的結論，證明了本文所用模型的有效性.合理的輸電價格會給參與電力市場的各成員提供準確的經濟信號，有利于輸電資源的優(yōu)化使用，提高了風電和光電資源的價值，在一定程度上提高了可再生能源發(fā)電進入市場競爭的能力，促進了社會發(fā)展中新能源的推廣和普及.

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