基于成本最优的含光热发电多源联合并网调度策略研究

我国幅员辽阔,风光资源丰富,风电与光伏发电发展迅速。随着风光发电并网规模的日益扩大,将有效降低火电机组的发电量,但是,由于以风光为主的新能源发电具有随机性与不确定性,大规模并网将会严重影响电网运行的安全性与经济性,极大地限制了风电与光伏发电的进一步发展。光热发电是一种新兴的太阳能发电形式,具有与火电机组相媲美的可调度性,能够在一定程度上代替火电机组协调各发电形式,通过合理地调度光热发电,能够增加电力系统的新能源渗透率,同时能够保证以风光为主的多种新能源发电联网运行的安全性与经济性。实际上,在我国某些风光资源丰富的地区已经实现了含风电、光伏发电、光热发电与火电机组的多源联合并网运行。因此,如何协调调度各电源,在保证安全性的基础上取得最佳经济性是一个十分值得研究的课题。本文首先在分析风电、光伏发电与光热发电运行特性的基础上,了解光热发电的基本运行过程,研究光热发电的光-热-电转换过程以及工作原理,分析光热电站各环节的特性与各组成部分对光热电站运行特性的影响,进而研究光热电站出力的时移特性与出力可调度性。然后,以成本最优为目标,在考虑传统的电力系统约束与光热发电的电力调度和热力调度两个层面的基础上,提出光热发电与火电机组联合并网调度模型。该模型综合考虑火电机组发电成本、光热发电并网消纳的环境效益和运行维护成本、系统旋转备用成本以及电网安全运行约束等因素,并基于遗传算法求解模型。算例结果表明光热发电具有较强的可调度性,光热发电大规模并网时,若不对其出力进行调度,将会对电网运行的安全性与经济性造成较大的影响,合理利用光热发电的可调度性能够有效降低火电机组的上网电量,提高光热发电联网运行的经济性。最后,为适应多源并存、联合并网的能源发展趋势,在计及综合运行成本的前提下,兼顾电网运行约束,提出含风电、光伏发电、光热发电与火电机组的多源联合调度模型。该调度模型综合考虑火电机组发电成本、风电、光伏发电与光热发电并网消纳的环境效益和运行维护成本、系统旋转备用成本、调峰容量购买成本以及电网安全运行约束等因素。算例结果表明光热电站能够通过储热系统对发电出力进行调节,具有良好的可调度性,通过合理调度光热出力能够有效降低系统的综合运行成本,在保证多源并网安全性的基础上,取得最佳的经济性。