一种基于虚拟电厂技术的城市可再生能源消纳能力提升方法

doi:10.12096/j.2096-4528.pgt.20104

发电技术 ›› 2021, Vol. 42 ›› Issue (3): 289-297.DOI: 10.12096/j.2096-4528.pgt.20104

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一种基于虚拟电厂技术的城市可再生能源消纳能力提升方法

宣文博¹(), 李慧¹(), 刘忠义¹(), 孙业广²^,*(), 侯恺²()

¹ 国网天津市电力公司, 天津市河北区 300010
² 天津大学智能电网教育部重点实验室, 天津市南开区 300072

收稿日期:2020-09-29 出版日期:2021-06-30 发布日期:2021-06-29
通讯作者: 孙业广
作者简介:宣文博(1989), 男, 博士, 高级工程师, 研究方向为输电网规划, xwb200601@163.com
李慧(1981), 女, 硕士, 高级工程师, 研究方向为电网规划和电力系统分析, tju-lihui@163.com
刘忠义(1988), 男, 博士, 高级工程师, 研究方向为输电网规划和电力系统安全稳定分析, liuzhongyi1988@sina.com
侯恺(1988), 男, 博士, 副教授, 研究方向为电力系统可靠性评估和综合能源系统, hdbhyj@tju.edu.cn
基金资助:
国家自然科学基金青年科学基金项目(51707129);天津市自然科学基金项目(18JCQNJC07600)

A Method for Improving the Accommodating Capability of Urban Renewable Energy Based on Virtual Power Plant Technology

Wenbo XUAN¹(), Hui LI¹(), Zhongyi LIU¹(), Yeguang SUN²^,*(), Kai HOU²()

¹ State Grid Tianjin Electric Power Company, Hebei District, Tianjin 300010, China
² Key Laboratory of Smart Grid of Ministry of Education, Tianjin University, Nankai District, Tianjin 300072, China

Received:2020-09-29 Published:2021-06-30 Online:2021-06-29
Contact: Yeguang SUN
Supported by:
Youth Program of National Natural Science Foundation of China(51707129);Natural Science Foundation of Tianjin(18JCQNJC07600)

摘要/Abstract

摘要：

针对当前大规模可再生能源发电接入电力系统所带来的可再生能源消纳的问题，提出了一种城市可再生能源消纳能力的量化方法和基于虚拟电厂的消纳能力提升措施。首先，对可再生能源消纳的问题进行分析，对虚拟电厂的基本概念进行详细阐述；其次，针对风力发电和光伏发电，从调峰裕度的角度对其消纳能力进行量化分析，提出弃风、弃光时间和弃风、弃光量2个方面的风电、光伏消纳能力量化分析方法；最后，提出利用电动汽车和柔性负荷提升城市可再生能源消纳能力的方法，并通过详细的算例验证了该量化方法和提升措施的有效性。

关键词: 电力系统, 虚拟电厂, 可再生能源, 电动汽车, 柔性负荷

Abstract:

In order to address the problem of renewable energy accommodation caused by the integration of large-scale renewable energy power generation into the power system, we proposed a quantitative method for the accommodating capacity of urban renewable energy, and a method to improve the accommodating capacity based on virtual power plants. Firstly, the issue of renewable energy accommodation, and the basic concepts of virtual power plants were introduced. Then, for wind power and photovoltaic power generation, a quantitative analysis of absorption capacity was proposed from the perspective of peak shaving margins. Moreover, the quantitative analysis method of accommodating capacity was developed based on the time of abandonment and the amount of abandonment. Finally, a method of using electric vehicles and flexible loads to improve the absorption capacity of urban renewable energy was proposed and further verified by case studies.

Key words: power system, virtual power plant, renewable energy, electric vehicle, flexible load

中图分类号:

TK01

宣文博, 李慧, 刘忠义, 孙业广, 侯恺. 一种基于虚拟电厂技术的城市可再生能源消纳能力提升方法[J]. 发电技术, 2021, 42(3): 289-297.

Wenbo XUAN, Hui LI, Zhongyi LIU, Yeguang SUN, Kai HOU. A Method for Improving the Accommodating Capability of Urban Renewable Energy Based on Virtual Power Plant Technology[J]. Power Generation Technology, 2021, 42(3): 289-297.

图/表 13

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月份	非供热机组	供热煤电机组	供热气电机组	外受电	综合最小出力
1	1 209	2 676	1 093	631	5 609
2	1 012	2 016	729	631	4 388
3、11、12	1 012	2 196	911	631	4 751
4、5、9、10	1 012	1 930	663	631	4 237
6、7、8	2 024	2 830	1 424	631	6 910

月份	非供热机组	供热煤电机组	供热气电机组	外受电	综合最小出力
1	1 209	2 676	1 093	631	5 609
2	1 012	2 016	729	631	4 388
3、11、12	1 012	2 196	911	631	4 751
4、5、9、10	1 012	1 930	663	631	4 237
6、7、8	2 024	2 830	1 424	631	6 910

风电装机容量/ MW	风电全年发电量/ (MW·h)	风电全年消纳量/ (MW·h)	弃风率 (按时间)/%	弃风率 (按发电量)/%
4 493	10 427 393	9 715 575	7.70	6.80
3 594	8 341 914	7 999 904	4.50	4.10
3 145	7 299 175	7 076 762	4.00	3.00
2 965	6 882 079	6 697 616	3.00	2.30
2 695	6 256 436	6 119 832	2.40	2.10
1 797	4 170 957	4 124 785	1.00	1.10
449	1 042 739	1 041 045	0.13	0.16

风电装机容量/ MW	风电全年发电量/ (MW·h)	风电全年消纳量/ (MW·h)	弃风率 (按时间)/%	弃风率 (按发电量)/%
4 493	10 427 393	9 715 575	7.70	6.80
3 594	8 341 914	7 999 904	4.50	4.10
3 145	7 299 175	7 076 762	4.00	3.00
2 965	6 882 079	6 697 616	3.00	2.30
2 695	6 256 436	6 119 832	2.40	2.10
1 797	4 170 957	4 124 785	1.00	1.10
449	1 042 739	1 041 045	0.13	0.16

光伏装机容量/ MW	光伏全年发电量/ (MW·h)	光伏全年消纳量/ (MW·h)	弃光率(按时间)/%	弃光率 (按发电量)/%
3 522	10 767 427	10 304 911	6.00
3 307	10 109 418	9 801 019	5.20	3.00
3 272	10 001 743	9 704 941	5.00	2.30
3 013	9 212 132	9 053 511	3.00	2.00
2 935	8 972 856	8 838 425	2.70	1.40
2 739	8 374 665	8 295 321	1.80	0.90
1 565	4 785 523	4 783 428	0.16	0.04
391	1 196 380	1 196 184	0.05	0.01

一种基于虚拟电厂技术的城市可再生能源消纳能力提升方法

A Method for Improving the Accommodating Capability of Urban Renewable Energy Based on Virtual Power Plant Technology

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总装机容量/MW	风电装机容量/MW	光伏装机容量/MW	弃能率 (按时间)/%	弃能率 (按发电量)/%
7 800	4 493	3 307	18.70	10.70
6 158	3 145	3 013	10.70	5.70
5 900	2 965	2 935	9.50	4.90
5 044	2 696	2 348	5.30	3.00
4 204	2 247	1 957	3.00	1.50
3 362	1 797	1 565	1.50	0.90
840	449	391	0.14	0.08

电动汽车数量/辆	新能源类型	装机容量/ MW	新能源舍弃量/(MW·h)	新能源消纳量/(MW·h)	新能源舍弃率/%
5 000	风力发电	625	2 458	1 444 863	0.17
	光伏发电	1 875	7 439	5 729 206	0.13
	风电+光伏	2 500	19 798	7 162 513	0.28
10 000	风力发电	625	1 841	1 445 481	0.12
	光伏发电	1 875	7 387	5 729 259	0.13
	风电+光伏	2 500	19 102	7 163 209	0.27
15 000	风力发电	625	1 417	1 445 904	0.10
	光伏发电	1 875	7 337	5 729 309	0.13
	风电+光伏	2 500	18 567	7 163 744	0.26

柔性负荷/ MW	新能源类型	装机容量/ MW	新能源舍弃量/ (MW·h)	新能源消纳量/ (MW·h)	新能源舍弃率/%
50	风力发电	625	3 015	1 444 306	0.20
	光伏发电	1 875	6 904	5 729 741	0.12
	风电+光伏	2 500	19 273	7 163 038	0.27
100	风力发电	625	2 874	1 444 447	0.20
	光伏发电	1 875	6 229	5 730 416	0.11
	风电+光伏	2 500	18 055	7 164 256	0.25
150	风力发电	625	2 774	1 444 547	0.20
	光伏发电	1 875	5 658	5 730 988	0.10
	风电+光伏	2 500	17 042	7 165 268	0.24

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