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Lecture

12 主讲:刘俊电力工程系

第五章 新能源电力系统规划 5.

1 负荷预测与新能源发电功率预测 熟悉电力负荷曲线,掌握新能源的出力预测技术. 5.2 电力系统可靠性计算及新能源发电的容量可信度 熟悉含新能源发电系统的可靠性计算方法和容量可信度指标. 5.3 新能源穿透功率极限分析 了解新能源的穿透功率极限分析方法和优化规划方法. 5.4 新能源并网后电力系统调峰及消纳能力计算 了解新能源对系统调峰、备用,消纳能力分析计算. 5.5 电源规划与新能源电源规划 了解含大规模新能源发电厂的合理规模及送出问题. 5.6 新能源发电的效益分析 了解新能源发电自身效益以及对系统的节能减排效益.

2 传统电力系统规划基本内容 C电力系统规划的基本方法和标准 C电厂选址、变电所选址及输电线路径选址 C电力负荷预测 C电力电量平衡 C电源规划 C电网规划 C无功规划 C自动化规划 C经济评价方法 C电力系统可靠性原理及在电力规划中的应用 C电力市场基本概念及在电力规划中的应用

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一、传统电力系统规划的内涵 ? 电力系统的可靠性(Reliability) C 1)对用户供电的充裕性(Adequacy).供电的充 裕性是指系统满足一定数量负荷用电的不间断性.国 际上目前普遍采用电力不足概率(或称失负荷概率 LOLP)来作为对电力系统供电充足性的评价标准;

而 我国一直沿用发电装机容量备用率的概念来表征电源 的充足程度. C 2)对用户供电的安全性(Security).供电的安全 性是指系统在保持向用户安全稳定供电时能够承受故 障扰动的程度.电力系统发展设计的主要任务之一就 是通过电力系统的安全校核计算,包括静态的N-1安全 检查和暂态的稳定计算来保证系统达到一定的安全标 准.

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一、传统电力系统规划的内涵 ? 电力系统的经济性 C电力系统建设的经济性包括燃料的输送和供应,电能 的生产和输送,发、送、变电设备的一次投资和折旧, 能量输送过程中的损耗,以及其他运行费用等. C规划设计中的系统,系统运行费用是以生产模拟方法 来计算的,总的要求是年运行费用最低. C对跨区联网送电工程及远距离送电和建厂比较等大型 系统规划设计项目还应进行项目的财务分析,以确定其 贷款偿还能力和经济效益.

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一、传统电力系统规划的内涵 ? 电力系统的灵活性 C1)系统对基本建设条件变化适应的灵活性: ? 电力系统规划设计阶段将会遇到很多的不确定因素,规划设计 完成以后到基本建设项目实施投产,系统中电源、负荷及网络 情况将可能发生某些变化,设计系统应能够在修改不大的情况 下仍然满足应有的技术经济指标,这就是电力系统对基本建设 条件变化适应的灵活性. C2)对电力系统在运行方面的灵活性要求: ? 在生产运行中,电网和厂、所电气主接线以及有功、无功电源 应该能够在各种正常运行、检修包括事故情况下灵活地调度以 应付各种元件的投退,从而保证系统安全稳定地向用户供应充 足的电力,这是对电力系统在运行方面的灵活性要求.在系统 设计阶段这是衡量系统设计方案优劣的重要技术条件之一.

6 传统电力系统规划VS.新能源规划 ? 科学合理的电力系统规划是电力系统安全、 可靠、经济、灵活运行的前提.

7 新能源接入对系统规 划带来的新问题: ?出力预测 ?容量可信度 (可调度容量) ?电源规划+穿透 功率极限 ?电网规划等 传统电力系统规划 问题: ?负荷预测 ?电力电量平衡 (调度运行) ?电源规划 ?电网规划等

二、电力系统的负荷预测技术 1.负荷预测(Load Forecasting) ? 1)概念 C 根据系统的运行特性、增容决策、自然条件与 社会影响等诸多因素,在满足一定精度要求的 条件下,确定未来某特定时刻的负荷数据.

8 1.负荷预测 ? 2)负荷预测的意义: C 负荷预测是电力系统规划的基础. ? 如果负荷预测偏低会引起电力供应紧张、供电可靠 性下降;

? 如果负荷预测偏高将导致发输变电设备不能充分利 用,造成大量资金积压,影响系统经济性.

9 ? 3)电力负荷预测按照预测周期的分类 C 超短期负荷预测:是指未来1h以内的负荷预测,如在 安全监视状态下,需要5~10s或1~5min的预测值;

预 防性控制和紧急状态,需要10min至1h的预测值. C 短期负荷预测:是指日负荷预测和周负荷预测,分别 用于安排日调度计划和周调度计划,包括确定机组启 停、水火电协调、联络线交换功率、负荷经济分配、 水库调度和设备检修等,对短期预测,需充分研究电 网负荷变化规律,分析负荷变化相关因子,特别是天 气因素、日类型等和短期负荷变化的关系.

10 ? 3)电力负荷预测按照预测周期来分类: C 中期负荷预测:是指月至年的负荷预测,主要是确定 机组运行方式和设备大修计划等. C 长期负荷预测:是指未来3~5年甚至更长时间内的负 荷预测,主要是电网规划部门根据国民经济的发展和 对电力负荷的需求,所作的电网改造和扩建工作的远 景规划.对中、长期负荷预测,要特别研究国民经济 发展、国家政策等的影响.

11 ? 4)按照预测的结果,电力负荷预测可分为最大负 荷功率、负荷电量及负荷曲线的预测;

? 5)负荷预测的主要用途: ① 确定电力系统发电设备及输变电设备的容量;

② 选择适当的机组类型;

③ 合理的电源结构;

④ 确定燃料计划;

⑤ 安排电力系统的调峰备用容量;

⑥ 辅助发输电设备的协调运行等.

12 2. 电力负荷曲线 ? 定义: C 描述电力负荷随时间变化规律的曲线,称作负 荷曲线. ? 分类: C 按持续时间 ? 日负荷曲线、周负荷曲线和年负荷曲线等;

C 按负荷范围 ? 个别用户负荷曲线、变电所负荷曲线、发电厂负荷 曲线、电力系统负荷曲线等;

C 按负荷性质 ? 有功负荷曲线和无功负荷曲线.

13 ? 影响负荷变化的因素: C 作息时间的影响 C 生产工艺的影响 C 气候的影响 C 季节的影响

14 ? 日负荷曲线 C 主要用于研究电力系统的日运行方式,如经济运行、 调峰措施、安全分析、调压和无功补偿等. C 分类:逐点描绘的负荷曲线;

阶梯形负荷曲线.

15 两种典型日负荷曲线图 ? 年负荷持续时间曲线

16 由夏冬日负荷曲线求年负荷持续曲线示意图 P1在年负荷曲线上所占的时间T1=200(t1+t?1), P2在年负荷曲线上所占的时间T2=200t2+165t?2, 其余类推. ? 年最大负荷曲线 C 按全年每月的最大负荷绘制,主要用于制定电 力系统发电设备的检修计划、退役计划以及研 究延迟投建新发电机组的可能性.

17 0.85 0.90 0.95 1.00 1.05 1月 2月 3月 4月 5月 6月 7月 8月 9月10月11月12月 年最大负荷曲线图 ? 关键物理量: C 年平均负荷Pav C 年最大负荷Pmax C 年最大负荷利用小时Tmax C 日平均负荷率 C 日最小负荷率

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8760 kW h a av W P = ? ( ) max max kW h a W T P = ? . .max / d av d P P γ = .min .max / d d P P β = 小于日最小负荷的部分称为基荷,大于日平均负 荷的部分称为峰荷,两者之间的部分称为腰荷. 确定负荷预测 的目的(紧密联 系实际需要) 收集负荷预测 需要的资料 资料整理 对收集资料的 初步分析 建立预测模型 综合分析,确 定预测结果 编写预测说明 负荷预测的基本流程 负荷预测工作的关键在于收集大量的历史数据,建立科 学有效的预测模型,采用有效的算法,以历史数据为基础,进 行大量试验性研究,总结经验,不断修正模型和算法,以真正 反映负荷变化规律.

19 3. 电力负荷预测方法 (1)数据补全:可使用人工填写空值、使用最可能的值填充、 使用一个全局常量填充等方法. (2)数据噪声处理:由于数据录入或测量仪表等原因可能使 数据存在较大的偏差,为了保证预测模型的有效性,必须对 异常数据进行相关处理,常用的方法有分箱、聚类、回归、 计算机和人工检查结合四类方法. (3)负荷数据预处理:对历史负荷数据资料中的异常值的平 稳化以及缺失数据的补遗.主要采用水平处理、垂直处理方 法. 数据处理的基本内容

20 传统直观分析预测法 (1)单耗法 由式(6-4)可知,选取适当........