馬志程，李維俊，周強(qiáng)，王定美，呂清泉，董海鷹*

（1.國(guó)網(wǎng)甘肅省電力公司電力科學(xué)研究院，蘭州 730070； 2.蘭州交通大學(xué) 新能源與動(dòng)力工程學(xué)院，蘭州 730070）

0 引言

隨著以風(fēng)電、光伏等為代表的新能源的持續(xù)并網(wǎng)，我國(guó)已經(jīng)形成了多源協(xié)同互補(bǔ)發(fā)電的新局勢(shì)，目前光熱發(fā)電技術(shù)也逐漸融入其中［1-2］。風(fēng)電和光伏具有顯著的不確定性和難可控性，而光熱發(fā)電通常配置大容量的儲(chǔ)能系統(tǒng)，輸出功率較為穩(wěn)定，具有很好的調(diào)節(jié)特性［3］，可以補(bǔ)償風(fēng)電和光伏發(fā)電因間歇產(chǎn)生的能源損耗，提高電力系統(tǒng)對(duì)可再生資源的利用率［4-5］。由于多種類型電源的大量接入，新能源互補(bǔ)發(fā)電的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，如何準(zhǔn)確、快速、有效地評(píng)估新能源的互補(bǔ)效益，對(duì)有效利用新能源和預(yù)防資源浪費(fèi)有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。

文獻(xiàn)［6-7］綜合考慮光熱發(fā)電的經(jīng)濟(jì)效益，提出了風(fēng)-光熱互補(bǔ)的運(yùn)行模式，通過(guò)合理控制風(fēng)電和光熱出力，可以提高互補(bǔ)發(fā)電的并網(wǎng)效益。文獻(xiàn)［8］從發(fā)電成本、并網(wǎng)效益和運(yùn)行維護(hù)成本等角度出發(fā)，提出了風(fēng)電-光伏-光熱聯(lián)合發(fā)電的調(diào)度方案。文獻(xiàn)［9］為了實(shí)現(xiàn)多種新能源的良好并網(wǎng)，將風(fēng)電、光伏和光熱相結(jié)合，以最大的并網(wǎng)效益和出力波動(dòng)為最優(yōu)建立發(fā)電模型。文獻(xiàn)［10］建立了接入光熱電站的電-熱能源系統(tǒng)優(yōu)化模型，從運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性和低碳效益等方面提出評(píng)價(jià)指標(biāo)。文獻(xiàn)［11］提出了一種全面評(píng)估光熱電站容量效益、電量效益的等值年費(fèi)用法，并計(jì)及了機(jī)組啟停、儲(chǔ)能電源跨日調(diào)節(jié)。文獻(xiàn)［12］構(gòu)建了物理和經(jīng)濟(jì)模型，對(duì)未來(lái)綜合能源系統(tǒng)效益評(píng)價(jià)體系進(jìn)行了深入研究。文獻(xiàn)［13］研究了光熱電站在面臨棄風(fēng)、棄光及系統(tǒng)不滿足調(diào)節(jié)需求等問(wèn)題時(shí)對(duì)經(jīng)濟(jì)效益的影響。文獻(xiàn)［14］建立了含光熱、風(fēng)電機(jī)組等多能互補(bǔ)優(yōu)化調(diào)度模型，研究表明在光熱電站的加入下可有效緩解風(fēng)電波動(dòng)，減小并網(wǎng)壓力，增加并網(wǎng)效益。文獻(xiàn)［15］根據(jù)風(fēng)光發(fā)電的特點(diǎn)，建立了風(fēng)電-光熱優(yōu)化調(diào)度模型，結(jié)果表明風(fēng)電與光熱互補(bǔ)運(yùn)行能夠使電網(wǎng)獲得一定的經(jīng)濟(jì)效益。文獻(xiàn)［16］從節(jié)能與經(jīng)濟(jì)2個(gè)角度對(duì)風(fēng)-光熱互補(bǔ)系統(tǒng)進(jìn)行了評(píng)價(jià)。

上述文獻(xiàn)主要是從光熱與光伏、光熱與風(fēng)電的運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性和并網(wǎng)效益等方面進(jìn)行研究，對(duì)于加入光熱電站的多能互補(bǔ)系統(tǒng)的互補(bǔ)效益研究較少；同時(shí)，多能互補(bǔ)系統(tǒng)的效益評(píng)估多采用主觀性較強(qiáng)的方法，如層次分析法、模糊綜合評(píng)價(jià)等［17-19］。通過(guò)研究新能源的可信容量來(lái)構(gòu)建互補(bǔ)效益評(píng)估指標(biāo)有助于客觀評(píng)價(jià)新能源發(fā)電的互補(bǔ)效益，減少能源的浪費(fèi)。目前，大多只研究單種電源的可信容量［20-21］，如風(fēng)電、光伏，很少對(duì)多源互補(bǔ)系統(tǒng)的可信容量進(jìn)行研究，將可信容量應(yīng)用于多能互補(bǔ)系統(tǒng)互補(bǔ)效益的相關(guān)研究也不多［22］。

針對(duì)如何評(píng)估含光熱電站的風(fēng)光聯(lián)合系統(tǒng)的互補(bǔ)效益問(wèn)題，本文基于序貫蒙特卡洛（Monte Carlo）和可信容量，提出一種含光熱電站的風(fēng)光聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)互補(bǔ)效益評(píng)估方法。首先基于Monte Carlo 建立含光熱電站的風(fēng)光聯(lián)合輸出概率模型，其次基于可信容量，提出含光熱電站的風(fēng)光聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)的互補(bǔ)效益評(píng)估指標(biāo)，探討不同光熱、風(fēng)光裝機(jī)配比下系統(tǒng)的互補(bǔ)效益，最后通過(guò)算例分析驗(yàn)證該方法的有效性和正確性。

1 含光熱電站的風(fēng)光聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)輸出概率模型

1.1 風(fēng)力發(fā)電數(shù)學(xué)模型

本文基于威布爾（Weibull）分布建立風(fēng)速概率模型，其關(guān)于風(fēng)速v的概率密度函數(shù)為［23］

式中：k為形狀分布參數(shù)；c為尺度參數(shù)。

參數(shù)k的值為

式中：vm為平均風(fēng)速；σv為標(biāo)準(zhǔn)偏差。

計(jì)算得

對(duì)k做近似估計(jì)，則

參數(shù)c近似為

當(dāng)風(fēng)速相對(duì)穩(wěn)定時(shí)，風(fēng)電場(chǎng)的輸出功率為［24］

式中：Pw(v)為風(fēng)電場(chǎng)輸出功率；vci為切入風(fēng)速；vco為切出風(fēng)速；vr為額定風(fēng)速；Pr為每臺(tái)風(fēng)機(jī)的額定輸出功率。

1.2 光伏發(fā)電數(shù)學(xué)模型

1.2.1 輻照度模型

在進(jìn)行Monte Carlo 隨機(jī)模擬時(shí)，需要考慮輻照度的時(shí)變性和隨機(jī)性，然后對(duì)輸出功率進(jìn)行模擬。

陽(yáng)光在進(jìn)入大氣層再到達(dá)地面的過(guò)程中會(huì)發(fā)生衰減，設(shè)EO為地外輻照度［25］，Et為到達(dá)地面的總輻照度，則太陽(yáng)輻射的衰減程度可由晴空指數(shù)來(lái)表示

由文獻(xiàn)［27］可知，kt的概率密度函數(shù)為

式中：kth為kt的最大值；ktm為kt的均值；λ為由kth和ktm所決定的常數(shù)。

對(duì)式（8）計(jì)算得到分布函數(shù)F(kt，ktm)=Y，然后采用逆變換法可得

式中：Y為滿足區(qū)間［0，1］上均勻分布的隨機(jī)數(shù)；W為朗伯函數(shù)。

利用式（9）可求解每次Monte Carlo仿真的kt值。

1.2.2 光伏發(fā)電輸出特性

光伏組件的輸出功率PPV可表示為［28］

式中：SCA為電池面積；Eβ為太陽(yáng)輻照度；ηct為t時(shí)刻的電池能量轉(zhuǎn)換效率，可表示為

式中：ηc為電池在標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試條件下的能量轉(zhuǎn)換效率；Ek為某一入射光的輻照度，超過(guò)該值后電池的轉(zhuǎn)換效率基本不會(huì)發(fā)生大的波動(dòng)，通常情況下該值取150 W/m2。

1.3 光熱發(fā)電數(shù)學(xué)模型

1.3.1 光熱發(fā)電系統(tǒng)數(shù)學(xué)建模［29］

光熱系統(tǒng)的功率平衡關(guān)系為

一般情況下，熱能存儲(chǔ)系統(tǒng)（TES）的充、放熱都會(huì)引起熱損失，這一特性可表示為

TES中會(huì)計(jì)及熱耗散

式中：Etht為t時(shí)刻TES的總能量；γ為熱耗散系數(shù)；Δt為時(shí)間間隔。

對(duì)式（17）進(jìn)行線性化可得

TES中輸入、輸出功率間的數(shù)學(xué)關(guān)系式為

式中：g為布爾矩陣；a1，a2，a3，c1，c2，c3為聚光太陽(yáng)能熱發(fā)電（CSP）的發(fā)電系數(shù)；x，y為分段系數(shù)；Pemin，Pemax為CSP的最小、最大輸出功率。

1.3.2 光熱電站出力模型

相較于光伏發(fā)電系統(tǒng)，光熱發(fā)電系統(tǒng)配置了TES［30］，文獻(xiàn)［31-32］對(duì)光熱發(fā)電系統(tǒng)的運(yùn)行機(jī)理進(jìn)行了詳細(xì)的介紹。

利用Monte Carlo 法對(duì)光熱發(fā)電系統(tǒng)的TES 儲(chǔ)能出力進(jìn)行概率統(tǒng)計(jì)，得到光熱電站發(fā)電功率的分布概率PC(X)（其中，X為光熱發(fā)電TES的輸出功率，主要有放電（X＞0）與充電（X＜0）2種狀態(tài)）。

充電結(jié)束后，TES的可用容量為

放電結(jié)束后，TES的可用容量為

式中：ΔE(t)為t時(shí)刻的功率差額；Xdc(t)為TES 當(dāng)前剩余可用容量；Xdc為TES裝置最大可用容量。

ΔE(t)的計(jì)算公式為

式中：PL(t)為t時(shí)刻的負(fù)荷；Pz(t)為聯(lián)合系統(tǒng)的功率輸出；Pg(t)為t時(shí)刻的可用常規(guī)機(jī)組功率輸出。

當(dāng)TES 可用容量不能彌補(bǔ)此時(shí)的功率差額時(shí)，系統(tǒng)會(huì)出現(xiàn)失負(fù)荷現(xiàn)象，此現(xiàn)象的判斷條件為

則含光熱電站的風(fēng)光聯(lián)合系統(tǒng)失電概率pLOLP為

可采用發(fā)電機(jī)和負(fù)荷來(lái)等效替代放、充電狀態(tài)下的光熱發(fā)電出力。通過(guò)Monte Carlo 對(duì)上述TES模型的運(yùn)行次數(shù)進(jìn)行抽樣，得到放、充電狀態(tài)下光熱電站所對(duì)應(yīng)的等效發(fā)電機(jī)功率PC_gene(X)和等效負(fù)荷PC_load(X)的概率分布函數(shù)

1.4 含光熱電站的風(fēng)光聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)出力概率模型

含光熱電站的風(fēng)光聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)的功率輸出Pz為風(fēng)電機(jī)組的輸出功率PW、光伏發(fā)電機(jī)組的輸出功率PPV以及光熱發(fā)電機(jī)組的輸出功率PC之和，因此，輸出功率Pz也是一個(gè)隨機(jī)變量［33］，其計(jì)算公式為

假定PW，PC和PPV相互獨(dú)立，則含光熱電站的風(fēng)光聯(lián)合輸出的密度函數(shù)為三者的卷積

由于風(fēng)電、光伏的輸出功率分別受到風(fēng)速和輻照度影響，在基于Monte Carlo 的隨機(jī)模擬中，可以根據(jù)時(shí)間段的劃分將Pz代入進(jìn)行計(jì)算，其概率密度函數(shù)為

式中：Pr為風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的額定功率；ktu為系數(shù)kt的上限。

2 含光熱電站的風(fēng)光聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)的可信容量及互補(bǔ)效益指標(biāo)

2.1 可信容量

可信容量，即等效載荷能力（ELCC），是系統(tǒng)在新增新能源發(fā)電機(jī)組后，在與原來(lái)同等可靠性水平的情況下，系統(tǒng)能夠多承擔(dān)的負(fù)荷水平。以風(fēng)電場(chǎng)為例，設(shè)系統(tǒng)的常規(guī)機(jī)組裝機(jī)容量為Cr，風(fēng)電機(jī)組裝機(jī)容量為Cwind，等效機(jī)組容量為Cn，系統(tǒng)的可靠性相關(guān)參數(shù)與常規(guī)機(jī)組保持一致。R{C}為系統(tǒng)可靠性指標(biāo)，若

則定義風(fēng)電場(chǎng)可信容量Cv為Cn。R{C}可采用發(fā)電不足概率（LOLP）、失負(fù)荷時(shí)間期望（LOLE）、系統(tǒng)停電頻率或電量不足期望值（EENS）來(lái)衡量。

風(fēng)電場(chǎng)的容量可信度λ為

2.2 含光熱電站的風(fēng)光聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)可信容量及互補(bǔ)效益指標(biāo)

在風(fēng)電可信容量的基礎(chǔ)上，若新增的發(fā)電機(jī)組不是單一的風(fēng)電機(jī)組，而是含光熱電站的風(fēng)光聯(lián)合發(fā)電機(jī)組，則聯(lián)合系統(tǒng)的可信容量和容量可信度的定義如下［34］。

設(shè)該系統(tǒng)的常規(guī)機(jī)組容量為Cr，光伏機(jī)組裝機(jī)容量為CPV，風(fēng)電機(jī)組裝機(jī)容量為Cwind，光熱機(jī)組裝機(jī)容量為CCSP，等效機(jī)組裝機(jī)容量為Cna。如果有

那么含光熱電站的風(fēng)光聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)的可信容量Cun=Cna。

聯(lián)合系統(tǒng)的容量可信度為

基于以上可信容量的概念，本文將互補(bǔ)增益容量和互補(bǔ)度作為評(píng)估含光熱電站的風(fēng)光聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)互補(bǔ)效益指標(biāo)。設(shè)聯(lián)合系統(tǒng)的互補(bǔ)增益容量為

由定義可知，若Cm＞0，說(shuō)明聯(lián)合系統(tǒng)受益于多能源間的互補(bǔ)特性，且Cm越大，互補(bǔ)效益越好。

聯(lián)合系統(tǒng)的互補(bǔ)增益度λun為

由定義可知，λun越大，聯(lián)合系統(tǒng)的互補(bǔ)特性越好。

2.3 含光熱電站的風(fēng)光聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)可靠性指標(biāo)計(jì)算

本文含光熱電站的風(fēng)光聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)的可靠性通過(guò)LOLE 和EENS指標(biāo)來(lái)進(jìn)行表征，以此計(jì)算得到含光熱電站的風(fēng)光聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)的Cun值。LOLE指標(biāo)的數(shù)學(xué)表達(dá)式為

式中：T為研究周期，一般采用年；pLOLP為聯(lián)合系統(tǒng)失電概率。

計(jì)及時(shí)序特性，在序貫Monte Carlo 仿真中，當(dāng)出現(xiàn)功率差額且光熱電站的TES設(shè)備不能彌補(bǔ)此差額時(shí)，則

設(shè)含光熱電站的風(fēng)光聯(lián)合系統(tǒng)總輸出功率Pa為

當(dāng)系統(tǒng)的負(fù)荷和機(jī)組狀態(tài)不同時(shí)，EENS 的計(jì)算也不同。當(dāng)負(fù)荷PL大于含光熱電站的風(fēng)光聯(lián)合最大輸出功率Pamax時(shí)，有

當(dāng)Pamin≤PL≤Pamax時(shí)，有

3 含光熱電站的風(fēng)光聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)互補(bǔ)效益評(píng)估

對(duì)含光熱電站的風(fēng)光聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)的互補(bǔ)效益進(jìn)行評(píng)估時(shí)，需通過(guò)Monte Carlo 對(duì)風(fēng)電、光伏、光熱機(jī)組等元件進(jìn)行抽樣模擬。設(shè)元件的故障率為γ，修復(fù)率為μ，表征元件的持續(xù)時(shí)間與狀態(tài)的轉(zhuǎn)移特性。

設(shè)平均無(wú)故障工作時(shí)間為tMTTF，平均維修時(shí)間為tMTTR，則有

元件強(qiáng)迫停運(yùn)率rFO為

設(shè)無(wú)故障工作時(shí)間為tm，維修時(shí)間為tr，元件任何狀態(tài)都服從指數(shù)分布，則其概率密度函數(shù)為

對(duì)式（45），（46）反演變換。

式中：ξ1，ξ2為[0，1]區(qū)間內(nèi)均勻分布的隨機(jī)數(shù)。

利用式（47），（48）對(duì)聯(lián)合系統(tǒng)元件的故障和運(yùn)行持續(xù)時(shí)間進(jìn)行模擬仿真。

基于序貫Monte Carlo 評(píng)估框架的含光熱電站的風(fēng)光聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)互補(bǔ)效益評(píng)估流程如圖1所示。

圖1 聯(lián)合系統(tǒng)互補(bǔ)效益評(píng)估流程Fig.1 Complementary benefit evaluation process of the combined system

（1）獲取某地區(qū)的光照和風(fēng)速等自然資源的數(shù)據(jù)和所選光熱、風(fēng)電和光伏發(fā)電機(jī)組的參數(shù)，得到風(fēng)電、光伏以及光熱出力的概率密度函數(shù)。

（2）在計(jì)及時(shí)序特性的Monte Carlo 仿真中，對(duì)風(fēng)、光出力進(jìn)行隨機(jī)模擬，計(jì)算在接入含光熱電站的風(fēng)光聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)后，系統(tǒng)的RLOLE和REENS指標(biāo)值。

（3）保持RLOLE和REENS不變，計(jì)算在同等可靠性下聯(lián)合系統(tǒng)所需要接入的大小。

（4）風(fēng)電、光伏單獨(dú)接入系統(tǒng)后以及分別接入光熱電站時(shí)，回到步驟（2），（3），計(jì)算RLOLE和REENS不變時(shí)，所需要接入的Cwind，CPV。

（5）利用得到的結(jié)果計(jì)算含光熱電站的風(fēng)光聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)的Cm和λun指標(biāo)的值，從而實(shí)現(xiàn)含光熱電站的風(fēng)光聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)的互補(bǔ)效益評(píng)估。

4 算例分析

以IEEE RTS-79為基礎(chǔ)算例［35］，加入風(fēng)電場(chǎng)、光伏電站、光熱電站，來(lái)驗(yàn)證本文所提的聯(lián)合系統(tǒng)的互補(bǔ)效益評(píng)估方法的有效性。風(fēng)電、光伏機(jī)組參數(shù)見(jiàn)表1。此外，系統(tǒng)接入了配置TES 的光熱電站，設(shè)TES的額定容量為100 MW·h、放電深度為80%。

表1 風(fēng)電、光伏機(jī)組參數(shù)Table 1 Parameters of the wind turbine and PV unit

4.1 含光熱電站的風(fēng)電和光伏發(fā)電系統(tǒng)單獨(dú)接入時(shí)的可信容量

由圖2 和圖3 可以看出，接入光熱電站后，風(fēng)電、光伏的可信容量都有不同程度的改善，特別是光伏發(fā)電，效果尤其顯著。這主要是由于光伏發(fā)電高輸出集中在日負(fù)荷的次高峰和腰荷期間，最高峰時(shí)段的出力基本為0，接入光熱電站后，光熱電站可以將儲(chǔ)存的能量用來(lái)彌補(bǔ)此時(shí)段的發(fā)電，從而達(dá)到多能互補(bǔ)的目的。光伏發(fā)電具有晝夜更替且出力相對(duì)平穩(wěn)的特性，而風(fēng)電的日出力過(guò)程變化相對(duì)隨機(jī)，一般來(lái)說(shuō)，晚上出力較白天大，但基本不會(huì)出現(xiàn)出力為0或滿出力的情況，接入光熱電站后，光熱電站可以彌補(bǔ)風(fēng)電的出力隨機(jī)性，達(dá)到互補(bǔ)的目的。

圖2 含光熱電站的風(fēng)電、光伏單獨(dú)接入電網(wǎng)的可信容量Fig.2 Credible capacity of the combined power system with wind，solar and photothermal power connected to the grid separately

圖3 含光熱電站的風(fēng)電、光伏單獨(dú)接入電網(wǎng)的可信度Fig.3 Reliability of the combined power system with wind，solar and photothermal power connected to the grid separately

4.2 含光熱電站的風(fēng)光聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)可信容量

在算例中，保持風(fēng)電機(jī)組和光熱機(jī)組的裝機(jī)容量100 MW 不變，改變光伏電站的裝機(jī)容量，獲得不同新能源裝機(jī)配比下含光熱電站的風(fēng)光聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)的缺電時(shí)間期望，如圖4 所示。由圖4 可知，聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)的缺電小時(shí)數(shù)在接入光熱電站后明顯減少，并且提高了系統(tǒng)的可靠性。

圖4 有無(wú)光熱電站的風(fēng)光聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)缺電時(shí)間期望Fig.4 Expectation on the power outage time of the wind-solar combined power system with or without a photothermal power station

保持風(fēng)光總裝機(jī)容量300 MW 不變，改變光熱裝機(jī)容量和風(fēng)光裝機(jī)配比，獲得含光熱電站的風(fēng)光聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)的可信容量，如圖5 所示。由圖5 可知，光熱裝機(jī)容量以及風(fēng)光裝機(jī)配比是系統(tǒng)可信容量的重要影響因素。含光熱電站的風(fēng)光聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)的可信容量同配比之間并非單調(diào)變化的關(guān)系；同時(shí)，在不同裝機(jī)容量下，由于光熱、風(fēng)電、光伏之間的互補(bǔ)性和調(diào)節(jié)能力的差異，使得可信容量隨配比的變化而變化?？傮w而言，在風(fēng)電比光伏裝機(jī)容量大時(shí)，可信容量提升的效果更加顯著。

圖5 含光熱電站的風(fēng)光聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)可信容量Fig.5 Credible capacity of the wind-solar combined power generation system with a photothermal power station

4.3 含光熱電站的風(fēng)光聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)互補(bǔ)效益評(píng)估

基于可信容量的計(jì)算結(jié)果，用互補(bǔ)增量容量和互補(bǔ)度來(lái)反映含光熱電站的風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電相比單一發(fā)電所帶來(lái)的收益。保持風(fēng)光總裝機(jī)容量300 MW 不變，改變光熱裝機(jī)容量和風(fēng)光裝機(jī)配比，獲得含光熱電站的風(fēng)光聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)互補(bǔ)增益容量，如圖6 所示。從圖6 可以看出，光熱裝機(jī)容量及風(fēng)光裝機(jī)配比也是互補(bǔ)增益容量的重要影響因素。整體上看，當(dāng)風(fēng)電比光伏裝機(jī)容量大時(shí)，互補(bǔ)效益相對(duì)較好。

圖6 含光熱電站的風(fēng)光聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)互補(bǔ)增益容量Fig.6 Complementary gain capacity of the wind-solar combined power generation system with a photothermal power station

圖7為含光熱電站的風(fēng)光聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)的互補(bǔ)度，由圖7 可知，當(dāng)光熱電站的裝機(jī)容量為45 MW，風(fēng)光容量配比為3∶1 時(shí)，該聯(lián)合系統(tǒng)的互補(bǔ)增益能夠達(dá)到最大，互補(bǔ)度約為8.8%。

圖7 含光熱電站的風(fēng)光聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)互補(bǔ)度Fig.7 Complementarity of the wind-solar combined power generation system with a photothermal power station

5 結(jié)論

本文基于Monte Carlo 建立了計(jì)及時(shí)序運(yùn)行特性的含光熱電站的風(fēng)光聯(lián)合概率輸出模型，基于可信容量建立了互補(bǔ)效益評(píng)估指標(biāo)來(lái)實(shí)現(xiàn)含光熱電站的風(fēng)光聯(lián)合系統(tǒng)的互補(bǔ)效益評(píng)估。最后采用IEEE-RTS 算例和Matlab 仿真來(lái)驗(yàn)證該方法的有效性，得出如下結(jié)論。

（1）總體而言，相同裝機(jī)容量下，接入光熱電站，風(fēng)電、光伏發(fā)電系統(tǒng)的可信容量都有較為顯著的提升，可有效發(fā)揮與風(fēng)電、光伏間的互補(bǔ)性和調(diào)節(jié)性。

（2）聯(lián)合發(fā)電未必總是能相輔相成獲得互補(bǔ)效益。一般而言，在風(fēng)力資源豐富的區(qū)域，風(fēng)力發(fā)電容量大于光伏發(fā)電時(shí)，可獲得更好的互補(bǔ)效果；另外，要達(dá)到最大的互補(bǔ)效益，必須合理選擇風(fēng)電裝機(jī)、光伏裝機(jī)和光熱裝機(jī)的比例。