基于新能源云平台的新能源消纳预警分析方法及系统与流程

1.本发明涉及工业互联网平台的发电系统分析技术领域，尤其是涉及一种基于新能源云平台的新能源消纳预警分析方法及系统。


背景技术：

2.到2030年，中国新能源装机可能会达到16-18亿千瓦，从现在起的未来十年，新能源装机将新增10.7亿-12.7亿千瓦左右，目前占全国发电装机约52％的煤电将降成辅助性能源。总的来看，发电侧从以煤机为主、油气新能源为辅，到以新能源为主体、煤油气为辅，电网运行机理、方式路径需要系统性重塑。电力电量从强相关演变为弱相关，新能源的不确定性波动性特征更加突出，长期短时局部缺电压力凸显，在能源清洁低碳转型中的电力电量平衡问题成为焦点。
3.如今，新能源产业发展瓶颈开始从技术装备和开发建设能力约束，向电力系统消纳能力和运行机制等方面制约转变。因此，为促进新能源发电产业持续健康发展，亟需建立全面科学准确的全国新能源消纳预警分析体系，科学评估全国各地区年度新能源发电消纳水平，有针对性的提出发展规划和政策措施建议，积极准确引导新能源开发利用工作。目前，国内外关于新能源消纳运行预警相关研究深度不够，大多停留单指标层面分析，尚未形成科学可行的方法论和模型，难以对各地区新能源消纳运行形势提供可信的量化分析和预测结果。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种基于新能源云平台的新能源消纳预警分析方法及系统，旨在解决上述问题。
5.本发明提供一种基于新能源云平台的新能源消纳预警分析方法，包括：
6.s1.基于新能源云平台集成各地区的新能源消纳有关数据，对所述新能源消纳有关数据进行实时监测并显示；
7.s2.根据所述新能源消纳有关数据确定新能源消纳状况评估指标体系，基于所述新能源消纳状况评估指标体系通过线性加权综合评价法建立新能源消纳状况指数评估模型，通过所述新能源消纳状况指数评估模型对新能源消纳状况指数进行评估，获取评估结果；
8.s3.根据所述评估结果确定新能源消纳预警评估指标，构建新能源消纳预警指标体系，基于所述新能源消纳预警指标体系建立新能源发电消纳预警指数模型，通过所述新能源发电消纳预警指数模型计算各地区新能源消纳预警指数，判断所述预警指数所属预警等级。
9.本发明提供一种基于新能源云平台的新能源消纳预警分析系统，包括：
10.数据监测模块：用于基于新能源云平台集成各地区的新能源消纳有关数据，对所述新能源消纳有关数据进行实时监测并显示；
11.消纳评估模块：用于根据所述新能源消纳有关数据确定新能源消纳状况评估指标体系，基于所述新能源消纳状况评估指标体系通过线性加权综合评价法建立新能源消纳状况指数评估模型，通过所述新能源消纳状况指数评估模型对新能源消纳状况指数进行评估，获取评估结果；
12.预警分析模块：用于根据所述评估结果确定新能源消纳预警评估指标，构建新能源消纳预警指标体系，基于所述新能源消纳预警指标体系建立新能源发电消纳预警指数模型，通过所述新能源发电消纳预警指数模型计算各地区新能源消纳预警指数，判断所述预警指数所属预警等级。
13.采用本发明实施例，能够实现风电、光伏发电运行在线监测、消纳状况在线评估、消纳形势在线预警等功能和应用，进一步拓展新能源云平台的功能模块，充分发挥其决策支撑和业务指导的重要作用。
14.上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。
附图说明
15.为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
16.图1是本发明实施例的本发明实施例的基于新能源云平台的新能源消纳预警分析方法的流程图；
17.图2是本发明实施例的本发明实施例的基于新能源云平台的新能源消纳预警分析方法的具体流程图；
18.图3是本发明实施例的本发明实施例的基于新能源云平台的新能源消纳预警分析系统的示意图。
具体实施方式
19.下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
20.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
21.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者
隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。此外，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
22.方法实施例
23.根据本发明实施例，提供了一种基于新能源云平台的新能源消纳预警分析方法，图1是本发明实施例的基于新能源云平台的新能源消纳预警分析方法的流程图，如图1所示，根据本发明实施例的基于新能源云平台的新能源消纳预警分析方法包括：
24.s1.基于新能源云平台集成各地区的新能源消纳有关数据，对所述新能源消纳有关数据进行实时监测并显示；
25.s2.根据所述新能源消纳有关数据确定新能源消纳状况评估指标体系，基于所述新能源消纳状况评估指标体系通过线性加权综合评价法建立新能源消纳状况指数评估模型，通过所述新能源消纳状况指数评估模型对新能源消纳状况指数进行评估，获取评估结果；
26.s3.根据所述评估结果确定新能源消纳预警评估指标，构建新能源消纳预警指标体系，基于所述新能源消纳预警指标体系建立新能源发电消纳预警指数模型，通过所述新能源发电消纳预警指数模型计算各地区新能源消纳预警指数，判断所述预警指数所属预警等级。
27.图2是本发明实施例的基于新能源云平台的新能源消纳预警分析方法的具体流程图，如图2所示，根据本发明实施例的基于新能源云平台的新能源消纳预警分析方法具体包括：
28.首先，进行新能源运行消纳数据监测，即搜集包括全国、分区域、分省等风电、光伏发电的发电量及占比、利用小时数、弃电量和弃电率等数据，基于新能源云平台进行数据集成和展示，实现新能源运行消纳在线监测功能。
29.其次，构建新能源消纳状况指数评估模型，具体的：
30.根据新能源消纳有关数据确定新能源消纳状况评估指标体系，新能源消纳状况评估指标体系由综合电源侧评价指标、电网支撑环节评价指标、以及新能源消纳结果评价等三个方面形成，包含3个一级指标(目标层)和10个二级指标(准则层)，具体如表1所示：
31.表1
[0032][0033][0034]
明确各指标内涵及计算公式，如下：
[0035]
电力系统调节能力指数：表示某地区全部电源和电网联络线调节能力能够应对调节新能源发电波动的能力，反映了某一省区电力系统的整体灵活性，计算方法如公式21所示：
[0036][0037]
新能源发展空间指数：计算方法如公式22所示：
[0038][0039]
若其数值较小，说明可新增的新能源消纳空间低于核准规模；若数值接近1，反映新能源与消纳能力匹配性较好；数值较大，则反映核准备案不足，需加快发展新能源；
[0040]
新能源发电保障利用指数反映某一省区新能源电源发电的运行经济性，指标越接近于1，表明该省区新能源消纳利用情况和运行经济性越好，计算方法如公式23所示：
[0041][0042]
新能源接纳能力指数计算方法如公式24所示：
[0043][0044]
电网接纳新能源空间(小于1)越小，说明接纳空间越不足；
[0045]
新能源网源协调指数指标在0-100％之间，便于各省区进行新能源发电基地与电网送出的同业比较，对于新能源送出不受电网制约的省区，可以认为该指标达到100％的协调，计算方法如公式25所示：
[0046][0047]
新能源发电调度指标计算方法如公式26所示：
[0048][0049]
对于各省区在新能源调度运行环节，可以统一评估运行环节新能源消纳影响的重要因素是功率预测精度；
[0050]
新能源市场交易化占比反映市场化方式对促进新能源消纳的贡献度，体现电力市场化改革对新能源消纳的促进效果；
[0051]
消纳完成率反映某一省区消纳情况的完成程度，即新能源电量占比与国家目标导向的接近情况，计算方法如公式27所示：
[0052]
消纳完成率＝(a b)/(c-d)/e
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
公式27；
[0053]
其中，a为省内新能源发电量，含分布式电源发电量；b为省间联络线受入新能源电量；按交易结算结果统计；c为省内统调发电量，含分布式电源发电量；d为联络线交换电量，送出为正、受入为负，按交易结算结果统计；e为2020年非水可再生能源电力消纳量比重目标；
[0054]
发电小时数是指某一省区在不同资源区下风电、光伏发电的平均利用小时数，反映不同省区新能源发电设备的平均利用效率，为新能源年发电量与年度平均装机容量的比值；
[0055]
弃电率反映不同省区新能源的弃电程度，即新能源资源的利用状况，新能源总弃电量为风电场外受阻电量和光伏电站场外受阻量之和。
[0056]
构建新能源消纳状况指数评估模型：采用网络层次分析法和德尔菲专家打分法确定各新能源消纳状况评估指标权重，通过线性加权综合评价法建立新能源消纳状况指数评估模型；通过新能源消纳状况指数评估模型综合新能源消纳状况评估指标值和权重确定最终消纳状况指数评估值，得到评估结果。
[0057]
然后构建新能源消纳预警分析模型，具体包括：
[0058]
首先，根据新能源消纳状况指数评估模型评估结果，采用专家咨询法确定新能源弃电率、年利用小时数和新能源发电消纳比重为新能源消纳预警评估指标；其中：
[0059]
弃电率：新能源弃电量与新能源理论发电量(新能源发电量与弃电量之和)之比，反映不同地区新能源弃电程度；
[0060]
年利用小时数：平均发电设备容量在满负荷运行条件下的年度运行小时数，即年发电量与平均装机容量之比，反映不同地区新能源发电设备利用率；
[0061]
新能源发电消纳比重：本地区消纳的新能源电量占本地区全社会用电量的比重，反映该地区消纳新能源电量的能力和水平。其中，本地区消纳新能源电量为本地区新能源发电量加上/扣减跨省区新能源受入/外送电量；
[0062]
然后建立新能源发电消纳预警指数模型：
[0063]
[0064][0065]
其中，公式31用于对年利用小时数以及消纳比重指标进行计算；公式32用于对新能源弃电率指标进行计算；式中，renew
p
为各地区新能源发电消纳预警指数，表征新能源发电消纳形势预警程度；renew
hi
为与cp对应的新能源消纳预警指数的高位临界值；renew
lo
为与cp对应的新能源消纳预警指数的低位临界值；bp
hi
为cp所处区间的高位临界值；bp
lo
为cp所处区间的低位临界值；cp为各评估指标实际值；
[0066]
对各地区的的各评估指标进行区间划分，将各评估指标的区间划分结果归入不同的新能源消纳指数的范围区间内，确定各评估指标的临界值，如表2所示：
[0067]
表2
[0068][0069]
统计各地区新能源弃电率、年利用小时数、消纳比重指标数据，根据所述各评估指标的区间的临界值以及所对应的新能源消纳指数的范围区间带入公式31和公式32，依次得到新能源弃电率、年利用小时数、消纳比重的预警指数；基于专家咨询调研法确定新能源弃电率、年利用小时数、新能源发电消纳比重三个指标权重，确定的权重值分别为0.4、0.3、0.3，由此确定各地区新能源消纳预警指数；
[0070]
将得到的各地区新能源消纳预警指数归入新能源消纳指数的范围区间，评估判断各地区新能源消纳预警指数所处的预警等级。
[0071]
最后，根据各地区新能源消纳状况指数和各地区新能源消纳预警指数的评估结果分类绘制各地区新能源消纳状况指数和消纳预警图，并在新能源云平台进行展示和发布。
[0072]
采用本发明实施例，能够实现风电、光伏发电运行在线监测、消纳状况在线评估、消纳形势在线预警等功能和应用，进一步拓展新能源云平台的功能模块，充分发挥其领导决策支撑和业务指导的重要作用；进一步能够定量评估新能源云平台产品商业模式的经济效益，为提出不同应用场景下典型商业模式的改进措施建议，包括核心业务定位、管理模式、客户培养、市场消费导向等方面提供有力支撑。
[0073]
系统实施例
[0074]
根据本发明实施例，提供了一种基于新能源云平台的新能源消纳预警分析系统，图3是本发明实施例的基于新能源云平台的新能源消纳预警分析系统的示意图，如图3所示，根据本发明实施例的基于新能源云平台的新能源消纳预警分析系统具体包括：
[0075]
数据监测模块30：用于基于新能源云平台集成各地区的新能源消纳有关数据，对新能源消纳有关数据进行实时监测并显示。
[0076]
消纳评估模块32：用于根据新能源消纳有关数据确定新能源消纳状况评估指标体系，基于新能源消纳状况评估指标体系通过线性加权综合评价法建立新能源消纳状况指数评估模型，通过新能源消纳状况指数评估模型对新能源消纳状况指数进行评估，获取评估结果；
[0077]
消纳评估模块32具体用于：采用网络层次分析法和德尔菲专家打分法确定各新能源消纳状况评估指标权重，通过线性加权综合评价法综合新能源消纳状况评估指标值和权重确定最终消纳状况指数评估值。
[0078]
预警分析模块34：用于根据所述评估结果确定新能源消纳预警评估指标，构建新能源消纳预警指标体系，基于所述新能源消纳预警指标体系建立新能源发电消纳预警指数模型，通过所述新能源发电消纳预警指数模型计算各地区新能源消纳预警指数，判断所述预警指数所属预警等级；
[0079]
预警分析模块34具体用于：
[0080]
根据所述新能源消纳状况指数评估模型评估结果，采用专家咨询法确定新能源弃电率、年利用小时数和新能源发电消纳比重为新能源消纳预警评估指标，建立新能源发电消纳预警指数模型：
[0081][0082][0083]
其中，公式31用于对年利用小时数以及消纳比重指标进行计算；公式32用于对新能源弃电率指标进行计算；式中，renew
p
为各地区新能源发电消纳预警指数，表征新能源发电消纳形势预警程度；renew
hi
为与cp对应的新能源消纳预警指数的高位临界值；renew
lo
为与cp对应的新能源消纳预警指数的低位临界值；bp
hi
为cp所处区间的高位临界值；bp
lo
为cp所处区间的低位临界值；cp为各评估指标实际值；
[0084]
通过所述新能源发电消纳预警指数模型计算各地区新能源弃电率、年利用小时
数、消纳比重的预警指数；
[0085]
基于新能源弃电率、年利用小时数、新能源发电消纳比重三个指标的权重确定各地区新能源消纳预警指数；
[0086]
根据所属范围区间判断各地区新能源消纳预警指数所处预警等级。
[0087]
系统还包括综合展示模块36：用于根据各地区新能源消纳状况指数和各地区新能源消纳预警指数的评估结果分类绘制各地区新能源消纳状况指数和消纳预警图，并在新能源云平台进行展示和发布。
[0088]
本发明实施例是与上述方法实施例对应的系统实施例，各个模块的具体操作可以参照方法实施例的描述进行理解，在此不再赘述。
[0089]
显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本发明的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，并且在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。
[0090]
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。